塑料排水板在航道護(hù)岸中的應(yīng)用

楊奕健，陳貽送

(1.廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029；2.賀州市交通運(yùn)輸局，廣西 賀州 542899)

0 引言

航道護(hù)岸指保護(hù)航道兩岸免受水流、風(fēng)浪等侵蝕和沖刷所采取的工程措施。在軟土地基上建設(shè)航道護(hù)岸，由于土體抗剪強(qiáng)度及地基承載力太低，護(hù)岸邊坡穩(wěn)定性、施工運(yùn)輸條件均成為工程實(shí)施的難點(diǎn)。

本文提出拋石+塑料排水板護(hù)岸，適用于軟土地基，在有限資金和工期的條件下，良好地解決了航道邊坡穩(wěn)定與土方外運(yùn)的問(wèn)題，可為類似項(xiàng)目提供參考。

1 工程概況

浙江沿海某航道規(guī)劃等級(jí)為準(zhǔn)Ⅶ級(jí)，全長(zhǎng)1.3 km，設(shè)計(jì)河道面寬60～105 m，河道底寬35 m，河道底標(biāo)高-1.25～-1.0 m。航道位于灘涂上，現(xiàn)狀面寬約20 m，底寬約5 m，灘面標(biāo)高為-1.0～3.5 m，自然邊坡約1∶10。

工程主要建設(shè)內(nèi)容為護(hù)岸工程2 777 m、航道開挖19.7萬(wàn)m3、陸上回填19.9萬(wàn)m3，最大開挖深度3 m，最大回填厚度4 m，完工后航道斷面最大高差7.3 m；工程總工期為當(dāng)年9～12月。該項(xiàng)目為EPC項(xiàng)目，工程費(fèi)用約4 400萬(wàn)元，項(xiàng)目移交標(biāo)準(zhǔn)為：

(1)河道面寬、底寬不小于設(shè)計(jì)值；

(2)為了確保護(hù)岸前沿水深，護(hù)岸邊坡不緩于1∶3；

(3)護(hù)岸須具有生態(tài)功能，能為動(dòng)植物生長(zhǎng)提供條件。

工程位于沿海灘涂，場(chǎng)地全部覆蓋淤泥質(zhì)土，厚度超過(guò)20 m。地基土天然含水量為42%～48%，為高壓縮性土，固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)粘聚力c=11.5 kPa，內(nèi)摩擦角φ=9°。工程場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度<6°，地震加速度<0.05 g。

2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

2.1 工程特點(diǎn)

(1)工程內(nèi)容含大量土石方，僅開挖、回填土方就高達(dá)39.6萬(wàn)m3。

(2)工期短，計(jì)劃工期為9～12月，而9月份為當(dāng)?shù)赜昙荆静荒苁┕ぃ瑢?shí)際工期僅100 d左右。

(3)航道斷面高差大，最大高差達(dá)7.3 m。

(4)工程場(chǎng)地軟土覆蓋范圍廣，深度大。

2.2 工程難點(diǎn)

由于上述特點(diǎn)，本工程實(shí)施存在許多困難：

(1)地基承載力差、工期短，極不利于施工材料及開挖、回填土方運(yùn)輸。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，填筑厚2～3 m石渣便道仍無(wú)法通行20 t以上車輛。按土方施工時(shí)間為80 d計(jì)算，平均每天施工土方量近5 000 m3，如此高強(qiáng)度的土方運(yùn)輸，必須配備一定數(shù)量、一定載重量的自卸卡車，而工程場(chǎng)地地質(zhì)條件無(wú)法滿足重載汽車通行，需修筑大量施工便道。

(2)地基土穩(wěn)定性差、航道斷面高差大，極不利于航道護(hù)岸與邊坡穩(wěn)定。

本工程岸坡最高點(diǎn)至河底高差達(dá)7 m以上，在軟土地基上形成如此大的高差，若不進(jìn)行深層地基處理，容易形成大圓弧滑動(dòng)，造成滑坡。

(3)投資受限，進(jìn)一步增加工程建設(shè)難度。

項(xiàng)目工程費(fèi)用僅4 400萬(wàn)元，已經(jīng)較常規(guī)的項(xiàng)目偏低，費(fèi)用不足，進(jìn)一步加大了項(xiàng)目實(shí)施的難度。

3 采取措施

3.1 常規(guī)措施

護(hù)岸工程為本工程的重要內(nèi)容之一，護(hù)岸應(yīng)具有生態(tài)功能，邊坡不能緩于1∶3。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，自然穩(wěn)定邊坡約1∶10。若設(shè)計(jì)邊坡陡于自然穩(wěn)定邊坡，需采取措施。常規(guī)措施包括：

(1)進(jìn)行真空預(yù)壓地基處理，待土體強(qiáng)度增強(qiáng)、地基承載力提高后再進(jìn)行航道開挖。

對(duì)于深厚軟土地基，預(yù)壓法地基處理為經(jīng)濟(jì)有效的處理方式。本工程可以先對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行真空預(yù)壓處理，待土體固結(jié)后進(jìn)行航道開挖、護(hù)坡、綠化等。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是施工工藝成熟、投資合理、效果較好；同時(shí)對(duì)地基土進(jìn)行深層處理，使淤泥質(zhì)土固結(jié)，提高土體承載力及抗剪強(qiáng)度；邊坡為泥面，能為動(dòng)植物生長(zhǎng)提供條件，生態(tài)性良好。

該方案缺點(diǎn)也比較明顯，軟土滲透系數(shù)較小，真空預(yù)壓時(shí)間較長(zhǎng)，考慮施工準(zhǔn)備以及河道疏浚、綠化等工程，總工期要在6個(gè)月以上，在工程進(jìn)度上無(wú)法滿足要求。

