基于河道擋土墻加固工程實(shí)例分析

劉豐兵

（婁底市水利水電工程建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南 婁底 417000）

引 言

擋土墻是水利水電工程中的重要組成部分，對(duì)于沿途的防洪、蓄水、排澇工作至關(guān)重要，然而，近些年來由于氣候多變、旱澇不定，加速了擋土墻的損壞，導(dǎo)致?lián)跬翂κ鹿暑l發(fā)。擋土墻的作用在城市和鄉(xiāng)村有著明顯的區(qū)別，尤其是在防洪排澇過程中擋土墻對(duì)于城市地區(qū)更為重要，河道要是發(fā)生事故將會(huì)殃及沿途居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)一旦擋土墻出現(xiàn)塌方就會(huì)導(dǎo)致河道不暢，造成河水外溢，使河道兩岸的莊稼受淹等。城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，城市建設(shè)項(xiàng)目與日俱增，難免與河道的維護(hù)產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致河道曲折蜿蜒，不利于河水的正常流淌，也加速迎水面的損壞幾率[1～3]。因此，為了更好地保證河道的安全可靠運(yùn)行，研究河道擋土墻加固工程技術(shù)具有重要的意義。

1 河道擋土墻的運(yùn)行現(xiàn)狀

河道擋土墻對(duì)河道充分發(fā)揮防洪抗?jié)车淖饔弥陵P(guān)重要，主要作用：第一是收縮河道的坡角，減少河道開挖的土方體積，增加河道的穩(wěn)定運(yùn)行；第二是防止河水直接沖刷河床，產(chǎn)生水土流失；第三是保護(hù)河床穩(wěn)定，避免出現(xiàn)沿岸的塌方；第四是保護(hù)河道兩岸的建筑不被河水沖刷下沉。近年來生活垃圾、建筑垃圾以及污水的過度排放等原因?qū)е潞拥纼?nèi)部污物堆積、水生物瘋長(zhǎng)，最終導(dǎo)致河道堵塞，不利于河道行洪。同時(shí)也加大了河道擋土墻承受的水壓和水流，長(zhǎng)此以往必將導(dǎo)致?lián)跬翂Φ钠茐模a(chǎn)生安全隱患，比如河道兩岸護(hù)坡下沉、洪水排放不及時(shí)的外溢、加快擋土墻的破損、降低擋土墻的使用壽命等。因此在進(jìn)行河道擋土墻的維護(hù)過程中不僅要注意擋土墻的完好與否，還要做好河道的疏通工作，最大限度地保證流通能力，減輕河水對(duì)擋土墻的沖刷程度，延長(zhǎng)河道擋土墻的使用壽命。當(dāng)發(fā)現(xiàn)河道擋土墻出現(xiàn)問題的時(shí)候要及時(shí)進(jìn)行整修加固，確保河道擋土墻的安全可靠運(yùn)行。

2 河道擋土墻存在的問題

某河道承擔(dān)著水庫(kù)泄洪和沿岸農(nóng)田作物的排澇作用，河道較寬，擋土墻的高度較高。起初河道并未進(jìn)行擋土墻的建設(shè)施工，水土流失較為嚴(yán)重，導(dǎo)致河道的運(yùn)行維護(hù)極度困難。自從2012 年開始對(duì)該區(qū)域的河道進(jìn)行了大規(guī)模的整治工作，對(duì)該河道進(jìn)行了擋土墻的建設(shè)施工，采用直立式扶臂擋土墻，設(shè)計(jì)的墻高約7 m。該河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為50 年，預(yù)設(shè)洪水高度為將近5 m，河道的通流量約為502 m3/s，主要建筑等級(jí)為3級(jí)。最近兩年河道區(qū)域進(jìn)行城市軌道交通的建設(shè)，涉及到了隧道路線與擋土墻斜交的情況，需要對(duì)河道區(qū)域進(jìn)行盾構(gòu)開挖等工程，對(duì)河道擋土墻的安全運(yùn)行造成了威脅。由于該河道使用年限較長(zhǎng)以及道路施工的影響，擋土墻出現(xiàn)了傾斜，嚴(yán)重的位置出現(xiàn)了裂縫，甚至已經(jīng)存在明顯的下沉問題，因此需要進(jìn)行擋土墻的加固施工，保證河道的正常運(yùn)行。

3 河道擋土墻加固的措施

3.1 加固工程難點(diǎn)分析

河道位于城市市區(qū)，加固過程中需要保證先修建的軌道交通隧道不被破壞或者避免安全隱患等，同時(shí)也要保證沿岸道路、熱力管道、電力管道、雨水井子等公共設(shè)施的安全，對(duì)市民的日常生活影響較小。綜合考慮確定擋土墻地基的加固方案采用樁基礎(chǔ)，但難點(diǎn)是樁的尺寸受到了限制。其次該河道的主要功能是保證水庫(kù)的泄洪，水位是隨著水庫(kù)蓄水多少、季節(jié)的不同等變化的，隨時(shí)有可能出現(xiàn)洪水，需開啟泄洪通道，因此該河道擋水墻加固過程中需要設(shè)置合理的圍堰，確保加固工作的順利進(jìn)行與開展。最后需要根據(jù)河道擋水墻的損壞程度和長(zhǎng)度確定需要施工的段落，在保證河道擋水墻能夠安全運(yùn)行的情況下，降低加固工程成本。不同的河段采用不同的加固方法，不同損壞程度制定不同的修復(fù)方案，保證加固工程經(jīng)濟(jì)可行開展。

