关于江都区城市河道张纲河北段治理工程挡土墙设计的探讨

虞乐+芮鹏志

摘 要：随着城市建设的发展，城区河道治理工程的设计和施工受到的制约因素也越来越多。因此在河道治理工程设计之初就应充分考虑工程实施后对可能周边城市环境的影响，在满足设计规范的前提下，结合场地条件，尽量减小断面面积，减小占用城市的规划用地，为城市发展提供便利。

关键词：城区河道治理 城市防洪 挡土墙设计

1.前言

江都区张纲河北起江都区城东团结河，南至向阳河，全长约4.0km，工程流域面积26.3km2。本期工程拟整治的张纲河北段长度约2.0km，河道治理的主要目的为按照水系规划要求扩大河道过水断面，提高河道排涝能力，从而提供区域排涝标准。根据工程区域城市规划情况，张纲河两侧沿线为工业、商业和居民区用地，目前城市化建设已经开始，现状河道两侧房屋密集，进行河口扩大的可能性较小，很大程度上限制了河道断面和挡墙的设计。

因此，本次张纲河治理拟通过疏通浚深河道、设置驳岸挡墙，扩大河道过水断面面积，确保河道的排涝能力达到规划要求。同时，为保证区域水面积率不减少，河道和驳岸的布置原则上不缩窄现状河道水面宽度。

2.设计排涝规模和水位

张纲河处于规划建城区范围，按区域排涝规划，张纲河规划排涝汇水面积为20km2，张纲河近期排涝标准为10年一遇，远期排涝标准为20年一遇。根据通南地区确定的城区排涝模数，张纲河近期10年一遇设计排涝流量为20×1.4=28.0m3/s，远期20年一遇校核排涝流量为20×2.05=41.0m3/s。

经计算，在排涝标准为10年一遇时，张纲河入向阳河起点水位为4.13m，张纲河与团结河交汇处水位为4.40m；在排涝标准为20年一遇时，张纲河入向阳河水位为5.15m，张纲河与团结河交汇处水位为5.30m。

3.河道设计

3.1断面设计

本次设计由于两岸已建成的城市建筑限制断面不能像两岸扩展过大，因此断面设计主要以下挖清淤加挡水墙设计为主。应注意的是在设计下挖方案时应充分考虑排涝期河道水流流速，应使设计比降河和设计流速均分别小于河床的允许比降和允许流速，避免产生冲刷。

根据张纲河设计水位和流量，计算张纲河规划断面。断面型式采用阶梯型，河道岸坡为自锁挡墙结构。张纲河河道全长约4.0kM，规划河底高程为0.0m；整治后河道水面宽度基本保持与现状水面宽度一致，根据现状张纲河河道情况，从团结河至灰粪港段（桩号0+000～1+020），河道设计底宽为18m；从灰粪港至宁通高速段（桩号1+020～2+000），河道设计底宽为30m；河道断面为复合断面，下部为矩形断面，在高程4.20m处设置宽度为2.50m的亲水平台，平台以上为草皮护坡，坡度1：2.5，可结合区域景观实施，可适当调整，但需满足区域排涝要求。

3.2挡墙线布置

张纲河挡墙沿河道两侧布置，新建挡墙北端与团结河南堤平顺连接，南端与向阳河北堤衔接；沿线新建挡墙遇到桥梁或涵闸时，采用过渡段与现状已建挡墙护岸衔接，过渡段的扩散角或收缩角不大于15°，在遇到交叉河道时，采用圆弧段与交叉河道顺滑连接。

3.3护岸结构设计

为减少河道占地，改善城市河流周边环境，河道护岸选用的挡墙也是设计是应该考虑的关键因素。自锁式挡墙生态型护岸因其占地小、施工方便等优点，在城市河道治理中具有一定的优势。本次设计河道护岸采用自锁式挡墙生态型护岸，在高程4.20m处设置亲水平台，平台宽度2.50m，平台上设置人行步道，外侧设置高度为70cm的防护护栏。河道常水位为3.50m，亲水平台高出湖区常水位0.70m，即可以保证亲水平台的亲水性，又不会导致河水在风浪作用下浸湿亲水平台，亲水平台以下采用的自锁式加筋土挡墙是一种新型的拟重力式柔性结构，主要依靠挡土块块体、填土通过加筋带连接构成的复合体自重来抵抗动静荷载，达到墙体稳定的作用。自锁式挡土墙结构具有美观、安全可靠、耐久性好、施工便捷等特点。

