顺德水道和甘竹溪水道航道整治工程 三江船厂段切嘴工程航槽调整和开挖方案

程宗健

摘要：顺德水道和甘竹溪水道航道整治工程三江船厂段航道切嘴、护岸工程段河道为急弯河段，施工图设计对该河段的整治方案为切除部分突嘴拓宽航道、采用直立式无锚桩墙结构进行护岸。护岸工程已按原设计方案施工完毕，但切嘴工程还没开工。期间，护岸后方的三江船厂先后两次扩建了厂房，扩建后厂房建筑物距离护岸结构物边线的距离最小处只有6米。增加的建筑物自重荷载和内部车间活荷载，使护岸结构处于非常不利的状态，切嘴后将有倾覆的可能。因此，为确保弯道切嘴开挖不影响护岸结构的稳定，根据实际情况制定了切嘴段航槽调整方案，以及在调整航槽的基础上制定了航道开挖方案。

关键词：航道整治工程 切嘴 航槽调整 开挖 方案

1.三江船厂段航道整治工程概况

1.1 概述

三江船厂段航道切嘴、护岸属于顺德水道和甘竹溪水道航道整治工程范围内，该段河道为急弯河段，河面较窄，不利于通航，故施工图设计对该河段的整治方案为切除部分突嘴拓宽航道，同时根据岸上地形和建筑物情况，采用直立式无锚桩墙结构进行护岸。

甘竹溪水道航道整治按内河IV级航道设计，通航500t级港澳线船舶，代表船型尺度为42x9.0x3.Ox2.2m，其中三江船厂弯道航道设计尺度为2.5×80×90m_

1.2 整治河段地质概况

根据钻探揭示，三江船厂段场区内岩土层自上而下为：填土层（Q^ml、海陆交互相沉积层（Q^mc）。

（1）填土层（Q^ml）（层序号：1）

主要为杂填土，灰黄色，松散，由砼块、砖块、碎石、中粗砂及粘性土组成，厚度3.30-4.30m。

（2）海陆交互相沉积层（Q^mc）（层序号：2）

本层主要揭露有淤泥质土、粉土、粉砂、中砂、砾砂，按自上而下分布可分为5个亚层。

①淤泥质土（层序号：2-1）：灰色，流塑，含腐殖质，味稍臭，局部含较多粉土或粉砂。层顶标高-0.30m-2.10m，层顶埋深3.30m-4.30m，厚度4.15-10.60m。

②粉土（层序号：2-2）：灰色，松散，很湿，含腐殖质，局部夹薄层粉砂。层顶标高-4.45m，层顶埋深7.45m，厚度3.55m。

③粉砂（层序号：2-3）：灰色，松散，饱和，含腐殖质，局部夹薄层粉土。层顶标高-8.5m，层厚1.70m，层顶埋深14.90m_

④中砂（层序号：2-4）：灰色，稍密～中密，中密为主，饱和，主要为石英砂，颗粒较均匀，级配较差，局部夹薄层粉土或粉细砂。层顶标高-10.20m～-8.Om，层厚9.15m～12.0Om，层顶埋深1.OOm～16.00m。

⑤中砂（层序号：2-5）：灰色，密实，饱和，主要为石英砂，颗粒较均匀，级配较差，局部夹薄层粉土或粉细砂。层顶标高-20.OOm～-19.35m，层厚7.45m～10.2m，层顶埋深23.80m～25.75m。

