河道清淤工程岸坡稳定性分析及加固处理——以大梅沙河清淤工程为例

段佳玮

(深圳市盐田区水务局，广东 深圳 518000)

1 大梅沙河岩土层分布特征

为掌握大梅沙河地质工程特征，以便于管控河道清淤工程及岸坡稳定性分析，本文对大梅沙河道区域内的淤土层种类、物理性质和泊松比进行采集描述，结果见表1。通过表1可知，大梅沙河岩土层主要分为杂填土、淤泥、粉质黏土和混凝土，其不同土层重度、弹性模量、黏聚力和泊松比均不相同。如，杂填土均匀性差，土壤质地松散，主要以人工堆积，其上半部为水泥地板(约50 cm)，下部位为约5 cm的碎石；淤泥层物理性质主要特征为流塑性强、土壤质地饱和、含水量和压缩性较强等，而化学性质极为丰富，主要以有机质和腐殖质构成，其特点是土质表面光滑、强度、土壤韧性中等；混凝土成分则主要由SiO2、黏质性土壤和花岗岩等组成，其压缩性和韧性均较低，主要为中等压缩性土层。通过对大梅沙河区域地质工程类型进行详细阐述和汇总，以进一步分析岸坡稳定性，为河道清淤工程和地质灾害防控措施提供一定的科学理论依据[1-3]。

表1 河道清淤土层情况

2 河道清淤治理中岸坡稳定性分析

2.1 河道堤岸坡设计

河水与道路的交界处为飞禽鸟类及鱼类的食物来源及动物栖息地。尽可能减少横断面面积的挖掘，可以避免水大面积的不合理冲刷，增加岸坡的稳定性。同时，可采用卵石、块石、藤本植物及人为格挡等操作加以稳固，本次部分大梅沙河清淤工程清淤方量见表2，K0+028.48里程总挖掘量395.68 m2，K0+041.66里程总挖掘量13.43 m2，K0+043.00里程总挖掘量115.40 m2，其中，三组河段里程淤泥挖除方式进行清淤工作，清淤后，K0+028.48段河道横断面积提升16.39 m2，平均面积增加11.90 m2，同时总方量为395.68 m2，为三组河段清淤方量最佳指；K0+043.00里程内，横断面面积增加了12.63 m2，平均面积为8.69 m2，河道清淤结果表明，采用外挖式积淤清除方式，显著增加了河道横断面积，平均面积和河床深度，有效实现了大梅沙河该河段组岸坡稳定性，极大程度降低了安全隐患[4]。

表2 部分大梅沙河清淤工程清淤方量计算情况

2.2 岸坡稳定性分析

图1～图3为大梅沙河清淤前后河床高度位置和面积变化结果。通过图可知，K0+041.66里程岸坡两端清淤高度显著优于K0+028.48和K0+043.00里程处，表明K0+041.66里程清淤过后，岸坡与淤泥接触面积降低，有效减少了淤泥长时间对岸坡的物理腐蚀和化学腐蚀特征，提高了该河段岸坡的安全性。通过图1～图3面积、方量和岸坡接触面计算结果表明，不同里程采取挖取式清淤工作后，里程河床土体物理结构出现明显改观，河床线、岸坡线呈现明显升高。同时针对岸坡稳定性位置因素进行分析，当前，易崩塌岸坡位置常处于挡板墙下方位置，传统清淤工程常经以先挖后填进行处理，但在该过程中，受到挖、填等因素引起的应力场变化影响较为显著[5-6]。为解决挖、填应力场变化问题，采取不同淤泥深度处采取不同挖掘措施和岸坡加固处理措施，降低不均衡挖取措施致使河道岸坡受应力变化，损伤其结构，保证岸坡稳定性后再进行施工操作。

加固后岸坡稳定性分析，有图1～图3可知，三种清淤开挖后的河床位移数值结果表明，在进行加固措施进行河道清淤时，河底位置下降，岸坡线易于加工，扰动因素明显较少，使岸坡稳定性有显著提高，整体位移差位于误差规定指标范围内。同时为进一步提升岸坡稳定性，保障大梅沙河道汛情、灾情等安全保障，在岸坡线处设置混凝石块加固措施，按照一定比例设计河岸线高程，既能保证清淤工作的岸坡稳定性，同时又能安全防灾、降低成本，提高清淤工程施工效率等。

