軟弱土地區城市道路河道生態護岸設計

衛軍剛，張盧明

（核工業西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610061）

0 引言

因北部新城濱河路建設需要，南充市順慶區荊溪鎮荊溪河河道兼具防洪和休閑旅游景觀的重要功能。濱河路屬城市主干道，設計全長約4 km，設計寬24 m，雙向共6 車道，設計時速60 km/h。

水泥土攪拌樁是用于加固軟弱土地基的一種方法，已應用于房屋建筑、水利、交通等行業的地基加固處理中[1-9]，有效地解決了軟弱地基承載力、強度和變形問題。

現研究的高填方護岸位于嘉陵江支流岸坡地帶，地質條件復雜，大范圍分布有較厚的軟弱土層，最大厚度約9 m，上覆填土最大厚度約13 m，覆蓋層土體物理力學性質較差，護岸頂部即為濱河路，采取常規垂直護岸形式難以滿足邊坡穩定性和生態景觀要求。

在上覆軟弱土層較厚，市政道路荷載較大的條件下，同時要兼顧防洪功能，采取合適的護岸結構形式和軟弱地基處理方式對設計人員提出了較高的要求。

1 研究區工程地質條件

1.1 工程地質條件

工程區上覆土層為第四系人工新近填土層、第四系河流沖洪積層（Q4al+pl）以及侏羅系中統沙溪廟組（J2s）近水平砂泥巖互層。

其中人工填土層主要為附近恒大開挖基坑堆積而成，呈松散狀態。

沖洪積層主要包括可塑狀粉質黏土、軟塑狀粉質黏土、粉土、細砂、卵石，各層厚度及分布不均勻。其中軟塑狀粉質黏土在場地內大范圍分布，厚度2～9 m不等。

土體物理力學性質詳見表1 所列。

表1 土體物理力學參數表

1.2 水文地質條件

濱河路所在的荊溪河是嘉陵江右岸一條支流，勘察期間測得荊溪河水位為267.91 m，河水深為1.0～5.5 m，常年平均流量6.3 m3/s 左右。擬建護岸工程起點位置荊溪河20 a 一遇洪水位為273.50 m，流速為1.75 m/s。50 a 一遇洪水位為279.10 m。荊溪河河道地形呈寬緩U 型，河床最大寬度達40 m。

地下水主要為砂、卵石層中的孔隙潛水和低洼地段土體中的上層滯水。其中孔隙潛水主要分布在里程K1+660～K2+500 段，該段位于荊溪河與嘉陵江交匯處的河漫灘，地下水賦存于砂卵石及飽和粉土中，埋深一般在0.4～1.5 m；上層滯水主要集中在里程K0+000～K0+400 以及里程K0+700～K1+550 段的荊溪河沿岸河漫灘，地下水主要賦存于粉質黏土中，埋深一般在0.5～2.0 m。由于受大氣降雨、地形地貌條件以及透水性較強的卵石土存在等因素影響，補給較充分，水量變化較大，對該地段施工影響較大。據測整個護岸工程穩定地下水位高程268.21～271.53 m，主要接受大氣降水、水塘（池）的補給，臨河段接受河水的補給。

2 河道生態護岸設計方案

該工程護岸線基本與擬建濱河路相平行，也未侵占行洪斷面和河道，總體滿足城市總體規劃和河道行洪要求。

根據該工程的重要性和使用年限，環濱河路護岸為永久性建（構）筑物，等級為4 級。

2.1 護岸方案比選

適合于該工程的護岸方式有斜坡式護岸和直立式樁板墻或者擋土墻護岸兩種形式。斜坡式護岸中石渣和砂卵石可就地取材，而直立式護岸不僅造價高，而且未能滿足城市綠色生態建設和市民休閑娛樂的需要。根據技術經濟比較，并結合深水區施工的難易程度和深水圍堰拆除對清淤疏浚的影響，考慮生態需求，該工程護岸形式為斜坡式生態護岸。