(2)采用化學(xué)固化方式進(jìn)行地基處理，待土體強(qiáng)度增強(qiáng)、地基承載力提高后再進(jìn)行航道開挖。

采用混凝土攪拌樁或化學(xué)注漿方式，對(duì)岸坡土進(jìn)行化學(xué)固化，土體強(qiáng)度提高后，進(jìn)行開挖，形成河道斷面。

化學(xué)固化方式的優(yōu)點(diǎn)是可快速提高土體的強(qiáng)度，工期容易得到保證。土體固化后，岸坡前沿將形成一定深度的硬質(zhì)“土墻”，維持岸坡穩(wěn)定。

但進(jìn)行大面積的化學(xué)固化成本很高，而且固化劑影響的范圍內(nèi)土壤硬度大，且含有化學(xué)成分，極不利于動(dòng)植物的生長(zhǎng)，生態(tài)效果差。

(3)打設(shè)板樁后，利用直立式板樁墻維持岸坡穩(wěn)定，再進(jìn)行航道開挖。

板樁結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是施工速度最快，在對(duì)下臥軟土沒有進(jìn)行深層處理的條件下，能較為有效防止岸坡滑移且不會(huì)破壞原狀土性狀，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。

但在軟土地基中采用板樁結(jié)構(gòu)，樁長(zhǎng)需20 m以上，投資巨大；且板樁結(jié)構(gòu)雖然不破壞原狀土，但也不能為動(dòng)植物提供生長(zhǎng)條件，生態(tài)效果一般。

(4)拋石擠淤，利用擠淤的拋石形成穩(wěn)定的拋石堤后，再進(jìn)行航道開挖。

該方案優(yōu)點(diǎn)為施工速度快，可與施工便道相結(jié)合，利用堤身作為施工便道，減少工程投資，提高施工速率。同時(shí)，該方案施工工藝較為簡(jiǎn)單，造價(jià)也較低。堤身材料為拋石，河道回淤或覆土后利于動(dòng)植物生長(zhǎng)，生態(tài)性良好。

該方案的缺點(diǎn)為未對(duì)下臥層軟土進(jìn)行處理，邊坡穩(wěn)定性相對(duì)較差；車輛荷載反復(fù)作用下，下方土體容易形成“彈簧土”，導(dǎo)致承載力降低。

3.2 本工程解決措施

根據(jù)上述分析，從護(hù)岸生態(tài)性考慮，本工程不宜采用化學(xué)固化及板樁方案；從工期考慮，本工程不宜采用真空預(yù)壓方案。

因此綜合考慮后，本工程最終采用拋石方案，護(hù)岸與施工便道相結(jié)合，并借鑒公路路基處理經(jīng)驗(yàn)，在護(hù)岸(施工便道)下方設(shè)置塑料排水板，利用拋石壓載及車輛荷載對(duì)下方軟土進(jìn)行預(yù)壓處理，使軟土地基在施工過(guò)程中固結(jié)，提高土體強(qiáng)度及承載力。

護(hù)岸堤身采用拋石填筑，堤頂寬度為4.5 m，設(shè)計(jì)頂高程為1.50 m，底高程為0.00 m，厚度為1.5 m；護(hù)岸下方寬8 m范圍內(nèi)設(shè)置塑料排水板，板長(zhǎng)8 m，間距1 m。航道護(hù)岸堤身外側(cè)邊坡1∶2.5，內(nèi)側(cè)邊坡1∶1。河道中心底高程自西向東沿程下降，為-1.00～-1.25 m。航道邊線與航道底邊線與河道邊線距離為3～30 m，布置人工淺灘并種植水生植物，形成生態(tài)濕地；航道底邊線與航道中心線距離為17.5 m。如圖1所示。

圖1 護(hù)岸結(jié)構(gòu)平面圖

3.3 實(shí)施效果分析

本工程于2013年9月開始建設(shè)，至12月底基本完成，選用合理的護(hù)岸結(jié)構(gòu)在建設(shè)過(guò)程中起著關(guān)鍵性作用：

(1)推薦護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式為拋石堤，采用天然的建筑材料，堤身滲透系數(shù)好，能為動(dòng)植物生長(zhǎng)提供條件，生態(tài)效果良好。

(2)護(hù)岸與施工便道相結(jié)合，護(hù)岸即是施工便道，既節(jié)省了投資，又節(jié)省了工期。

(3)護(hù)岸下方設(shè)置塑料排水板，使地基土在施工過(guò)程中逐漸固結(jié)，土體的承載力得到提高，施工便道承載能力由原來(lái)不足20 t提升至40 t，為提高建筑材料、土方運(yùn)輸效率提供了有力保障。

(4)由于設(shè)置了塑料排水板，土體排水固結(jié)后承載力得到提高，因此將拋石厚度由2～3 m調(diào)整至1.5 m，節(jié)省了大量石料，工程投資減少約200萬(wàn)元，占總工程費(fèi)用的4.5%。

(5)護(hù)岸下方8 m范圍內(nèi)的土體經(jīng)預(yù)壓處理后，土體抗剪強(qiáng)度增加，有利于岸坡穩(wěn)定，避免產(chǎn)生大圓弧滑動(dòng)，確保航道寬度滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程針對(duì)地質(zhì)條件、工期、工程投資等不利因素，采用施工便道與護(hù)岸工程相結(jié)合的方案，并將道路工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)用于護(hù)岸工程，將難點(diǎn)逐一攻克。工程實(shí)施取得良好的效果也證明了本工程設(shè)計(jì)方案是合理的，對(duì)軟土地基上建設(shè)的護(hù)岸工程具有一定的推廣價(jià)值，可為類似項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)和施工提供借鑒和參考。