關于江都區城市河道張綱河北段治理工程擋土墻設計的探討

虞樂+芮鵬志

摘 要：隨著城市建設的發展，城區河道治理工程的設計和施工受到的制約因素也越來越多。因此在河道治理工程設計之初就應充分考慮工程實施后對可能周邊城市環境的影響，在滿足設計規范的前提下，結合場地條件，盡量減小斷面面積，減小占用城市的規劃用地，為城市發展提供便利。

關鍵詞：城區河道治理 城市防洪 擋土墻設計

1.前言

江都區張綱河北起江都區城東團結河，南至向陽河，全長約4.0km，工程流域面積26.3km2。本期工程擬整治的張綱河北段長度約2.0km，河道治理的主要目的為按照水系規劃要求擴大河道過水斷面，提高河道排澇能力，從而提供區域排澇標準。根據工程區域城市規劃情況，張綱河兩側沿線為工業、商業和居民區用地，目前城市化建設已經開始，現狀河道兩側房屋密集，進行河口擴大的可能性較小，很大程度上限制了河道斷面和擋墻的設計。

因此，本次張綱河治理擬通過疏通浚深河道、設置駁岸擋墻，擴大河道過水斷面面積，確保河道的排澇能力達到規劃要求。同時，為保證區域水面積率不減少，河道和駁岸的布置原則上不縮窄現狀河道水面寬度。

2.設計排澇規模和水位

張綱河處于規劃建城區范圍，按區域排澇規劃，張綱河規劃排澇匯水面積為20km2，張綱河近期排澇標準為10年一遇，遠期排澇標準為20年一遇。根據通南地區確定的城區排澇模數，張綱河近期10年一遇設計排澇流量為20×1.4=28.0m3/s，遠期20年一遇校核排澇流量為20×2.05=41.0m3/s。

經計算，在排澇標準為10年一遇時，張綱河入向陽河起點水位為4.13m，張綱河與團結河交匯處水位為4.40m；在排澇標準為20年一遇時，張綱河入向陽河水位為5.15m，張綱河與團結河交匯處水位為5.30m。

3.河道設計

3.1斷面設計

本次設計由于兩岸已建成的城市建筑限制斷面不能像兩岸擴展過大，因此斷面設計主要以下挖清淤加擋水墻設計為主。應注意的是在設計下挖方案時應充分考慮排澇期河道水流流速，應使設計比降河和設計流速均分別小于河床的允許比降和允許流速，避免產生沖刷。

根據張綱河設計水位和流量，計算張綱河規劃斷面。斷面型式采用階梯型，河道岸坡為自鎖擋墻結構。張綱河河道全長約4.0kM，規劃河底高程為0.0m；整治后河道水面寬度基本保持與現狀水面寬度一致，根據現狀張綱河河道情況，從團結河至灰糞港段（樁號0+000～1+020），河道設計底寬為18m；從灰糞港至寧通高速段（樁號1+020～2+000），河道設計底寬為30m；河道斷面為復合斷面，下部為矩形斷面，在高程4.20m處設置寬度為2.50m的親水平臺，平臺以上為草皮護坡，坡度1：2.5，可結合區域景觀實施，可適當調整，但需滿足區域排澇要求。

3.2擋墻線布置

張綱河擋墻沿河道兩側布置，新建擋墻北端與團結河南堤平順連接，南端與向陽河北堤銜接；沿線新建擋墻遇到橋梁或涵閘時，采用過渡段與現狀已建擋墻護岸銜接，過渡段的擴散角或收縮角不大于15°，在遇到交叉河道時，采用圓弧段與交叉河道順滑連接。

3.3護岸結構設計

為減少河道占地，改善城市河流周邊環境，河道護岸選用的擋墻也是設計是應該考慮的關鍵因素。自鎖式擋墻生態型護岸因其占地小、施工方便等優點，在城市河道治理中具有一定的優勢。本次設計河道護岸采用自鎖式擋墻生態型護岸，在高程4.20m處設置親水平臺，平臺寬度2.50m，平臺上設置人行步道，外側設置高度為70cm的防護護欄。河道常水位為3.50m，親水平臺高出湖區常水位0.70m，即可以保證親水平臺的親水性，又不會導致河水在風浪作用下浸濕親水平臺，親水平臺以下采用的自鎖式加筋土擋墻是一種新型的擬重力式柔性結構，主要依靠擋土塊塊體、填土通過加筋帶連接構成的復合體自重來抵抗動靜荷載，達到墻體穩定的作用。自鎖式擋土墻結構具有美觀、安全可靠、耐久性好、施工便捷等特點。