水平台以下部位自锁式挡土墙顶部向后倾斜12°。挡墙底部为素混凝土基础，基础宽1.70m、厚0.50m，基础前端顶部设置10cm×30cm的混凝土挡块，基础底面高程为-0.95m，基础埋深0.95m；挡墙顶部向后倾斜12°，顶部为宽0.60m，厚0.30m的压顶；基础和压顶混凝土的强度等级均为C25。挡墙墙后回填土控制压实度不小于0.93。

在受河道两侧现有建筑物影响的位置，河口线向河道内收缩，河道驳岸结构采用“U”形预应力板桩结构，设计挡墙顶高程为6.50m，河道第高程为0.0m，板桩挡墙挡土高度为6.50m。根据《工程地质报告》，按照无锚板桩墙结构，采用竖向弹性地基梁理论对“U”形板桩护岸结构进行受理分析，经计算，每米单宽最大弯矩为373.8kN*m，设计选用截面高度为600mm的Ⅱ型预应力“U”形板桩，控制桩底高程为-10.80m，桩长17m，桩顶设置高0.5m、宽1.0m的帽梁，桩顶嵌入帽梁0.20m。

迎水坡在高程4.20m处设置宽度为2.5m的平台，平台上设置人行步道。平台后接边坡至现状路面，坡面为草皮护坡，坡度为1：2.5。

3.4护岸稳定性分析

河道治理工程在设计断面和挡墙时往往重视缩小设计断面从而减小占地。但是在缩减断面同时，应该充分重视稳定性分析，应避免因为缩减断面而带来的安全隐患。

本工程河道护岸采用自锁式挡墙结构和“U”形预应力无锚板桩挡墙结构，自锁式挡墙结构利用自锁块体自重及块体功能的合理性来抵抗墙后土压力，并通过土工格栅的连接作用，使墙体系统与墙后回填土形成一个拟重力式当墙结构来抵抗土压力，且墙体为开放式柔性结构，对小规模沉降及水位骤降有良好的适应性。因此，本工程自锁式护岸挡墙结构的稳定性包括2个方面：整体稳定性、挡墙外部稳定性和内部稳定性；“U”形预应力无锚板桩挡墙需分析整体抗滑稳定性。

（1）整体稳定性分析

在自锁式护岸挡墙的整体稳定性分析中，将挡墙及加筋土体视为一个整体结构，参照《堤防工程设计规范》（GB50286-98）的规定，采用瑞典圆弧法，应用《土石坝边坡稳定分析系统》（HH-Slope R1.0）进行计算。在新建堤防稳定分析中，连同新建堤防和护岸（含自锁式挡墙护岸和“U”形板桩挡墙护岸2种结构型式）一起已经进行了计算。

（2）挡墙内、外部稳定性

根据《水利水电土工合成材料应用技术规范》SL/T225-98中对加筋土挡墙设计与施工的相关要求，对加筋挡土墙后的土压力采用库仑土压力理论进行计算，假定墙后的回填土为无粘性土，其综合内摩擦角φ=28°、土体容重为R=18.5kN/m3。在分析墙体外部稳定性和筋材内部稳定性时，取安全系数Fs=1.5，满足规范Fs>1.3的要求。加筋挡土墙墙底在③层粉砂土上，其底面摩擦系数根据相关规范取其综合摩擦系数，筋材与周圍土的摩擦系数取0.30。

4.结论与建议

综上所述，城区河段河道治理工程设计原则总结入下：结合场地条件，布置挡墙线及建、构筑物。挡墙线应力求平顺各段平缓连接不得采用折线或急弯。挡墙工程应尽可能布置在土质较好且比较稳定土层上，尽可能避开软弱地基、深水地带古河道、强透水地基。挡墙的布置应尽量少占用城市规划用地，为城市的发展提供便利条件。远近结合，统筹布局。协调好挡墙线布置与附近建筑物之间的关系。平面布置方案应在技术可行的前提下，遵循环境保护和劳动安全卫生方面的条件下，合理布置，尽可能降低工程建设投资并缩短施工工期。

参考文献：

[1]钱波，郭宁.水利水电工程施工组织设计[M].中国水利水电规划，2012：P57-77.

[2]张守金，康百赢.水利水电工程施工组织设计[M].中国水利水电出版社，2008：P75-90.endprint