城市河道整治工程结构设计

林 潇，陆雍容，徐 岚

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

城市河道的治理长期以来多以满足行洪、排涝、保证两岸人民的安全为主要目的，之后随着河道受工业生活污染的加剧，河道治理的目的又转变为消除河道黑臭、治理污染，还河水清澈。随着我国社会经济的发展和人民生活水平的进一步提高，对于河道治理提出新的要求，不能只考虑行洪、排涝等安全问题，更要注重人与自然的亲近和谐。

流经上海宝山区的狄泾河和沙浦河紧邻商业广场，为美化周边环境，提升商业广场品质，对该两段河段进行了沿线建筑景观方案改造设计。为满足建筑景观设计方案的要求，对上述两条河的岸坡护岸进行相应的结构改造设计。

1 设计基本条件

商业广场内沿荻泾河及沙浦河布置有大小不一、错落有致的点式商业及民用建筑，建筑物及岸坡之间布设景观带及交通道路。亲水平台及生物景观主要布设在堤坡上，为节省空间，亲水平台为外挑式，沿线间断布设，生物景观则结合护坡采用草皮及灌木。

荻泾河及沙浦河道整治工程等别均为Ⅲ等，建筑物级别为3级。地震基本烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度0.1g。荻泾河规划河底宽度为23 m，上口宽38 m，设计坡比为1∶2.5；设计高水位为3.9 m，常水位为2.5～2.6 m，设计低水位为2.0 m；规划河底高程为-1.0 m。荻泾河道有通航要求，为内河Ⅶ级航道，通行50 t级内河船只，通航最高水位3.50 m，通航最低水位2.30 m。沙浦河规划河底宽度为6 m，上口宽24 m，设计坡比为1∶2.5；设计高水位为3.9 m，常水位为2.5～2.6 m，设计低水位为2.0 m；规划河底高程为0.0 m。

座落在岸坡顶部及邻近的商、民用建筑物荷载由自身基础承担，在荷载分析中不必考虑。因此，结构设计中要考虑的荷载主要有交通车辆、人群荷载、景观平台及其基础结构自重。

2 方案设计

一期商业广场内部高程约为5.50 m，荻泾河道护岸坡顶现状高程为4.50 m。根据建筑景观设计，河岸坡顶需加高至5.35～5.45 m高程。该段堤岸土体多为粉质粘土及淤泥质粘土，经复核，如堤顶采用直接填土加高，河道边坡不满足整体稳定要求。为减小荷载，同时加高岸坡，该工程采用换填挤塑聚苯乙烯板方案。挤塑板换填区位于岸边地面以下，宽约7.3 m，厚0.8 m，3.90～4.70 m高程之间，挤塑板上覆厚约35 cm粘土，再铺混凝土路面地坪，为分散地表面的车辆荷载及人群荷载对挤塑板局部挤压破坏。为减轻地下水对挤塑板的浸泡，在挤塑板底部设置厚10 cm的粗砂垫层，采用φ100 mmPVC排水管将垫层中积水引入河道中。

外挑式亲水平台高程为4.25 m，采用灌注桩基承担其平台荷载。典型布置方式主要为2种：1）毗邻广场为换有挤塑板的交通道路，临河依次为独立基础的观景平台（平台下为堤岸坡面）、设有独立基础的钢筋混凝土导梁及低于常水位的堤坡；2）毗邻广场为换有挤塑板的交通道路，临河依次为采用生态绿化的坡面、人行步道、生态防护的堤坡、设有独立基础的钢筋混凝土导梁及低于常水位的堤坡。

商业广场二期内部地面高程约为6.50 m，沙浦河及狄泾河岸坡顶现状高程为4.3～4.50 m，需加高至6.40 m高程，采用增加L型挡墙，墙后填土的直立加高结构方案。为满足河道边坡整体稳定，需对河岸的粉质粘土及淤泥质粘土采用加固、减载等措施进行处理。经技术经济比较确定采用水泥搅拌桩加固堤身及堤基方案。在河道边坡常水位至广场建筑物外边缘之间宽约12 m范围内均匀分布水泥搅拌桩，单桩直径0.6 m，桩心间距1.2 m，置换率约为20%。桩底穿过淤泥质粘土层1 m。