3.2 加固設(shè)計(jì)

圖1 河道擋土墻加固方案

河道擋土墻的加固方案設(shè)計(jì)必須以河道的具體情況為依據(jù)，能夠滿足當(dāng)前河道損毀位置的修復(fù)，也不影響其他工程的正常運(yùn)行，制定的河道擋土墻加固方案如圖1 所示。由圖1 可以看出擋土墻上部加固的主要方式是拆除變形較大的擋土墻進(jìn)行重新修建，長(zhǎng)度為19 m，靠近橋梁的河段出現(xiàn)脫空問題的部位進(jìn)行拆除重建，修建長(zhǎng)度為9.5 m，增加擋土墻墻趾處的寬度，澆筑混凝土，要求不能存在較大的內(nèi)部應(yīng)力，新舊擋土墻之間的連接方式采用錨筋連接。同時(shí)對(duì)于地基的處理也應(yīng)該根據(jù)河道底部的地理狀況進(jìn)行，針對(duì)軟土質(zhì)的區(qū)域可運(yùn)用的方法較多，如攪拌樁、旋噴樁等，結(jié)合工程實(shí)際，采用墻體強(qiáng)度較大的旋噴樁設(shè)置內(nèi)插鋼管的形式即可。為了考慮樁基后續(xù)工作中的穩(wěn)定性，保證樁基不發(fā)生變形等問題，需要控制墻趾基底的應(yīng)力，最大應(yīng)力位置需要根據(jù)空間位置增加旋噴樁，樁的直徑控制在0.6 m 左右，間距控制在1.5 m，內(nèi)部設(shè)置內(nèi)插鋼管，要求插入樁底的深度為5.9 m，其余的河道擋土墻位置因?yàn)閾p壞程度和變形較小，可以進(jìn)行小范圍的混凝土灌漿加固。工程涉及河道內(nèi)部的部位需要設(shè)置完善的土石圍堰，背水一側(cè)進(jìn)行擋土墻的開挖時(shí)需要考慮沿邊的放坡空間，同時(shí)工程周圍需要采用格柵式擋土墻作為臨時(shí)支護(hù)。

3.3 方案計(jì)算

完成河道擋土墻的加固方案之后需要進(jìn)行方案的具體計(jì)算，計(jì)算的依據(jù)主要是河道區(qū)域的勘察資料，利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識(shí)進(jìn)行分析計(jì)算，巖土主要計(jì)算指標(biāo)包括：天然容重、粘聚力、內(nèi)摩擦角和側(cè)阻力特征值等，不同的土層需要選擇合適的參數(shù)值。首先需要計(jì)算的是復(fù)合地基承載能力是否滿足河道滿負(fù)荷的要求，加固施工過程中的攪拌樁、旋噴鋼管樁均能夠在原有河道地基的基礎(chǔ)上增加地基的強(qiáng)度，因此計(jì)算得出的復(fù)合地基的承載能力必將滿足當(dāng)前河道的要求。同時(shí)還有一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)需要進(jìn)行計(jì)算，它就是擋土墻地基應(yīng)力的復(fù)核，該數(shù)值通常是按照朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算，計(jì)算過程中需要抗滑位移的安全系數(shù)，經(jīng)過查找相關(guān)資料，并借鑒以往經(jīng)驗(yàn)，確定約為1.4，將抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)取2.5，經(jīng)過核算能夠滿足河道正常運(yùn)行的要求。擋土墻的墻趾寬度需進(jìn)一步進(jìn)行修建加寬，設(shè)計(jì)加寬的尺寸為外延1 m，基底應(yīng)力分布均勻，均為92 kPa，通過分析計(jì)算得出墻趾的最大應(yīng)力位置在墻踵處，大約為9 792 kPa，承載力復(fù)核結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。

3.4 加固處理效果

通過上述方案對(duì)該河道擋土墻進(jìn)行修復(fù)和加固處理，施工過程中完美地將新舊擋土墻結(jié)合在一起，從工程的施工成本、施工進(jìn)度和施工質(zhì)量三個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格控制，工程竣工之后進(jìn)行了多方面的評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，與圖紙文件相吻合。該工程如期通過了項(xiàng)目驗(yàn)收，之后迅速恢復(fù)了河道的正常運(yùn)行，取得了較為顯著的成效。工程完工之后對(duì)工程進(jìn)行了跟蹤，完成了加固部位的監(jiān)視和測(cè)量，整個(gè)監(jiān)視過程中擋土墻未出現(xiàn)滲水、滲沙現(xiàn)象，擋土墻的變形量幾乎為零，并且河道外觀更加美觀，實(shí)踐表明該河道擋土墻的加固工程效果較好。

4 結(jié) 語

文章結(jié)合該河道擋土墻的加固工程，對(duì)河道擋土墻存在問題進(jìn)行分析，指出擋土墻加固過程中的技術(shù)難點(diǎn)，給出了符合河道實(shí)際要求的加固方案，并且得到了很好地落實(shí)。通過結(jié)果可以看出，方案可行，計(jì)算合理，加固工程達(dá)到了預(yù)期效果。