2.2 斜坡式生態護岸總體設計

砂卵石、砂質泥巖石渣分區填筑的混合斜坡式護岸，護岸邊坡：目前常水位（高程268.6 m）以上至護岸頂（高程274.5 m）之間坡率1∶2.0，常水位位置設置鋼筋混凝土腳墻護腳，常水位（268.6 m）以下為1∶3.0，其余段274.5 m 高程以上坡率與路基人行道邊線相結合（詳見圖1）。

圖1 非地基處理段護岸設計橫斷面圖

護坡方式：268.6 m 常水位高程以上至274.5 m高程和274.5 m 高程以上至路基人行道頂為生態混凝土（預制綠化混凝土）加網格梁護坡，生態混凝土厚15 cm，網格梁斷面尺寸為25 cm×30 cm，均為C20 混凝土結構；常水位（268.6 m 高程）以下：常水位位置設置1 m 高的鋼筋混凝土腳墻壓腳，268.6 m高程以下利用鍍鋅生態網格鋼絲籠裝塊石拋填護坡。護岸起始段至418.01 m 之間護岸背水面邊坡坡率為1∶2.0，可利用城建棄渣回填至護岸頂或護岸頂以下3.0 m，采用植草護坡。

該堤防工程級別為4 級，根據規范規定[10]，結合堤防工程管理、人行方便及防汛搶險的要求[11]，確定護岸頂寬度為4.0 m。

護岸頂采用C20 混凝土現澆，厚度15 cm，與護坡頂水平梁分開澆筑。設置縱、橫向變形縫，縱向距頂外緣80 cm，橫向間距5.907 m、變形縫寬度2.0 cm，聚乙烯閉孔泡沫板嵌縫。

護岸頂臨水側設1.1 m 高欄桿，欄桿底梁高度30 cm，寬度30 cm，設置變形縫，間距和縫寬度與面板一致。

堤身采用砂卵石和砂質泥巖石渣填筑，為滿足滲透穩定，堤內要求回填至基本回填線，常水位以上采用生態混凝土防沖。

為防止滲透水流對工程的危害，在常水位以上的生態混凝土下部鋪設300 g/m2的營養土工布，供植物生長和排堤后滲水的反濾層。

為方便管理、堤防維修和方便民眾，每隔300 m左右人行梯踏步，岸垂直護岸頂線設置，寬度5.0 m，梯踏步尺寸為：0.15 m×0.3 m，采用C20 混凝土現澆。

3 河道軟基地基處理設計

對軟弱土厚度大于3 m 的地段采用換填或者拋石擠淤不經濟且施工安全隱患較大。根據場地地質及環境條件，河道護岸過程軟土地基加固適合采用三軸水泥土攪拌樁技術。

該工程擬定水泥摻入量為18%，水泥土抗剪強度采用抗壓強度的25%，為250 kPa，內摩擦角取25°。水泥攪拌樁間距為1.5 m，直徑500 mm，梅花型布置，設計樁長8.5～11.5 m，樁端達到中風化基巖頂面。水泥攪拌樁在道路底部及護岸范圍內布置（詳見圖2 所示）。經對加固區復合土體取樣試驗，軟塑粉質黏土固結快剪強度指標黏聚力為35 kPa，內摩擦角為13°。

圖2 水泥攪拌樁處理段護岸設計橫斷面圖

經計算，河道整體穩定性能滿足規范要求，其中穩定滲流期穩定性系數為1.35，水位劇降期穩定性系數為1.28，滿足規范穩定安全系數1.15 的要求，也遠大于加固前1.06 的穩定性系數。

4 變形監測效果

護岸結構每間隔50 m 在護岸坡頂4 m 寬平臺處以及公路外側人行道處分別設置沉降觀測點，在壓腳鋼筋混凝土腳墻頂設置水平位移和沉降觀測點。監測結果表明，護岸最大沉降值為8.5 mm，最大水平位移為3.5 mm，滿足規范要求。

5 結 論

本文通過對濱河路護岸生態及軟弱地基處理的分析，采用了斜坡式生態混凝土結合客土綠化生態護岸，并對軟弱土地基采用水泥攪拌樁處理。通過分析和工程監測，效果非常好，值得進一步推廣應用。