基于河道挡土墙加固工程实例分析

刘丰兵

（娄底市水利水电工程建设有限责任公司，湖南 娄底 417000）

引 言

挡土墙是水利水电工程中的重要组成部分，对于沿途的防洪、蓄水、排涝工作至关重要，然而，近些年来由于气候多变、旱涝不定，加速了挡土墙的损坏，导致挡土墙事故频发。挡土墙的作用在城市和乡村有着明显的区别，尤其是在防洪排涝过程中挡土墙对于城市地区更为重要，河道要是发生事故将会殃及沿途居民的生命财产安全，造成不可挽回的经济损失，同时一旦挡土墙出现塌方就会导致河道不畅，造成河水外溢，使河道两岸的庄稼受淹等。城镇化的快速发展，城市建设项目与日俱增，难免与河道的维护产生冲突，导致河道曲折蜿蜒，不利于河水的正常流淌，也加速迎水面的损坏几率[1～3]。因此，为了更好地保证河道的安全可靠运行，研究河道挡土墙加固工程技术具有重要的意义。

1 河道挡土墙的运行现状

河道挡土墙对河道充分发挥防洪抗涝的作用至关重要，主要作用：第一是收缩河道的坡角，减少河道开挖的土方体积，增加河道的稳定运行；第二是防止河水直接冲刷河床，产生水土流失；第三是保护河床稳定，避免出现沿岸的塌方；第四是保护河道两岸的建筑不被河水冲刷下沉。近年来生活垃圾、建筑垃圾以及污水的过度排放等原因导致河道内部污物堆积、水生物疯长，最终导致河道堵塞，不利于河道行洪。同时也加大了河道挡土墙承受的水压和水流，长此以往必将导致挡土墙的破坏，产生安全隐患，比如河道两岸护坡下沉、洪水排放不及时的外溢、加快挡土墙的破损、降低挡土墙的使用寿命等。因此在进行河道挡土墙的维护过程中不仅要注意挡土墙的完好与否，还要做好河道的疏通工作，最大限度地保证流通能力，减轻河水对挡土墙的冲刷程度，延长河道挡土墙的使用寿命。当发现河道挡土墙出现问题的时候要及时进行整修加固，确保河道挡土墙的安全可靠运行。

2 河道挡土墙存在的问题

某河道承担着水库泄洪和沿岸农田作物的排涝作用，河道较宽，挡土墙的高度较高。起初河道并未进行挡土墙的建设施工，水土流失较为严重，导致河道的运行维护极度困难。自从2012 年开始对该区域的河道进行了大规模的整治工作，对该河道进行了挡土墙的建设施工，采用直立式扶臂挡土墙，设计的墙高约7 m。该河道的防洪标准设计为50 年，预设洪水高度为将近5 m，河道的通流量约为502 m3/s，主要建筑等级为3级。最近两年河道区域进行城市轨道交通的建设，涉及到了隧道路线与挡土墙斜交的情况，需要对河道区域进行盾构开挖等工程，对河道挡土墙的安全运行造成了威胁。由于该河道使用年限较长以及道路施工的影响，挡土墙出现了倾斜，严重的位置出现了裂缝，甚至已经存在明显的下沉问题，因此需要进行挡土墙的加固施工，保证河道的正常运行。

3 河道挡土墙加固的措施

3.1 加固工程难点分析

河道位于城市市区，加固过程中需要保证先修建的轨道交通隧道不被破坏或者避免安全隐患等，同时也要保证沿岸道路、热力管道、电力管道、雨水井子等公共设施的安全，对市民的日常生活影响较小。综合考虑确定挡土墙地基的加固方案采用桩基础，但难点是桩的尺寸受到了限制。其次该河道的主要功能是保证水库的泄洪，水位是随着水库蓄水多少、季节的不同等变化的，随时有可能出现洪水，需开启泄洪通道，因此该河道挡水墙加固过程中需要设置合理的围堰，确保加固工作的顺利进行与开展。最后需要根据河道挡水墙的损坏程度和长度确定需要施工的段落，在保证河道挡水墙能够安全运行的情况下，降低加固工程成本。不同的河段采用不同的加固方法，不同损坏程度制定不同的修复方案，保证加固工程经济可行开展。

