城区河道岸坡加固方案优化设计

甄树锋，郝 晔，郝红漫

（山东黄河工程集团有限公司，山东 济南 250000）

在水利、公路、铁路等行业的边坡工程施工中，若存在软弱土层，极易发生侧滑失稳破坏。为防止此类灾害的发生及满足现代工程建设安全的需要，边坡稳定分析和加固方法研究已成为工程建设中不可回避的课题。特别是在城区河道边坡改造工程中，由于其内多埋设有若干管线，因此在其改造方案设计过程中不仅需要满足本工程的安全需要，同时应满足其他构造物的布设需求。本文针对济南市小清河河道改造工程，对其部分典型断面的边坡稳定及改造方案进行了论证分析，对类似工程的设计工作具有一定的借鉴意义。

1 工程概况

小清河是山东省泄洪、排涝、通航、灌溉、排污等综合性大型人工河道，同时也是济南市主城区唯一排水入口。近年来由于工业和生活废水的大量排入，其生态环境遭到严重破坏。为改善现状，对其进行了综合治理。在设计过程中，经勘探发现部分河段岸坡处分布有厚度不等的软土层，该层抗剪强度指标低、安全系数低，需加固处理；且该地段的一定距离范围内（水平距离一般为6~13 m）有污水管道（圬工管），一旦岸坡出现较大的滑移量，极易遭到破坏。

2 稳定性分析

考虑到岸坡上部构筑物及圬工管的重要性，采用理正软件中的瑞典条分法对其典型断面进行了计算分析，以确定岸坡的安全系数和最危险滑裂面与污水管道的相对位置（见表1）。

表1中计算参数分别为平均值和最小值。按照抗剪强度的平均值和最小值计算时，其安全系数均不能满足要求，且最危险滑裂面通过污水管道，若不进行加固处理，岸堤及污水管道的稳定性无法得到保障。

表1 典型断面分析计算参数及结果

3 方案设计及对比

3.1 方案简介

在计算分析的基础上，根据污水管道距离岸坡挡土墙的距离、安全系数大小和地质条件的不同提出了分段治理的技术思路。根据岸坡加固所需不平衡力大小进行了方案设计。

1）方案一：钢管桩+锚杆联合加固。在设计挡土墙墙趾处设置一排钢管桩和斜向锚杆，并在其顶部设置一道联系梁。钢管桩间距1.0 m，钢管深度9 m。锚杆水平间距1.5 m，锚杆与水平夹角30°，锚杆长度15 m。联系梁为C20钢筋混凝土，梁内钢筋与锚杆、钢管焊接在一起，钢管内灌注C20混凝土（见图1）。

2）方案二：钢筋混凝土抗滑桩加固。钢筋混凝土抗滑桩间距1.2 m，桩径0.8 m，在其顶部设置C30钢筋混凝土冠梁。对于土层较厚河段，桩长取15 m；对于基岩埋深较浅河段，保证桩身入岩（中风化）1.5 m即可（见图 2）。

3）方案三：强夯置换碎石墩加固。由于表层为淤泥质软土可采用强夯置换，利用夯击能将碎石、矿渣等材料强力挤入地基，在地基中形成碎石墩，并与墩间土形成碎石墩复合地基，提高地基承载力、增加其抗滑稳定性。加固范围为：自挡土墙底边向河床1～3 m平台内，梅花形布设；碎石墩的桩径1.0 m，桩距2.0 m，桩深度8.0 m；桩顶设置1 m厚的碎石垫层。碎石墩材料采用20～50 cm的块石，最大粒径不宜大于80 cm（见图3）。

3.2 方案对比

综合考虑3种方案的加固效果、工程造价、施工难易程度以及对周围建筑物的影响等方面因素，对比分析如表2示。由此可知：方案选择时可结合工程特点，根据对比结果进行分段加固方案设计，如：对于需抗滑力大的重点加固区段可适当选取方案一和方案二；对于需抗滑力较小的远离市区河段可选取方案三。

表2 方案简要对比表

4 结语

对于分布有软土层的城区河道岸坡，可使用瑞典条分法对其进行稳定性分析，确定安全系数大小和最危险滑裂面位置；同时考虑边坡内部构筑物与最危险滑裂面的相对位置，根据计算剩余推力大小对边坡进行加固方案优化设计；然后综合考虑设计方案的加固效果、工程造价、施工难易程度以及对周围建筑物的影响等方面因素合理确定最优方案。