城市狭窄河道新型护岸结构探索

朱 远

（中设设计集团股份有限公司，210014，南京）

河道整治是国民经济基础设施建设的重要组成部分，城市中河道整治主要以防洪、排涝、改善河道水污染导致的环境问题为主。近年由于各级政府高度重视，城市大中型河道整治得到大力推进，城市主体的防洪、排涝、水环境问题得以解决，水质得到了改善。但在面广量大且与居民生活密切相关的小型狭窄河道方面，排涝难和水污染等问题愈发凸显。由于河道两岸临河建筑、沿河市政管线密布，施工与用地的矛盾十分尖锐，迫切要求对传统护岸结构进行创新。

一、现状及存在问题

城市河道整治工程中护岸结构大部分采用直立式挡土墙型式，但直立式挡土墙在施工过程中，需要墙后开挖，而建筑紧邻规划河口线，若实施墙后开挖，则需要增加临时支护结构，不但临时费用大幅度增加，而且不能确保现有设施尤其是沿河民居的安全。为此，工程技术人员对小型狭窄河道护岸结构型式进行了探索，其中，桩板式挡土墙和板桩墙两种结构型式被认为能够解决上述问题。

桩板式挡土墙是通过桩与板结合形成的挡土结构，板桩墙是通过板桩紧密连接形成挡土结构。起初，桩板式挡土墙与板桩墙均用于基坑围护，通过各种型式的加固，能够起到很好的挡土效果。由于两种结构具有开挖量小、工期较短等优势，后来逐渐被应用于道路工程、水利工程、港口工程。其中，桩板式挡土墙在道路工程中应用广泛，港口工程中常常使用板桩作为码头的挡土结构；水利工程中，堤防抢险、护滩、河道护岸等都开始应用这两种结构，从松花江流域到黄河流域、长江流域都可以见到桩板式护岸与板桩墙护岸。

20世纪40年代，捷克、荷兰、美国等国家均在一些基础设施建设中采用了桩板式结构与板桩结构，并在60年代得到普及。目前对类似挡土结构的研究中，国外学者多数关注桩的变形及土体扰动对桩的影响、桩侧土压力及边坡稳定、计算软件的开发等。而在国内，20世纪50年代开始采用此类结构但研究缓慢，多数学者对桩的加固、土压力传递原理、土压力计算进行研究，多采用数值模拟和实验室模型，很少有学者对结构型式优化进行探索与研究。

二、结构型式优化

水利工程中，采用的桩板式护岸结构、板桩墙护岸结构解决了城市狭窄河道墙后无法放坡开挖的问题，但也存在着诸多弊端。其中，桩板式护岸结构存在的问题为：桩与挡土板之间无法紧密贴合，挡土板之间及挡土板与桩之间存在缝隙，漏土问题严重；压顶和钢筋混凝土导梁都将墙后绿化与河道隔离，突兀的压顶既影响了景观效果，又破坏了生态连接。板桩墙存在的问题为：板桩墙作为护岸结构，材料浪费，费用贵，不适用于较长河道护岸；板桩之间连接处抗变形能力差，变形后板桩间连接断裂，产生漏土，甚至护岸坍塌；存在破坏生态连接问题。为此，本文对结构型式优化进行了探索。

1.新型桩板式结构设计要点

采用工字形方桩（如图1）取代传统的预制方桩，根据挡土高度，可以将工字凹槽设置一定的长度，方桩下半部分仍可采用普通方桩型式，以便于施工打桩。在工字形方桩之间插入挡土板，挡土板厚度根据计算确定，而工字凹槽的宽度根据挡土板厚度设置，将工字形方桩的凹槽作为导轨，有效地固定了插入挡土板的位置。准确的方桩及挡土板位置更有利于工程安全，也更接近模型试验的条件，从工程外观上来说，也更加美观。

2.新型桩板式结构解决漏土问题

传统桩板式结构由于桩后挡土板位置不固定，受施工条件限制，需要将挡土板分为多块插入土中，板与板之间的空隙是漏土的主要通道之一，而本文提出的新型桩板式结构的工字桩之间挡土板位置固定，两根桩之间的挡土板可以浇筑成为一块整板，挡土效果更佳，也解决漏土问题。

针对与传统桩板式结构共同存在的桩与挡土板之间无法紧密结合产生漏土的问题，提出如下解决办法，在工字方桩凹槽与挡土板结合处 （即挡土板后侧，如图2）打入临时钢管，钢管内经过高压水冲孔后填入袋装砂，再拔出钢管，由于墙后主动土压力作用，袋装砂紧贴挡土板，可封闭挡土板与工字方桩凹槽间空隙，同时袋装砂可以作为滤土排水通道，施工简单方便，有效解决墙后漏土和排水问题。

3.新型桩板式护岸生态景观设计

工字形方桩的压顶设置成U形槽，槽内填土兼作花槽（如图3），方桩顶部嵌入U形槽压顶，以加强结构整体性。U形压顶后壁预留孔，便于花槽中水土与墙后侧回填土沟通，绿化植株根系进入墙后大土体中，为了促进植物快速生长，U形槽及墙后回填营养土，不仅降低植物养护成本和难度，还解决了常规混凝土压顶破坏生态景观、生态效果的问题。

4.新型桩板式护岸施工设计

本文提出的新型桩板式护岸结构在施工过程中具有很多优点。一是城市小型狭窄河道两岸多为距离河口较近的无桩基的砖混结构民居。在沿海地区，采用传统护岸结构需要进行围堰降水，河道降水经常引起沿河民居不均匀沉降。本结构可以在常水位下施工，避免该安全隐患。二是针对河道狭窄、临河建筑密布、水上及陆上施工机械均难以进场的难题，可考虑利用已打入桩基，在桩顶布置轨道，轨道上设置移动工作平台，平台上设打桩机械，建议采用小型静力压桩机械以减少打桩对沿岸建筑的影响。三是压顶采用预制构件，以加快施工速度。四是U形槽内及槽后填土采用营养土以加快植物生长速度。

图1 工字型桩板式护岸

图2 墙后袋装砂封堵漏土通道方案

图3 工字桩压顶装卸示意图

三、新型桩板式结构及优化方案在工程中的应用

目前，国内尚未有工程采用本文提出的新型桩板式结构护岸，我们将该结构型式应用于国外某些城市狭窄河道的整治中，不但施工周期短、节约成本，而且施工难度小，从而工程质量得以保证。

在2014年度黄浦江干流上游堤防专项维修工程中，桩后插板竖缝难以封堵。经过研究讨论，在板后使用钢管冲孔，填入袋装砂，依靠墙后土体主动土压力作用，袋装砂封堵缝隙。该方案施工难度小，成本低，耐久性好，并可以作为排水通道。经过工程实例验证，该方案可以有效解决桩板式结构漏土问题。

四、结 语

本文提出的新型桩板式结构可用于城市狭窄河道的治理，解决了桩板式结构与板桩墙结构的多种弊端，在保证结构安全、施工方便、临时保护费用低的前提下，又兼顾了景观绿化，为类似河道整治工程提供了一定借鉴意义。

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