程文明 張曉林 中交上海航道局有限公司

1.引言

內(nèi)河航道網(wǎng)對于促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。航道護坡工程是航道建設(shè)和整治過程中的重要內(nèi)容，也是投資比重最大的部分。XX市內(nèi)河航運在該市經(jīng)濟發(fā)展中具有重要地位，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，原有河道護岸出現(xiàn)砂漿脫落、塊石老化現(xiàn)象，有的航道等級偏低，而運輸船舶的大體積大功率對河道兩岸的沖刷也導致河床雍高不通順，邊坡塌陷，極大影響了通航效率，也產(chǎn)生了較大的汛期防洪壓力。為了適應(yīng)新時期社會發(fā)展需要，根據(jù)當前水運行業(yè)的發(fā)展形勢，對河道護岸進行結(jié)構(gòu)、工藝、材料的創(chuàng)新應(yīng)用，改造老舊河道，改善沿河兩岸生態(tài)環(huán)境，提高通航能力，成為當前工作的重中之重。本文根據(jù)該市河道護岸現(xiàn)狀，給出一種沖沉樁板結(jié)構(gòu)的護岸改造結(jié)構(gòu)形式，對原有護岸進行改造，該結(jié)構(gòu)造價低、施工方便，工期短，護岸加固后可以繼續(xù)發(fā)揮作用，對水運發(fā)展做出貢獻。

2.某河道網(wǎng)護岸形式現(xiàn)狀

XX市航道護坡形成于20世紀50年代，以直立式護岸為主要形式，重力式漿砌塊石墻身結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)適用于各種土質(zhì)，對施工工藝要求不高，結(jié)構(gòu)損壞率低，具有較強的抗水流沖刷能力，但施工工程量較大，采用圍堰型式，需要較多土源和砂石料，目前這種結(jié)構(gòu)形式造成以下破壞形式：地基土承載力明顯降低，造成墻身產(chǎn)生一定程度的偏差位移；基底下的泥土被大量使用后提高了基底標高容易倒塌；墻體強度變低以及由于使用過程中船舶沖擊撞擊下，產(chǎn)生裂縫和局部塊體脫落；砂土地基長期使用產(chǎn)生管涌造成地基土壤流失；水下部分的護岸在水流的不斷沖刷下造成不同程度的護岸損壞。

3.試驗段護岸結(jié)構(gòu)形式選擇

3.1 工程概況

XX市口岸船閘位于長江口門，航道護岸墻后是防汛大堤，接著是沿江公路。多年使用下目前墻前疏浚困難，駁岸前淤積嚴重，使得船民上下船不方面，貨船無法靠岸，影響到人們的社會經(jīng)濟生活。本工程選擇的老護岸損壞嚴重，存在安全隱患，已經(jīng)不能承擔起船舶?？抗δ埽枰杩η巴练降交A(chǔ)高程-1.0米，目前老護岸設(shè)計基礎(chǔ)在基礎(chǔ)高程-1.0米，與相關(guān)標準要求不符。護岸所在區(qū)域土質(zhì)屬于高砂土。

為了對老護岸進行加固，可以考慮使用樁板結(jié)構(gòu)、重力式漿砌塊石護岸結(jié)構(gòu)、板樁結(jié)構(gòu)護岸等，選擇哪種護岸形式，需要從經(jīng)濟、安全、耐久等角度進行綜合考慮，做出方案比較后選擇合適的護岸形式。

3.2 樁板結(jié)構(gòu)護岸

樁板結(jié)構(gòu)是使用鋼筋混凝土小樁，樁間連接使用沖沉鋼筋混凝土面板，在樁板和原有護岸之間填充夾石混凝土，使新舊護岸成為一個整體。小樁截面尺寸為工字型斷面，入土段為35＊40cm，為了擱置沖沉板，在小樁中間部分設(shè)置矩形實體分隔梁，高度為30cm。為方便安裝沖沉板，加大樁兩側(cè)面開槽寬度，超過板厚，沿護岸方向小樁每5米安置一根。樁板結(jié)構(gòu)護岸結(jié)構(gòu)可通過制作預(yù)制樁板快速生產(chǎn)，施工便捷，減少現(xiàn)場建筑垃圾，不需要開挖大量地基土方和使用施工圍堰，經(jīng)濟效益明顯。橫斷面結(jié)構(gòu)圖見圖1（單位高程m，其他cm）。

圖1 樁板結(jié)構(gòu)護岸橫斷面結(jié)構(gòu)

