基于河道擋土墻加固工程實例分析

劉豐兵

（婁底市水利水電工程建設有限責任公司，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，對于沿途的防洪、蓄水、排澇工作至關重要，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，導致擋土墻事故頻發。擋土墻的作用在城市和鄉村有著明顯的區別，尤其是在防洪排澇過程中擋土墻對于城市地區更為重要，河道要是發生事故將會殃及沿途居民的生命財產安全，造成不可挽回的經濟損失，同時一旦擋土墻出現塌方就會導致河道不暢，造成河水外溢，使河道兩岸的莊稼受淹等。城鎮化的快速發展，城市建設項目與日俱增，難免與河道的維護產生沖突，導致河道曲折蜿蜒，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行，研究河道擋土墻加固工程技術具有重要的意義。

1 河道擋土墻的運行現狀

河道擋土墻對河道充分發揮防洪抗澇的作用至關重要，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，增加河道的穩定運行；第二是防止河水直接沖刷河床，產生水土流失；第三是保護河床穩定，避免出現沿岸的塌方；第四是保護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導致河道內部污物堆積、水生物瘋長，最終導致河道堵塞，不利于河道行洪。同時也加大了河道擋土墻承受的水壓和水流，長此以往必將導致擋土墻的破壞，產生安全隱患，比如河道兩岸護坡下沉、洪水排放不及時的外溢、加快擋土墻的破損、降低擋土墻的使用壽命等。因此在進行河道擋土墻的維護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，減輕河水對擋土墻的沖刷程度，延長河道擋土墻的使用壽命。當發現河道擋土墻出現問題的時候要及時進行整修加固，確保河道擋土墻的安全可靠運行。

2 河道擋土墻存在的問題

某河道承擔著水庫泄洪和沿岸農田作物的排澇作用，河道較寬，擋土墻的高度較高。起初河道并未進行擋土墻的建設施工，水土流失較為嚴重，導致河道的運行維護極度困難。自從2012 年開始對該區域的河道進行了大規模的整治工作，對該河道進行了擋土墻的建設施工，采用直立式扶臂擋土墻，設計的墻高約7 m。該河道的防洪標準設計為50 年，預設洪水高度為將近5 m，河道的通流量約為502 m3/s，主要建筑等級為3級。最近兩年河道區域進行城市軌道交通的建設，涉及到了隧道路線與擋土墻斜交的情況，需要對河道區域進行盾構開挖等工程，對河道擋土墻的安全運行造成了威脅。由于該河道使用年限較長以及道路施工的影響，擋土墻出現了傾斜，嚴重的位置出現了裂縫，甚至已經存在明顯的下沉問題，因此需要進行擋土墻的加固施工，保證河道的正常運行。

3 河道擋土墻加固的措施

3.1 加固工程難點分析

河道位于城市市區，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，同時也要保證沿岸道路、熱力管道、電力管道、雨水井子等公共設施的安全，對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，但難點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的泄洪，水位是隨著水庫蓄水多少、季節的不同等變化的，隨時有可能出現洪水，需開啟泄洪通道，因此該河道擋水墻加固過程中需要設置合理的圍堰，確保加固工作的順利進行與開展。最后需要根據河道擋水墻的損壞程度和長度確定需要施工的段落，在保證河道擋水墻能夠安全運行的情況下，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方案，保證加固工程經濟可行開展。

3.2 加固設計

圖1 河道擋土墻加固方案

河道擋土墻的加固方案設計必須以河道的具體情況為依據，能夠滿足當前河道損毀位置的修復，也不影響其他工程的正常運行，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行重新修建，長度為19 m，靠近橋梁的河段出現脫空問題的部位進行拆除重建，修建長度為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部應力，新舊擋土墻之間的連接方式采用錨筋連接。同時對于地基的處理也應該根據河道底部的地理狀況進行，針對軟土質的區域可運用的方法較多，如攪拌樁、旋噴樁等，結合工程實際，采用墻體強度較大的旋噴樁設置內插鋼管的形式即可。為了考慮樁基后續工作中的穩定性，保證樁基不發生變形等問題，需要控制墻趾基底的應力，最大應力位置需要根據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，內部設置內插鋼管，要求插入樁底的深度為5.9 m，其余的河道擋土墻位置因為損壞程度和變形較小，可以進行小范圍的混凝土灌漿加固。工程涉及河道內部的部位需要設置完善的土石圍堰，背水一側進行擋土墻的開挖時需要考慮沿邊的放坡空間，同時工程周圍需要采用格柵式擋土墻作為臨時支護。

3.3 方案計算

完成河道擋土墻的加固方案之后需要進行方案的具體計算，計算的依據主要是河道區域的勘察資料，利用結構力學的知識進行分析計算，巖土主要計算指標包括：天然容重、粘聚力、內摩擦角和側阻力特征值等，不同的土層需要選擇合適的參數值。首先需要計算的是復合地基承載能力是否滿足河道滿負荷的要求，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上增加地基的強度，因此計算得出的復合地基的承載能力必將滿足當前河道的要求。同時還有一個關鍵的參數需要進行計算，它就是擋土墻地基應力的復核，該數值通常是按照朗肯主動土壓力計算，計算過程中需要抗滑位移的安全系數，經過查找相關資料，并借鑒以往經驗，確定約為1.4，將抗傾覆穩定系數取2.5，經過核算能夠滿足河道正常運行的要求。擋土墻的墻趾寬度需進一步進行修建加寬，設計加寬的尺寸為外延1 m，基底應力分布均勻，均為92 kPa，通過分析計算得出墻趾的最大應力位置在墻踵處，大約為9 792 kPa，承載力復核結果滿足設計要求。

3.4 加固處理效果

通過上述方案對該河道擋土墻進行修復和加固處理，施工過程中完美地將新舊擋土墻結合在一起，從工程的施工成本、施工進度和施工質量三個方面進行嚴格控制，工程竣工之后進行了多方面的評價與監測，各項指標均達到了設計要求，與圖紙文件相吻合。該工程如期通過了項目驗收，之后迅速恢復了河道的正常運行，取得了較為顯著的成效。工程完工之后對工程進行了跟蹤，完成了加固部位的監視和測量，整個監視過程中擋土墻未出現滲水、滲沙現象，擋土墻的變形量幾乎為零，并且河道外觀更加美觀，實踐表明該河道擋土墻的加固工程效果較好。

4 結 語

文章結合該河道擋土墻的加固工程，對河道擋土墻存在問題進行分析，指出擋土墻加固過程中的技術難點，給出了符合河道實際要求的加固方案，并且得到了很好地落實。通過結果可以看出，方案可行，計算合理，加固工程達到了預期效果。