图1 D1(K0+028.48)清淤前后河面位置和面积变化

图2 D2(K0+041.66)清淤前后河面位置和面积变化

图3 D3(K0+43.00)清淤前后河面位置和面积变化

2.3 加固处理分析

大梅沙河不同河段处，淤泥堆积总方量、高度均不同相同，因此，在进行岸坡加固处理时，首先通过徕卡TS30全站仪棱镜和钢卷尺等设备仪器测量大梅沙河断面信息。以全站仪和棱镜采集河道内数据信息，坐标法进行断面测量，同时在测量数据基础上确定上、下坡点和中间点等。其次，根据不同河道内于淤泥土壤质地，对应设计合理的加固预防措施。目前，国内有关河道清淤工程加固措施主要包括排水固结法、化学法和电渗法等。其中，排水固结法主要是通过在土体中加载压力，进而使土体水产生压力差，随着加载时间的推移，水土通过排水板排除的过程，而排水固结法的作用则集中体现在地基承载力加大，在进行清淤工程期间不会出现沉降方面的问题。化学加固法主要过程是在进行清淤工程期间，对河道淤泥加入固化催化剂，一方面增强了淤泥土质强度，另一方面使淤泥快速板结。电渗法利用正负电极的作用，将淤泥土中水从阴极排除，使阳极板结化，主要是针对软细黏土类土层，通过降低黏土层含水量达到淤泥板结化目的，提高了岸坡稳定性，有效规避河道周边风险。本研究依据不同河段内淤泥方量及周边环境变化情况，通过排水固结法使河道淤泥趋于板结化，随后通过挖的措施清除淤泥，在保证清淤健康安全施工的前提下，有效地提高了河道区域岸坡稳定性，降低了生活区域安全隐患[7]。

3 河道岸坡及加固技术质量安全管理措施

3.1 内、外业安全质量工作检查

河道清淤工程岸坡稳定性和加固处理过程中，安全是极为关键的。本研究通过对大梅沙河采取的排水固结法清淤工程内、外业安全质量进行检测，避免可能出现的危险性事件。首先，大梅沙河和不同河段(K0+028.48、K0+041.66、K0+043.00)岸坡结构、淤泥堆积量、河床深度、区域环境和坡体建筑物等均不相同，如在K0+043.00处，其淤泥堆积量、岸坡接触面均为最小，因此，在进行内外业工作处理中，针对淤泥与岸坡接触面较大区域集中处理，其余接触面低区域按照比例实现清淤工作，合理划分即降低了清淤工作量，同时降低了高危区域的安全事故概率。同时，不同河道在设计断面过程中，不仅要考虑到河道清淤工程超挖情况，而且对河道、岸坡稳定性和超宽要进行标定校正，如K0+028.48，其清淤量大，标定后便于工作开展。在外业工作中，需选取合理的施工方法，以防止安全事故产生。如严禁超挖、深挖、超采等；在施工过程中深入考核工程区域现状，设计制定施工措施和预警方案，对工程地质环境脆弱区域，控制施工速度，调配施工顺序等，以保障河道岸坡和加固施工操作时的安全管理[5]。

3.2 质量、环境保护、职业健康和安全措施

由于大梅沙河毗邻深圳市居民生活区域，同时河道错综复杂，施工人员多，工作时间长，因此，在进行清淤处理，提升岸坡稳定性过程中方式选取、QEHS职业健康保护具有重要意义。在不同大梅沙河河段清淤工作中，首先要明确划分工作任务、管理职责等，构建清淤工程项目的质量、环境、职业健康和安全(QEHS)的一体化管理体系。以此，通过QEHS体系运用管理信息、控制论和工程施工。其次，依据不同河道区域环境和岸坡接触面稳定性，通过QEHS指标评估岸坡出现的质量安全风险、噪声风险的总体概率，以保证施工过程中质量安全；在加固处理施工中，做好隔音措施、施工人员工作设备等，降低施工过程中可能出现的职业病危害，同时通过QEHS评估指导建立一套适合大梅沙河区域经济发展模式，人类社会可持续发展的管理措施，使其不仅能有效监测岸坡稳定性，而且能对相似河道清淤工程施工安全管理提供科学依据[7]。

4 结 论

本研究通过理论公式推导大梅沙河和不同里程变化情况，得出大梅沙河清淤工程清淤方量K0+028.48里程总挖掘量最高395.68 m2，K0+041.66里程总挖掘量13.43 m2，显著低于其他部分里程总挖掘量。根据清淤前后河面位置和面积变化K0+041.66里程稳定性最高，该结论与舒安平等利用Fellenius方法针对国内河道区域岸坡稳定性分析的治理理论公式结果较为相似。本研究通过分析河道岸坡及加固技术质量安全管理措施，进一步表明优化后的加固措施是安全合理的，为相似区域清淤治理保护岸坡稳定性提供一定的科学依据。