3.3 重力式漿砌塊石護岸

重力式漿砌塊石護岸結(jié)構(gòu)按照港口相關(guān)設(shè)計規(guī)范，設(shè)計為基礎(chǔ)底標高基礎(chǔ)高程-1.5米，基礎(chǔ)底寬4.5米，頂寬0.6米，頂高程5.0米，前趾0.3米，后趾0.5米墻。

圖2 重力式漿砌塊石結(jié)構(gòu)護岸

該結(jié)構(gòu)護岸方案成熟，施工簡單，堅固耐久，抗凍性能好。但該形式對圍堰要求較高，需要較大量土源。如果在高砂土地區(qū)施工，購買土方成本較高，臨時工程量大，不夠經(jīng)濟合理。根據(jù)河道位置，護岸后是防汛大堤，考慮到防汛壓力影響，重力式漿砌塊石結(jié)構(gòu)不易大面積使用。

3.4 板樁結(jié)構(gòu)護岸

板樁結(jié)構(gòu)護岸將板樁上端使用錨碇結(jié)構(gòu)錨碇，下端沉入地基。該結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以通過預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)簡單，施工快，材料用量少，造價便宜，在施工上為了減少了挖填土方量可以先打樁后開挖。由于鋼板樁容易生銹，在耐久力上不如重力式結(jié)構(gòu)，需要采取一定防銹措施，另外需要沉樁設(shè)備。由于護岸區(qū)域土質(zhì)為高砂土，通過理論計算，按照規(guī)范要求施工后，受船行波和潮汐影響，護岸安全得不到保證，即使樁后采取漏土措施也很難保證護岸長期使用。因此，該方案不滿足本項目要求。

3.5 各方案經(jīng)濟比較分析

為了比較樁板結(jié)構(gòu)形式和重力式漿砌塊石結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性，以100米護岸的工程量為基準進行工程費用測算，材料價格執(zhí)行當?shù)亟ㄖ牧鲜袌鲋笇r。重力式漿砌塊石結(jié)構(gòu)計算土方工程、排水工程、石方工程后得到100米護岸工程造價為639810元；樁板護岸結(jié)構(gòu)計算土方開挖、人工回填、預(yù)制板、樁沖沉、板安裝、澆筑等費用后，得到100米護岸工程造價為327012元，可見樁板結(jié)構(gòu)形式比重力式結(jié)構(gòu)護岸造價低得多。

重力式漿砌塊石結(jié)構(gòu)中圍堰工程費用占總造價的20%-30%，而樁板結(jié)構(gòu)施工沒有這部分費用，也不需要開挖基礎(chǔ)土方，不需要建筑塊石。二種方案比較，樁板結(jié)構(gòu)優(yōu)勢明顯，以樁基做基礎(chǔ)，樁間利用擋板達到擋土目的，尤其是預(yù)制構(gòu)件的使用降低了施工難度，環(huán)保效果好。綜合考慮本工程護岸改造使用沖沉樁板結(jié)構(gòu)形式。

4.樁板結(jié)構(gòu)護岸施工及使用

4.1 施工方案

施工前進行樁板護岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計算和樁板結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，前者有樁板結(jié)構(gòu)護岸墻體荷載計算、護岸墻體穩(wěn)定計算等；后者主要有樁板結(jié)構(gòu)受力分析、樁結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、板結(jié)構(gòu)設(shè)計計算。經(jīng)過計算，地基承載力滿足安全要求，航道護岸沖沉樁板試驗段抗滑、抗傾穩(wěn)定滿足規(guī)范設(shè)計要求。

樁板結(jié)構(gòu)護岸施工工序有：測量放樣，拆除老墻，預(yù)制鋼筋混凝土樁、板；樁板沖沉、安裝，鋼筋混凝土墻身澆筑，砌筑后墻將其切石漿砌石，墻后回填土，壓頂混凝土澆筑等。施工期間利用船閘下游水尺，做好潮位觀測，使現(xiàn)場管理和施工人員及時了解潮位情況，保證下部結(jié)構(gòu)的施工安全。制定原材料、混凝土塌落度、混凝土拌合時間的檢測標準。

4.2 樁板預(yù)制

預(yù)制場地使用推土機平整、壓實，滿足預(yù)制板的平整度要求和預(yù)制樁的承載力要求。

制作8cm厚混凝土底模，按照設(shè)計圖紙要求，進行立模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑工作，為便于脫模，混凝土澆筑前在模板上涂好隔離劑，混凝土澆筑的厚度在10-15cm，強度等級不能低于C15。

