生態U型板樁在河道整治工程中的應用
——以大布涌興賢支涌工程為例

何 霞，張俊波

(1.深圳市水務工程檢測有限公司，深圳 518000；2.深圳市地質建設工程公司，深圳 518000)

0 引 言

河道綜合整治工程的實施有利于改善城市防洪體系，促進河道生態環境恢復等優勢。隨著經濟發展，城市河道綜合治理已經不僅僅的改善城市防洪，更是為了城市生態環境打造提供活力[1-2]。選取科學、合理的河道斷面整治方案，將河道治理與宜居環境有機結合已經成為現今河道綜合整治的基本要求[3-4]。目前，已有較多的城市采取了河道生態治理工程，并取得了良好的經濟環境效益。在河道岸坡穩定性分析中，常用的方法包括數值模擬方法和理論計算方法。結合大布涌興賢支涌工程對生態U型板樁在河道整治工程中的應用進行研究。

1 工程概況

大布涌興賢支涌上部渠道為博愛東路南側市政道路5m寬排水邊溝(長度約800m)，大布涌興賢支涌為本工程的示范段河涌，起點為賢譚路交博愛東路路口，下游接至大布涌，現狀渠道寬5.5-20m，全長約1000m，渠道北側為現狀博愛東路，南側為3.0-3.5m寬現狀堤頂防汛道路。河涌存在問題：①上游有工業園廢水排入，導致河涌水質較差；②現狀涌底淤積污染嚴重，汛期排水不暢，兩岸均為自然土坡，岸坡較陡，土質疏松，植被較差，易產生水土流失。

2 生態U型板樁適應性分析

2.1 河涌綜合整治方案

根據實測河道斷面，現狀河道高程普遍高于設計渠底高程，河涌岸坡較陡，土質疏松，植被較差，局部岸坡已出現了滑塌，且河道底泥受到污染需進行清淤。就目前的情況，如果不對涌基加固只進行河涌清淤，極有可能導致部分河段因涌基的滑塌而導致河涌淤積更加嚴重，因此工程先進行涌基加固，再進行淤泥清挖。

為了提高大布涌興賢支涌的防洪能力，保護區域內居民的財產安全，在滿足規劃要求達到的涌基頂高程2.50m的條件下，考慮近幾年多次出現的大到暴雨后河涌屢次出現歷史最高水位(據調查最高達2.60m)的情況，同時參照工程終點大布涌的堤頂高程，取3.30m，另加200mm高的路緣石，擋水高度為3.50m。工程現狀照片見圖1。

圖1 工程現狀照片

2.2 斷面方案比選

2.2.1 常用斷面型式

目前，在河道綜合治理工程中常用的護岸結構包括：剛性護岸和生態型護岸兩種。一般剛性護岸主要包含：鋼筋混凝土擋墻、漿砌石擋墻、仿木樁等類型。生態型護岸主要包括：格賓石籠擋墻、生態U型板樁等類型。結合工程情況，選取鋼筋混凝土擋墻、格賓石籠、密排松木樁及生態U型板樁4種護岸形式進行比選。

1)方案一：鋼筋混凝土擋墻。

強度高，抗沖刷能力強，施工質量易保證，施工期長、造價高。

2)方案二：格賓石籠擋墻。

造價低于鋼筋混凝土擋墻，格賓籠上易纏繞垃圾，植物難以生長，管養難度較高。

3)方案三：密排松木樁及仿木樁。

無需設置圍堰，造價較低，生態效果較好，有產生水土流失的風險。

4)方案四：生態U型板樁墻。

可帶水作業，具備良好的抗沖刷能力，同時隔斷堤基滲漏通道，能快速施工，無需設置圍堰。同時板樁可設置花槽，種植挺水植物，以增加景觀效果。

生態U型板樁效果圖見圖2。

圖2 生態U型板樁效果圖

2.2.2 斷面方案比選

技術方面：河道綜合整治工程需要根據規劃標高對河涌進行下挖調坡，同時清除受污染的河床底泥，由于河涌南北兩側均為現狀道路，采用其他型式擋土墻均需進行開挖挖除現狀涌基，無法安排施工交通，且需采用鋼板樁及圍堰等臨時措施以及增加施工導流等費用。現今河道的河道整治思路，已經不單單需要滿足防洪排澇的要求，更要向著“水清、河暢、岸綠、景美”的民生工程去打造。

造價方面(擋墻含鋼板樁支護)：鋼筋混凝土擋墻>U型板樁墻>密排仿木樁=格賓石籠擋墻。

工期方面：鋼筋混凝土擋墻>格賓石籠擋墻>密排仿木樁=U型板樁墻。

景觀效果：U型板樁墻=密排仿木樁>格賓石籠擋墻>鋼筋混凝土擋墻。

經技術、造價、工期和景觀比選，雖然U型板樁岸墻每延米造價略高于仿木樁，但從整體安全性和工程銜接性角度來講更適用于本項目，且更具生態性。故推薦U型板樁墻作為該段整治河岸主要擋墻結構。

3 生態U型板樁穩定性分析

3.1 有限元數值變形分析

有限元數值模擬方法具備運算速度快、計算結果準確等優勢，在工程實踐中較為常用。數值模擬參數主要結合室內力學試驗成果選取，參數見表1。

表1 數值模擬計算參數

采用FLAC數值對U型板樁的變形情況進行分析，根據設計方案，設計樁徑為0.45m，樁長為6.8m，其中懸臂段長度為2.5m。數值模擬位移計算成果見圖3。根據工程經驗，U型板樁的樁頂位移如果高于50mm，不僅會由于傾斜而不夠美觀，且存在一定安全風險，為主要控制因素。通常設計會控制在30-40mm以內，根據數值模擬計算結果可知U型板樁的變形<30mm，與施工現場位移監測數據成果較為吻合。

圖3 FLAC位移分析

4.2 整體穩定性分析

護岸結構主要采用U形板樁護岸，僅計算最不利工況為渠底無水時且清淤到設計底標高時(坡頂荷載20kPa)的臨水坡。U型板樁邊坡穩定計算采用理正深基坑軟件計算，計算結果反映，抗滑穩定系數滿足4級堤防1.15的要求，詳見表2。

表2 U形板樁護岸整體穩定計算成果表

5 結論及建議

5.1 結論

為了改善大布涌興賢支涌河道污染嚴重，無法滿足防洪需求的現狀，選取了4種常用岸坡型式進行比選。采用生態U型板樁方案可構建良好的河道生態景觀，同時，在河道底泥清淤處理中，開挖工程量較小，對河道沿線交通影響較小，作為推薦方案。采用有限元數值模擬計算生態U型板樁變形結果，變形<30mm，與施工現場位移監測數據一致。通過理論計算，采用生態U型板樁河道岸坡整體穩定性滿足要求。

5.2 建議

隨著城市建設水平的發展，河道整治工程已經不僅僅是滿足防洪需求。河道作為城市內部的重要水系，對城市宜居環境打造具有十分重要的意義。在河道綜合治理工程中，需要考慮技術、景觀、占地影響等多種條件，綜合考慮選取環境友好型治理措施。河道治理工程是一項長期工程，建設完成后應當加強河道生態環境保護工作。