淤泥质护岸结构型式的研究

冯艳

（中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南长沙410014）

0 引言

河湖护岸的防护主要是防止水流和波浪对岸坡的冲刷，保障岸坡的稳定，传统的护岸型式主要有坡式护岸、坝式护岸和墙式护岸。近年来，采用生态护岸等新型护岸型式也应用越来越广泛，生态护岸主要有格宾石笼护岸、生态砖护岸、三围植被网植草护坡、缓坡护岸、植物扦插护岸和仿木桩护岸等。传统的护岸型式主要从岸坡稳定的角度对岸坡边坡进行处理，一般要求护岸挡墙地质条件较好，挡墙基础需要有足够承载力，边坡较陡的情况下能够自稳。采用生态护岸一般以岸坡自稳作为边坡，边坡一般较缓，岸坡占用的空间较大，岸坡绿化植草仅作为防冲刷和美化的作用。当在城市内河湖进行清淤及综合整治时，一般河湖距离两岸建筑物较近，受征拆条件影响，一般无放缓边坡的条件，当岸坡地质条件较差时，特别是淤泥土或沙砾质土时，采用陡坡边坡稳定性不满足要求。针对这种情况，亟需一种新型护岸型式来解决上述问题。

1 工程概况

福州市琴亭湖湖体扩容工程位于福州市新店区南段，为建成区内公园景观湖，两岸近距离即为建成市政道路和住宅小区。工程建设的主要目的是提高琴亭湖及周边地区排涝标准，兼顾改善沿湖景观。主要建设内容包括对现状湖体进行扩挖加深，修建提升泵站和周围景观布置等。根据勘探成果湖岸地层从上至下为：杂填土，厚1.0～2.8 m；粘土，厚0.5～3.8 m；淤泥，软塑～流塑态，一般厚2.0～4.0 m，最厚8.6 m；淤泥混砂，厚0.5～1.3 m；粉质粘土，厚1.0～4.2 m；泥质中粗砂，一般厚3.0～8.0 m；泥质砂卵砾石，揭穿最厚12.7 m。湖岸坡地下水整体埋深浅，大多在地面以下0.9～1.7 m。

2 护岸型式研究

2.1 需要解决的问题

根据地质揭露情况，湖体岸坡坡脚主要为淤泥和淤泥混砂地层，淤泥质岸坡受地下水的影响稳定性极差。在湖底开挖所涉及到的岩土层主要为淤泥质土，其工程力学性能差，直接放坡开挖后无自稳能力，而淤泥质土以下为泥质砂卵砾石层（地下水部分承压），湖体开挖后，湖岸坡边坡同时存在渗透稳定问题。周边已建有市政道路和住宅小区，周边已无扩大范围的空间，为使湖体达到防涝的目标，需要对湖体扩容，规模40 万m3，受制于周围条件限制，只能向下湖底扩挖扩容, 湖体面积有限,需要平均向下扩挖近4.0 m。随着湖体开挖深度的增加，解决护岸边坡的稳定性问题是本工程的重点和难点。

2.2 护岸型式拟定

针对以淤泥质土埋深较大，地下水位埋深较浅的情况，若采用传统护岸型式，地基承载力要求较高，无法满足要求，若采用生态护岸的型式，岸坡边坡要求很缓，仍然无法满足要求。根据地质条件，岩土层主要为淤泥质土、而淤泥质土以下为泥质砂卵砾石层承压水层,且湖体平面面积有限的因素。为达到淤泥质稳定要求，同时满足城市景观要求，考虑采用对湖周进行加固垂直开挖的灌注桩挡墙、加固后进行放坡开挖的搅拌桩坡式挡墙2 种护岸型式。

