预制桩基础箱式生态护岸在吴淞江整治工程中的设计与应用

沈宏新，蒋永佳，魏 海，尹小龙

（昆山市水务工程建设管理处，江苏苏州 215300）

吴淞江整治工程是国务院明确的172 项节水供水重大水利工程之一，也是长三角一体化发展规划纲要中，确定的流域治理骨干工程和省际重大水利项目。工程涉及上海、江苏两地，匡算总投资831 亿元，其中，吴淞江整治工程江苏段位于苏州市，全长61.7 km，整治工程主要包括河道整治、配套扩建水利枢纽、新改建跨河桥梁、水系影响调整等，建成后将增加太湖洪水出路，提高流域防洪能力，增强阳澄淀泖区防洪排涝能力，兼顾改善生态、水资源、水环境和航运条件。参照已有大型水利工程实践，为加快吴淞江（江苏段）整治工程建设，积累相关经验，吴淞江（江苏段）整治工程一期（黄墅江～油墩港段）作为先导段先行启动。

本工程等别为Ⅱ等，河道及堤防、主要建筑级别为2 级，次要建筑物为3 级，临时工程为4 级。设计标准：流域防洪为100 年一遇，区域防洪为50 年一遇；航运标准为三级航道；抗震设防类别为丙类，抗震设计烈度为Ⅶ度；本工程永久建筑物设计使用年限50 年，闸门合理使用年限50 年；利用河道堤顶作为防汛道路，路面结构型式参照四级公路标准设计。

吴淞江（江苏段）整治工程一期（黄墅江～油墩港段）主要建设内容包括河道整治4.39 km（含护岸、堤防及防汛道路等），支河口门拆建、加固改造以及新建支河桥梁。其中一标段涉及河道长1.5 km，建设内容包括护岸1 366 m、防汛道路及堤防1 320 m，新建支河桥1 座，加固闸站2 座以及拆建闸站1座。

1 方案设计

本期工程位于昆山花桥与上海交叉段，方案设计阶段综合考虑了防洪、通航、经济、质量、安全、景观、生态以及沿河市民亲水需要等相关因素，并需与吴淞江沿线生态廊道以及上海段建设相协调。

在施工一标段（桩号57+470～57+588、57+800～58+000）中，河道设计河口与现状河口大致重合，若采用现浇挡墙护岸，需在河道中填筑围堰，缩窄现有航道宽度，影响通航安全。其次，根据初步设计阶段勘察结果，河口位置下分布为土体，而现状堤后5～10 m 的表层草皮植被下存在碎砖、混凝土碎块、碎石等建筑废弃物，以及塑料布、木头等其他废弃物，厚度最大可达地面以下16 m。若采用现浇挡墙型护岸，开挖底板时将面临大量建筑、生活废弃物的处置难题，同时需外购大量优质土源进行墙后回填，额外增加工期及投资，加大施工难度。

根据结构承载力、稳定性、基础沉降、抗冲分析以及生态设计等结果，该段护岸采用前排连续预制排桩+后排预制桩拉锚结构，桩顶盖板顶高程4.26 m（吴淞高程，下同），在控制总投资的同时，具有预制构件比例高、抗冲刷能力强、减少土方（杂填土）开挖及处理，降低施工难度和缩短工期等优点［1］。后设阶梯式二级箱式生态护岸接至堤顶高程5.46 m，上设人行步道+堤顶防汛道路。箱式生态护岸具有生态和景观的特点，并具备施工速度快、造价合理、透水性好、工厂化生产等条件［2］，目前在水利、市政、生态修复工程中得到较好的应用。

2 施工管理

2.1 预制桩基础

本工程A1型护岸挡墙采用预制桩基础，迎水侧采用密打400 mm×400 mm，桩长15 m的预应力钢筋混凝土护壁空心预制方桩；背水侧施打500 mm×500 mm，间隔80 cm，桩长9 m 的预应力钢筋混凝土预制方桩。所有预制桩的沉桩作业均为水上施工，主要施工顺序为：开挖（清障）→定位→预制桩施工→护壁空心桩注浆孔灌浆→土工布设置→桩间土回填→钢筋混凝土盖板施工。