預(yù)制采用疊澆法制作，拆除模板要等到混凝土強度等級達到設(shè)計要求的30%后，才能繼續(xù)架立上層模板，重疊層數(shù)最多四層，注意上下層接觸面不能粘結(jié)，可以使用隔離劑將每層隔開，按照規(guī)范要求及時進行養(yǎng)護?；炷翉姸冗_到100%設(shè)計強度，并且養(yǎng)護時間超過28天后才能進行起吊、搬運等施工。

4.3 樁板安裝

本工程的樁板大部分在水下沉樁和安裝，首先放粗樣，確定大概樁板位置，然后清潔平整基礎(chǔ)，使用全站儀進行精確放樣定位。根據(jù)現(xiàn)場條件選擇合適的打樁和射水設(shè)備。由于護岸位置主要為砂性土，選擇射水法沉樁方案，控制射水量和射水時間，盡量避免由于流水向地面逸散對鄰近基礎(chǔ)造成影響。如果遇到堅硬的粘性土層，使用振動法沉樁。

沉樁前在附近設(shè)水準點以控制打樁高程，用紅漆在原有舊擋墻上標記樁的位置，拉線控制樁位，使用鋼管搭設(shè)樣架。打樁船就位，調(diào)整導樁中心線，使之與打樁方向一致，然后使用定位樁定位，進行吊裝和定樁工作。在沉樁過程中確保樁身直立，否則容易因為方向改變發(fā)生質(zhì)量事故，確定并校正好樁位后，緩慢將樁放下，完成下沉后再次校對樁位，沒有問題后進行高壓水泵射水沉樁。

沉樁時當達到設(shè)計標高1米時，停止高壓水泵射水沉樁，改用樁錘施打至設(shè)計標高，并立即使用抓斗式挖泥船在樁周圍回填碎石或砂石，充分保護原有護岸安全。邊施工邊檢查樁的位置，在進行沉樁操作時為了不對鄰樁產(chǎn)生影響，施工使用跳躍式隔樁沉樁。

沉樁完工后進行驗收，檢測項目和標準見表1。質(zhì)量達到規(guī)范要求后開始安裝沖沉板。先用挖泥船將安裝部位的雜物、墻前土清理干凈，沖沉板由打樁船起吊后插入沖沉樁的預(yù)留槽中，插入過程中如果遇到阻礙，檢查槽中是否有雜物，可用射水管沖走雜物繼續(xù)安裝。沖沉板正確插入槽中后使用碎石回填至設(shè)計標高。

表1 沉樁檢測項目和標準

4.4 混凝土澆筑

澆筑部分有帽梁混凝土澆筑、連底式墻后混凝土澆筑。

帽梁混凝土澆筑：將帽梁下的樁、板及填筑混凝土打毛，扳直插入帽梁的鋼筋板；架立底、側(cè)模板，本著拆卸方便的原則，保證臨水面一側(cè)的底模具有承重能力；同時混凝土強度不低于設(shè)計要求的70%時才能拆除底模。帽梁由于其較低的設(shè)計位置，在進行混凝土澆筑時盡量選擇潮位較低的時間段。

連底式墻后混凝土澆筑：帽梁混凝土澆筑后，清理原擋土墻上的雜物，架立墻身模板，用對銷螺栓將模板內(nèi)外側(cè)固定，并控制墻身尺寸。在澆筑前將原擋墻用高壓水沖洗干凈，鋪設(shè)高強砂漿，搭設(shè)號澆筑腳手架。為了排除底部集水，在槽內(nèi)底部設(shè)置一個集水池，由于墻身高度較高，為保證混凝土質(zhì)量，使用水平分層澆筑法，澆筑一層后使用振搗器均勻振搗，澆筑完成后將壓頂混凝土表面的浮漿清除，人工抹平收毛面。

4.5 使用情況

護岸加固工程完工投入使用后，護岸結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，待閘船舶可以在不影響引航道內(nèi)船舶的正常通行情況下靠至岸邊。工程中使用的錨固鋼筋解決了原有護岸存在的問題，增加了護岸整體性。經(jīng)過一年時間的運行，通過位移觀測記錄，該護岸段每根樁，最大位移為4.7cm，最大沉降差為1.8cm，通過多次測量，結(jié)果趨于穩(wěn)定。

5.總結(jié)

本文介紹了某市河道網(wǎng)護岸加固工程結(jié)構(gòu)，使用樁板結(jié)構(gòu)，用沖沉板作為護面模板，再填充夾石混凝土與原有護岸成為整體，擴大基礎(chǔ)面積，達到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的要求。該結(jié)構(gòu)土方開挖少，使用預(yù)制樁板構(gòu)件，減少了建筑垃圾，造價低廉，適合在內(nèi)河航道護岸工程中推廣使用。