河道漿砌石擋墻加建結構方案探討及加固處理

羅 俊

(深圳市水務規劃設計院股份有限公司，廣東 深圳 518008)

1 概述

隨著人民生活品質的提高，在“親水管水治水興水”的方針下，城市河道治理不僅要滿足防洪排澇基本的需求，還要滿足人與自然的親近需求。碧道應滿足全線貫通、實現臨河漫步功能。早期國家經濟落后、天然石材儲量較大，河道擋墻就近取材，部分采用漿砌石擋墻，漿砌石材料自身強度和耐久性比混凝土差。龍華河擋墻總高度8～10m，采用二階擋墻形式，下階擋墻與上階擋墻之間有2～4m的馬道平臺，平臺被樹木、管道占據。碧道設計利用現有平臺，實現道路貫通和親水功能。由于城市河道的管線多、河岸房屋多，導致項目實際情況復雜，常規設計方案無法實施。結構設計需要結合設計工程,按基本力學知識提出自己的設計方案，滿足傳力路徑合理、施工技術可行。

2 設計邊界

2.1 周邊建筑及地下管線條件

管線現狀擋墻頂部1.44m處有3層已建框架結構，二階擋墻背部1～2m范圍內分布直徑60mm給水管和直徑300污水管，管線沿河道方向標高漸變。其中污水管埋深較深，無改遷條件。一條1200污水管橫穿馬到平臺，接入河道污水管。一階擋墻墻腳3m范圍內分布有直徑1.0m的污水管。一階擋墻高5.23m，二階擋墻高3.83m，馬道平臺寬度約4m。現狀擋墻典型斷面如圖1所示。

圖1 現狀擋墻、管線、建筑布置圖

2.2 現狀擋墻安全性

擋墻評估結論為一階擋墻存在局部鼓包現象，一階擋墻需要加固處理。

2.3 地層分布及參數

二階擋墻高度范圍內，墻后土層以雜填土為主；一階擋墻高度范圍內，墻后土層以素填土為主；墻后土質較差，主動土壓力較大。擋墻基礎持力層范圍從上至下依次為礫砂、礫質黏性土、全風化花崗巖，持力層土質較好。

2.4 景觀設計需求

平臺內側2m范圍需滿足種樹遮陰需求，外側3.2m(其中擋墻懸挑1.2m)。

3 方案探討

3.1 懸臂式排樁擋墻

鋼筋混凝土結構的耐久性好，且后期蠕變小。采用懸臂式排樁擋墻方案可以擴寬河道，增加防洪斷面。從以下幾方面考慮此方案的可行性。

(1)施工平臺：馬道平臺寬4m，樁基施工平臺還需6m堆土平臺。擋墻高5.23m，按1∶1放坡。實際堆土平臺布置如圖2所示。施工期間占河道斷面過大，影響河道度汛。

圖2 樁基施工平臺斷面圖

(2)避開管道：馬道平臺有5條管道橫穿擋墻平臺，管道拆除困難。為減少對管道的影響，1.2m污水管兩側各避開0.5m，導致2.2m范圍內沒有支護樁擋土。在河水侵蝕下，土體的軟化及流水，進一步導致管道、擋墻及墻頂建筑的不安全。

(3)鑿墻成孔：下階擋墻由于排樁的施工導致擾動及破損，最終失去擋土功能。上階大擋墻由于排樁施工入巖產生的擾動性很大，施工期間存在二階擋墻及房屋損壞甚至倒塌的風險。

(4)堆土清理：土體清理時，擋墻被動區土壓力減小，一階擋墻塌落、支護樁變形加大。由于支護樁剛度遠小于重力式擋墻剛度，懸臂式排樁變形可達到60mm以上，對現狀建筑物影響巨大。

(5)施工不便：擋墻兩側分別存在市政道路橋梁及人行橋梁，擋墻頂部緊鄰居民建筑，施工道路無法暢通，施工設備無法到位。

綜上所述，施工空間狹小，占用河道困難，結構變形較大，施工擾動劇烈，從安全、技術、經濟方面考慮，排樁擋墻的方案不具備可實施性。

3.2 注漿加固+錨桿擋墻

錨桿擋墻對施工空間要求低，施工機械小，對現狀擋墻擾動小等優點。從以下幾方面考慮此方案的可行性。

(1)鑿墻成孔：漿砌石擋墻大小不一，錨桿成孔時，會導致局部塌孔嚴重。為了解決塌孔現象，先在錨桿位置成孔注漿。注漿完成后，再同樣位置二次成孔施工錨桿。此方法既解決錨桿塌孔問題，又提高了老舊擋墻的強度。

(2)避開管道：馬道平臺有5條管道從下階擋墻表面接入河道污水管，掛板錨桿可以完全避開表層管道，如圖3所示。由于管道避讓間距與錨桿間距基本一致，對錨桿受力無影響。一階擋墻墻后無管線，錨桿錨固段具有可以實施的空間。