本工程河线较长，打桩前应先试桩。鉴于桩基施工具有重要性、隐蔽性、施工过程和工艺复杂性、难于返工等特点，应全程跟踪监控并记录其施工质量。对于预制桩，严格进场产品检测，应从定位放线、桩的起吊就位、垂直度控制、打桩、送桩等工序上严格把关，防止桩身断裂［3］。为保证桩基础水下部分滤土排水的作用，防止后期河道水下清淤施工及日常运行期间桩后侧填土流失，在基础防渗反滤设计中采用迎水侧护壁空心预制方桩间注浆孔注浆，桩后铺设土工织物的措施，施工中应保证反滤措施按设计要求施工。钢筋混凝土盖板应重点做好桩头端部钢筋锚固连接、泄水管预埋、伸缩缝处钢筋布设及保护层厚度等施工控制。

2.2 堤防填筑与防汛道路

堤防设计压实度为0.93，顶高层为4.17 m。堤防护岸工程的施工准备与施工工艺流程为：施工测量→土体开挖施工→堤基整平→堤防填筑→压实施工控制→混凝土施工控制→边坡修整与养护→交界面处理。施工前应先作碾压试验，确定最佳铺土厚度、最优含水率和合理的压实遍数［4］，施工时分层铺设、平整和压实，控制每层铺土厚度小于30 cm。堤防施工时，必须严格控制清基及回填土料指标，采用压实度指标控制土方回填质量，使其达到设计标准。

为了便于工程管理和防汛抢险，利用堤顶作防汛道路，路面采用沥青混凝土。施工程序为：测量放线→路槽施工→80 cm 6%石灰土路床填筑→20 cm12%石灰土基层→18 cm 水泥稳定碎石垫层→1 cm 下封层→6 cm AC20 沥青混凝土→4 cm AC13 沥青混凝土→排水沟施工→培路肩土方。路基、灰土及水稳施工时应根据现场碾压试验，确定相关参数，如发现“弹簧”“松散”“起皮”等现象时应及时采取相应处理措施，且严禁“薄层补贴”，严格按照《堤坝道路施工质量检验与评定规范》（DB32T 2710—2014）进行质量评定。为提高沥青面层外观，减少施工缝，尽可能待沿线施工基本完成后，连续摊铺4 cm AC13的面层沥青。

2.3 二级箱式生态护岸

本工程二级箱式生态护岸共3 层，阶梯坡度为1∶0.3，根据生态砌块设计特点，无需采用垂直连接件。鉴于工程运行期间，最下一层砌块会处于水位线以下，应采用碎石或块石回填，上部两层砌块内采用耕种土回填便于植物生长［5］。施工顺序如下：基础铺浆找平→分层吊装→分层组装（含横向连接螺栓及砌块间挡土插件）→分层回填（含砌块内土工织物布设及材料回填、砌块间碎石回填）→墙后反滤施工（土工织物铺设、碎石回填）→砌块内绿化种植与养护。

箱式生态砌块制品应按吊装设计要求采取3点吊或4点吊，吊装过程中应慢起慢落，并按设计坡比要求进行错台或堆叠，吊装就位后及时安装构件之间的横向连接螺栓。每层护岸构件安装完毕后及时回填框体内填料，针对下层有开孔的框体若采用块石回填，块石尺寸不应小于框体表面开孔处的最小尺寸；若回填碎石或者种植土，应在框体内（底部、前口及侧面开口处）按设计垫好土工布后再回填种植土，防止水流冲刷流失。墙后反滤层回填及土工布铺贴应和框体回填同步进行，生态砌块中缝处设置的相应配套插件应安装牢固，并在中缝内回填碎石滤层，保证缝内及墙后反滤回填的质量。生态砌块内播种的植物，应视气候条件等加强养护，保证存活率。