2.2.1 墙式护岸型式

该方案沿湖周岸线布置一周灌注桩，桩直径为1 000 mm，桩长约20.0 m，桩中心间距2.0 m。灌注桩靠岸坡侧设置厚400 mm 的C25 预制混凝土墙，挡墙沿岸线连续布置，挡墙底高程低于开挖后的湖底高程0.8 m，挡墙底部尖角处设置25 mm厚钢板以便能压入土层中。混凝土挡墙顶高程与灌注桩顶高程一致，施工时先考虑灌注桩部分施工，待灌注桩施工完成后，再进行混凝土挡墙施工。采用灌注桩挡墙结构，湖体可扩挖水平面积为10.8 万m2，湖底向下开挖平均深度为3.7 m，达到增加库容40 万m3的目的，挡墙护岸上部根据湖体周围景观需要不同的护岸型式，墙式护岸典型结构型式如图1。

图1 灌注桩挡墙结构典型断面图

2.2.2 水泥搅拌桩护岸型式结合生态护岸型式

该方案沿湖周采用水泥搅拌桩坡式护岸型式，搅拌桩直径为600 mm，桩中心间距1.0 m，排距0.5 m，梅花形布置，距离湖中心前两排内插20 a型工字钢以提高强度，桩底部深入超过湖底开挖深度2.0 m，岸边坡采用1.0∶1.5，坡脚设置混凝土护角。护岸坡面从上至下采用景观混凝土预制空心块、碎石垫层及土工布，孔中植草。采用搅拌桩坡式挡墙结构，湖体可扩挖水平面积约为10.0 万m2，湖底向下开挖平均深度为4.0 m，达到增加库容约40万m3的目的。水泥搅拌桩坡式护岸结构型式如图2。

2.2.3 护岸型式比选

图2 水泥搅拌桩护岸结构典型断面图

采用瑞典圆弧法分别对墙式护岸型式和水泥搅拌桩护岸型式的挡墙的稳定性进行分析，计算结果如表1。

表1 安全稳定性系数统计表

对上述2 种挡墙结构的主要工程量及投资比较见表2。

表2 投资对比表（1 km 长度）

根据以上研究结果，采用墙式护岸和水泥搅拌桩护岸型式的边坡稳定性均满足要求,水泥搅拌桩护岸型式安全系数更高。水泥搅拌桩护岸型式每千米投资大大低于采用灌注桩的墙式护岸型式。由于琴亭湖公园周边主要为居民区，同时也是福州市北部标志性景点之一，灌注桩墙式护岸施工周期长，施工期噪音较大，河岸灰色的水泥墙与周围的景观不协调，并使河道中动植物失去了赖以生存的环境，水生植物也难以在坚硬的结构坡面上生长，水生态系统遭受破坏，而搅拌桩施工速度快，坡面材料铺砌速度快，施工噪音小，对周围居民影响小。水泥搅拌桩护岸的坡面采用生态护岸型式，坡面可种植水生植物，与公园景观特色相协调。综上，采用搅拌桩坡式挡墙结构作为淤泥质护岸的结构型式。

3 结语

通过对淤泥土护岸型式的研究，采用水泥搅拌桩结合生态护岸型式，既保证了在琴亭湖原有有限湖面面积内达到扩挖规模和岸坡的稳定的要求，同时结合景观和生态的布置要求，维持已有的护岸结构型式节省投资，也增加了垂直方向渗径，提高了渗透稳定性。

此护岸型式在满足城市施工场地狭小的条件下，可解决软土地基自身的允许开挖坡度较缓的问题，利用搅拌桩处理方法提高软土自身强度，大大地提高了其允许开挖坡比，相比传统边坡开挖措施，在保证永久边坡的稳定性条件下，大大地减少了软土地基的开挖量，减小了工程施工作业面，缩短了工程工期。同时突破了软土地基的允许开挖坡比限制，增强了边坡设计方案的灵活性，具有普适性。地基只需要在开挖前进行水泥搅拌桩处理，不需要边开挖边处理，使得开挖工程简单易操作，对城市河湖整治的护岸工程具有指导意义。