3.2 加固设计

图1 河道挡土墙加固方案

河道挡土墙的加固方案设计必须以河道的具体情况为依据，能够满足当前河道损毁位置的修复，也不影响其他工程的正常运行，制定的河道挡土墙加固方案如图1 所示。由图1 可以看出挡土墙上部加固的主要方式是拆除变形较大的挡土墙进行重新修建，长度为19 m，靠近桥梁的河段出现脱空问题的部位进行拆除重建，修建长度为9.5 m，增加挡土墙墙趾处的宽度，浇筑混凝土，要求不能存在较大的内部应力，新旧挡土墙之间的连接方式采用锚筋连接。同时对于地基的处理也应该根据河道底部的地理状况进行，针对软土质的区域可运用的方法较多，如搅拌桩、旋喷桩等，结合工程实际，采用墙体强度较大的旋喷桩设置内插钢管的形式即可。为了考虑桩基后续工作中的稳定性，保证桩基不发生变形等问题，需要控制墙趾基底的应力，最大应力位置需要根据空间位置增加旋喷桩，桩的直径控制在0.6 m 左右，间距控制在1.5 m，内部设置内插钢管，要求插入桩底的深度为5.9 m，其余的河道挡土墙位置因为损坏程度和变形较小，可以进行小范围的混凝土灌浆加固。工程涉及河道内部的部位需要设置完善的土石围堰，背水一侧进行挡土墙的开挖时需要考虑沿边的放坡空间，同时工程周围需要采用格栅式挡土墙作为临时支护。

3.3 方案计算

完成河道挡土墙的加固方案之后需要进行方案的具体计算，计算的依据主要是河道区域的勘察资料，利用结构力学的知识进行分析计算，岩土主要计算指标包括：天然容重、粘聚力、内摩擦角和侧阻力特征值等，不同的土层需要选择合适的参数值。首先需要计算的是复合地基承载能力是否满足河道满负荷的要求，加固施工过程中的搅拌桩、旋喷钢管桩均能够在原有河道地基的基础上增加地基的强度，因此计算得出的复合地基的承载能力必将满足当前河道的要求。同时还有一个关键的参数需要进行计算，它就是挡土墙地基应力的复核，该数值通常是按照朗肯主动土压力计算，计算过程中需要抗滑位移的安全系数，经过查找相关资料，并借鉴以往经验，确定约为1.4，将抗倾覆稳定系数取2.5，经过核算能够满足河道正常运行的要求。挡土墙的墙趾宽度需进一步进行修建加宽，设计加宽的尺寸为外延1 m，基底应力分布均匀，均为92 kPa，通过分析计算得出墙趾的最大应力位置在墙踵处，大约为9 792 kPa，承载力复核结果满足设计要求。

3.4 加固处理效果

通过上述方案对该河道挡土墙进行修复和加固处理，施工过程中完美地将新旧挡土墙结合在一起，从工程的施工成本、施工进度和施工质量三个方面进行严格控制，工程竣工之后进行了多方面的评价与监测，各项指标均达到了设计要求，与图纸文件相吻合。该工程如期通过了项目验收，之后迅速恢复了河道的正常运行，取得了较为显著的成效。工程完工之后对工程进行了跟踪，完成了加固部位的监视和测量，整个监视过程中挡土墙未出现渗水、渗沙现象，挡土墙的变形量几乎为零，并且河道外观更加美观，实践表明该河道挡土墙的加固工程效果较好。

4 结 语

文章结合该河道挡土墙的加固工程，对河道挡土墙存在问题进行分析，指出挡土墙加固过程中的技术难点，给出了符合河道实际要求的加固方案，并且得到了很好地落实。通过结果可以看出，方案可行，计算合理，加固工程达到了预期效果。