水平臺以下部位自鎖式擋土墻頂部向后傾斜12°。擋墻底部為素混凝土基礎，基礎寬1.70m、厚0.50m，基礎前端頂部設置10cm×30cm的混凝土擋塊，基礎底面高程為-0.95m，基礎埋深0.95m；擋墻頂部向后傾斜12°，頂部為寬0.60m，厚0.30m的壓頂；基礎和壓頂混凝土的強度等級均為C25。擋墻墻后回填土控制壓實度不小于0.93。

在受河道兩側現有建筑物影響的位置，河口線向河道內收縮，河道駁岸結構采用“U”形預應力板樁結構，設計擋墻頂高程為6.50m，河道第高程為0.0m，板樁擋墻擋土高度為6.50m。根據《工程地質報告》，按照無錨板樁墻結構，采用豎向彈性地基梁理論對“U”形板樁護岸結構進行受理分析，經計算，每米單寬最大彎矩為373.8kN*m，設計選用截面高度為600mm的Ⅱ型預應力“U”形板樁，控制樁底高程為-10.80m，樁長17m，樁頂設置高0.5m、寬1.0m的帽梁，樁頂嵌入帽梁0.20m。

迎水坡在高程4.20m處設置寬度為2.5m的平臺，平臺上設置人行步道。平臺后接邊坡至現狀路面，坡面為草皮護坡，坡度為1：2.5。

3.4護岸穩定性分析

河道治理工程在設計斷面和擋墻時往往重視縮小設計斷面從而減小占地。但是在縮減斷面同時，應該充分重視穩定性分析，應避免因為縮減斷面而帶來的安全隱患。

本工程河道護岸采用自鎖式擋墻結構和“U”形預應力無錨板樁擋墻結構，自鎖式擋墻結構利用自鎖塊體自重及塊體功能的合理性來抵抗墻后土壓力，并通過土工格柵的連接作用，使墻體系統與墻后回填土形成一個擬重力式當墻結構來抵抗土壓力，且墻體為開放式柔性結構，對小規模沉降及水位驟降有良好的適應性。因此，本工程自鎖式護岸擋墻結構的穩定性包括2個方面：整體穩定性、擋墻外部穩定性和內部穩定性；“U”形預應力無錨板樁擋墻需分析整體抗滑穩定性。

（1）整體穩定性分析

在自鎖式護岸擋墻的整體穩定性分析中，將擋墻及加筋土體視為一個整體結構，參照《堤防工程設計規范》（GB50286-98）的規定，采用瑞典圓弧法，應用《土石壩邊坡穩定分析系統》（HH-Slope R1.0）進行計算。在新建堤防穩定分析中，連同新建堤防和護岸（含自鎖式擋墻護岸和“U”形板樁擋墻護岸2種結構型式）一起已經進行了計算。

（2）擋墻內、外部穩定性

根據《水利水電土工合成材料應用技術規范》SL/T225-98中對加筋土擋墻設計與施工的相關要求，對加筋擋土墻后的土壓力采用庫侖土壓力理論進行計算，假定墻后的回填土為無粘性土，其綜合內摩擦角φ=28°、土體容重為R=18.5kN/m3。在分析墻體外部穩定性和筋材內部穩定性時，取安全系數Fs=1.5，滿足規范Fs>1.3的要求。加筋擋土墻墻底在③層粉砂土上，其底面摩擦系數根據相關規范取其綜合摩擦系數，筋材與周圍土的摩擦系數取0.30。

4.結論與建議

綜上所述，城區河段河道治理工程設計原則總結入下：結合場地條件，布置擋墻線及建、構筑物。擋墻線應力求平順各段平緩連接不得采用折線或急彎。擋墻工程應盡可能布置在土質較好且比較穩定土層上，盡可能避開軟弱地基、深水地帶古河道、強透水地基。擋墻的布置應盡量少占用城市規劃用地，為城市的發展提供便利條件。遠近結合，統籌布局。協調好擋墻線布置與附近建筑物之間的關系。平面布置方案應在技術可行的前提下，遵循環境保護和勞動安全衛生方面的條件下，合理布置，盡可能降低工程建設投資并縮短施工工期。

參考文獻：

[1]錢波，郭寧.水利水電工程施工組織設計[M].中國水利水電規劃，2012：P57-77.

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