2.4 设计建议及施工注意要点

（1）预制桩基础。预制桩基础前排护壁空心桩设计标准要高于后排桩，且有防渗反滤要求，沉桩作业时，建议先打后排桩以免造成前排护壁空心桩的挤压变形；在保证后排桩桩顶高程及轴线允许偏差满足设计要求的同时，桩身可适当后倾，预留前倾变形。在前排护壁空心桩桩间注浆孔施工时，需先将孔内土体清空，水中注浆可采取外套膜袋等防漏浆措施，务必保证注浆范围及质量。前排桩后土工织物应保证铺设位置和搭接长度且做好固定措施，防止反滤体系的破坏。同时，在钢筋混凝土盖板施工时，应保证向上凸起的齿槛钢筋设置满足设计要求，防止生态砌块因侧向土压力发生剪切破坏。

（2）堤防填筑。由于A1 型护岸堤防底部原状土质较差，且景观步道路基位于预制桩基础混凝土盖板和土堤防之上，设计时应考虑两种不同刚度基础的过度，或采取防不平衡沉降的措施［6］。本工程在实际施工中，在桩基础混凝土盖板填土侧一定范围进行超宽超深开挖处理，超挖部分采用6%石灰土回填至设计灰土路床，同时，在两种不同刚度基础的交界位置以上每隔30 cm 厚度通长设置（共3 层）宽度6 m 的土工格栅加筋层，减少不均匀沉降［7］。

（3）箱式生态护岸。根据本工程设计，生态砌块与防汛道路结构之间有反滤层。为了施工方便，且保证施工质量，箱式生态砌块应待下部承台基础工程验收合格，且堤防及防汛道路水稳边坡按设计修整完成后，进行分层施工。鉴于生态砌块为整体吊装，为保证砌块平稳，防止出现因应力集中而发生破坏等情况，应在钢筋混凝土盖板平台基础顶面采用砂浆找平。同时设计施工时应考虑生态砌块与其他建筑物（如：排水管口等）相接时，周围可用现浇混凝土进行处理，保证整体外观质量。

（4）景观绿化。本段主体实施时，园林绿化管理部门配套进行挡墙沿线生态景观提升工程，同时鉴于每层生态砌块高度仅为0.5 m，框内、亲水平台以及景观湿地设计中绿化品种的选择宜根据工程运行水位，综合耐旱、耐涝、景观、生态、协调等各方面因素，进行绿化断面及平面深化设计，在发挥防洪、除涝、通航等功能的同时，为沿线居民提供一个自然、生态、安全、协调的滨江绿地空间。

3 安全文明施工

本工程施工过程中需做好防洪度汛、航道作业安全保障、施工排水、高边坡、预制桩吊装及施工、土方回填、混凝土施工、防沉溺、临时用电、高温、扬尘、噪声等安全文明措施的保障。严格遵循“安全第一、预防为主、综合治理”的工作方针，落实各参建单位主体责任，实行分级管理、分级负责。参建单位是工程安全生产的责任主体，应当建立健全全员安全生产责任制和安全生产规章制度，加大对安全生产资金、物资、技术、人员的投入保障力度，改善安全生产条件，加强安全生产标准化、信息化建设，开展安全生产教育培训，加强危险性较大工程管理，构建安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制，健全风险防范化解机制，加强应急管理，提高安全生产水平，确保安全生产。

4 结 语

本文以吴淞江（江苏段）整治工程一期（黄墅江-油墩港段）工程中较为典型的预制桩基础箱式生态砌块挡墙为案例，从方案设计、施工管理方面分析了预制桩基础、堤防填筑、防汛道路、二级箱式生态护岸，并重点对该类型挡墙设计、施工及组织等注意要点进行剖析。一期工程一标段于2022 年5 月16 日召开开工动员会，施工期间克服了诸多困难，并按期完成各项建设任务，目前已顺利通过完工验收。根据施工结果，整体效果良好，为后续工程的推进起到了很好的技术指导和借鉴。