圖3 掛板避開管線(竣工圖片)

綜上所述，錨桿具有施工便利，對擋墻、建筑、管線擾動小，可以避開現狀管線及占用河道小等優勢，且錨桿比排樁經濟。

4 方案優化

4.1 優化方法

現狀擋墻分為3部分，二階擋墻、馬道平臺、一階擋墻。由于管線、建筑等的復雜性，分別對3部分分析，然后綜合考慮。

4.2 二階擋墻方案優化

擋墻頂部1.4m范圍有3層框架及結構基礎，墻后1～2m范圍有管線，墻體無法采用注漿加固、微型樁加固及錨桿加固方案。由于上部擋墻評估結果安全，設計采用減小擋墻高度來提高擋墻的安全性。設計采用在馬道平臺上澆筑0.7m厚C15墊層+0.3m厚平臺板，將上部擋墻高度由3.8m降至2.8m，如圖4所示。

圖4 擋墻加固方案

方案優點：①增加二階擋墻的安全性；②滿足景觀需求，與現狀人行鋼橋標高齊平。

遺留問題：增加一階擋墻的自重和高度。

4.3 平臺方案優化

景觀需要2m左右的綠化遮陰，外側需要3.2m的人行道路，如圖5所示。

圖5 景觀碧道圖片(竣工圖片)

現狀馬道平臺寬度4m，無法滿足景觀設計需求，采用懸挑1.2m板，擴寬碧道。為了平衡懸挑板自重及豎向地震作用，采用配重方式。配重主要采用二階擋墻掛板方案。后期使用階段種植槽的配重僅作為有利條件考慮。

方案優點：二級擋墻掛板①解決懸挑板配重；②作為現狀擋墻護面；③作為景觀裝飾面找平層。

遺留問題：掛板、平臺板、種植槽增加下部擋墻的荷載。

4.4 一階擋墻方案優化

一階擋墻評估結果需要加固。所以設計方案既要加固現狀擋墻，又要解決二階擋墻和平臺的遺留問題。按第3節探討方案，一階擋墻采用注漿加固+錨桿擋墻方案。

一階擋墻地基持力層主要是礫質黏性土，地基承載力250kPa，滿足地基承載力需求。按《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》地基土多年運營被壓密，地基承載力可提高。故地基承載力滿足要求，不進行計算。

一階擋墻土壓力不變，墊層、平臺板與一階擋墻掛板構成整體，種植槽和二階擋墻掛板相當于卸荷板壓重。在土壓力不變、壓重增加的情況下，一階擋墻的抗滑移、抗傾覆穩定性增大，可不進行復核。

墊層、平臺板與一階擋墻掛板構成整體，種植槽和二階擋墻掛板相當于卸荷板壓重。增加荷載位于擋墻整體滑動區上方，對擋墻整體穩定性不利，應進行復核。

一階擋墻墻身由于河水作用，導致強度降低，采用注漿加固；荷載增加采用錨桿，增加擋墻的穩定性。

方案優點：注漿加固①增強砌塊間粘結強度；②減小墻后土體壓力；③防止錨桿成孔時塌孔。

錨桿加固：解決碧道荷載增加導致的擋墻穩定問題。

5 分析

SJG 73—2020《巖土錨固技術標準》建議在無法查清現狀擋墻時，按不考慮擋墻有力條件，進行錨桿設計。由于墻后土體主要為雜填土、素填土，不考慮擋墻時，設計錨桿長度過長。實際設計前，對現狀擋墻變形進行觀測。觀測結果為變形穩定，即現狀擋墻無傾覆、滑移、整體滑動的風險，設計僅需要加固一階擋墻的墻身強度及承受加建荷載作用下的穩定性。

墻身由于河水作用，導致強度降低，采用注漿加固。墻面掛板護面，減少河水對漿砌石擋墻的沖刷。

方案優化導致二階擋墻和平臺安全性提高，設計分析主要解決一階擋墻的穩定性。

由于現狀擋墻的尺寸無法獲取，二階擋墻的安全性滿足要求，故設計不考慮二階擋墻及其荷載，僅考慮一階擋墻自身的荷載及穩定性，忽略一階擋墻進行錨桿設計。

6 其他設計

馬道平臺有管線穿過，為了后期維修，實際采用局部開洞，回填素混凝土。避免后期開挖檢修，鑿除鋼筋、破壞結構受力，如圖6所示。

圖6 挑板平面布置圖

7 結語

方案設計應考慮現狀條件的約束。對條件復雜部分應拆分設計，兼顧整體。方案設計應按受力路徑從上至下分析。下層分析時，根據其他專業的需求，可對上層已確定方案進行修正，滿足整體需求。

合理的方案設計，既能滿足施工、適用需求，還能做到安全經濟。