亲水休闲平台高程为4.80～5.40 m，平台板厚40 cm，采用灌注桩作为基础。沿狄泾河典型布置方式主要为3种：1）毗邻广场为原地面高程以下采用水泥搅拌桩加固基础的交通道路，临河依次为直立混凝土矮墙、生态绿化的坡面、独立基础的观景平台（平台下为堤岸坡面）、设有独立基础的钢筋混凝土导梁及低于常水位的堤坡；2）毗邻广场为原地面高程以下采用水泥搅拌桩加固基础的交通道路，临河依次为L型墙、生态绿化的坡面、独立基础的观景平台（平台下为堤岸坡面）、设有独立基础的钢筋混凝土导梁及低于常水位的堤坡；3）毗邻广场为原地面高程以下采用水泥搅拌桩加固基础的交通道路，临河依次为与独立基础的观景平台刚性连接的混凝土挡墙、观景平台（平台下为堤岸坡面）、设有独立基础的钢筋混凝土导梁及低于常水位的堤坡。

沿沙浦河典型布置方式主要为2种：1）毗邻广场为交通道路，临河依次为独立基础的观景平台（平台下为绿化带）、生态绿化的坡面、浆砌石导墙及低于常水位的堤坡；2）毗邻广场为原地面高程以下采用水泥搅拌桩加固基础的交通道路，临河依次为L型墙、生态绿化的坡面、浆砌石导墙及低于常水位的堤坡。

3 护岸结构稳定安全复核

3.1 边坡稳定复核分析

岸坡整体稳定计算采用传统的瑞典条分法，按圆弧滑动计算。计算工况选择基本组合和特殊（地震）组合，基本组合选择设计低水位2.0 m情况为控制工况，地震工况组合时水位取2.3 m。

设计荷载主要为堤顶道路荷载，根据所在位置不同堤顶道路分为一般道路和消防通道，一般道路荷载取5 kN/m2，消防通道荷载按12 kN/m2计取，花坛荷载按2 kN/m2计取，亲水平台荷载按3.5 kN/m2计取。

所计算的滑动面通过水泥搅拌桩及灌注桩桩身且在滑动面上下的长度均大于5倍桩径，稳定分析计算时考虑桩的抗滑作用，抗滑力提高10%。

边坡整体稳定复核表明，一期护岸经采用轻质材料挤塑板换填减载，二期护岸经堤身堤基搅拌桩加固后，抗滑稳定全部满足规范要求。基本组合工况时安全系数在1.30～1.65之间，特殊组合工况时安全系数在1.13～1.44之间。

3.2 挡墙结构稳定复核

该工程一期护岸断面中钢筋混凝土挡墙墙后回填大部分为轻质材料挤塑板，密度仅为一般土的1/40，挤塑板为块状结构，具有自稳性能，对墙体产生的水平推力极小，同时挤塑板上覆土及路面结构厚度较小，产生水平推力有限，因此挡墙按照构造设计，抗滑稳定、抗倾稳定及基地应力均可满足使用要求。

二期护岸断面钢筋混凝土挡墙后填筑一般土料，其抗滑、抗倾稳定及基底应力计算结果见表1，均满足规范要求。其余景观平台兼作挡土墙，采用桩基，满足相应结构要求。

表1 二期护岸断面挡墙结构计算成果表

4 结 语

1）该工程护岸结构设计时充分考虑到与景观、环境条件相适应，给商业广场提供了极佳的临水场地，使商业、休闲、娱乐得到有机融合。

2）该工程地质条件相对较差，同时为与场内高程相协调，对堤岸进行水泥搅拌桩加固、挤塑板换填等措施。最终取得了较好的效果，既保证结构安全，又能使河道景观与商业广场建筑景观相协调。

3）该工程河道的流速较小，常水位以下采用人工修整后的土坡，利于河道自然生物的生长。上部采用植草，栽植灌木美化环境，让人不仅能亲水，更能置身于大自然的绿色中。流动的水体、坚固的堤岸、飘香的花木、悠闲的人们有机结合，构成了一幅美妙、和谐的画卷。