1.3 三江船厂段航道整治工程布置情况

1.3.1 平面布置

航道平面布置通过切嘴和拓宽河道等工程措施适当改善航道的通航条件，充分利用原有河道，减少工程投资。 三江船厂切嘴工程：三江船厂段弯道的弯曲半径为90m，河面宽度为70～100m，左岸堤防属樵桑联围的一段，堤顶宽6～7m，外坡1：2.0），内坡1：2.5，顶高7.3m，离河岸较近。根据实船试验成果，单船通过三江船厂弯道是可行的，船舶在三江船厂弯道会船时，由于航道弯曲半径小，航道较窄，船舶航行漂角大，安全距离难以保证，会船危险性很大，对驾驶人员产生较大思想压力，会有意使船舶提前快速转向且靠边航行，以便于会船，这样在流速较大、航速与操舵配合不当时，容易发生触坡、碰撞等事故。因此需通过进行弯道适当切嘴，将弯道宽度加大到80m以上，这样，船舶使用大舵角时可双线安全通过弯道。

在三江船厂弯道凸岸进行切嘴工程，适当加大弯道弯曲半径和航道宽度，以满足船舶安全航行需要，切嘴工程以不拆迁三江船厂附属建筑物为控制，切嘴以后采用直立式护岸的结构形式，以减少征地拆迁。

1.3.2三江船厂段切嘴工程护岸结构

采用无锚桩排式挡土墙结构，护岸总长度256.12m；灌注桩桩径0.8m，桩间净距0.2m，桩顶标高+1.1～3.Om，桩底标高-20.0m，桩基钢筋伸入胸墙0.4m，桩基砼伸入胸墙0.1m；在相邻两根桩基中间设置一根Φ0.5m旋喷桩，旋喷桩与灌注桩相切，旋喷桩顶标高与胸墙底标高一致，底标高-4.Om；钢筋混凝土胸墙为L型，底标高+1.1～3.Om，顶标高+3.1～5.Om，底宽1.5m，顶宽0.5m，每隔20m设置一变形缝，缝宽0.01m；胸墙施工完成后人工回填土夯实，铺设厚0.2m的砂垫层及厚0.2m的C20砼路面。灌注桩和胸墙施工完成后进行弯道切嘴，分层开挖至设计航道尺度要求，为防止水流掏刷对无锚桩排式挡土墙结构稳定性造成影响，在墙脚处开挖顶宽3.5m、底宽2.5m、深度1.Om的基槽，然后进行抛石护脚。

2.结构安全性

根据《板桩码头设计与施工规范》踢脚稳定性公式，只要踢脚力矩不大于稳定力矩，结构的稳定性就可满足要求。经计算，三江船厂段原施工图设计护岸结构稳定力矩大于踢脚力矩，稳定力矩与踢脚力矩的比值为1.22。护岸结构安全性能是满足规范要求的。施工图设计完成于2007年5月，此后，顺德水道和甘竹溪水道航道整治项目正式开工，至2009年5月三江船厂护岸工程已按原设计方案施工完毕，但切嘴工程还没开工。灌注桩的检测报告显示，所有桩基质量符合规范的要求。对桩墙的观测显示，目前桩墙的沉降为零，累计位移为2mm，桩墙是稳定的。

2008年～2009年间在该桩墙护岸结构施工过程中，三江船厂加大了规模，先后两次扩建了厂房。扩建后厂房建筑物距离护岸结构物边线的距离最短处只有6米。增加的建筑物自重荷载和内部车间活荷载，等效于28KPa的均布荷载作用在护岸结构物后方。

对护岸结构稳定性进行复核，结果为踢脚力矩大于稳定力矩，稳定力矩与踢脚力矩的比值为0.95，已经不满足规范要求。若再按原设计裁弯切嘴方案进行航道开挖，桩墙将处于非常不利的状态.将有倾覆的可能。因此，原设计方案必须进行调整，采取措施保证护岸结构的安全。为确保弯道切嘴开挖不影响护岸结构的稳定，根据实际情况制定了切嘴段航槽调整方案，以及在调整航槽的基础上制定了航道开挖方案。

3.航槽调整方案

三江船厂无锚桩排式挡土墙已经施工完毕，三江船厂对岸（右岸）为堤围等水利设施的砌石构筑物，而且这些构筑物几乎已经达到原设计航槽右边线，航槽线基本不能再往对岸平移，为了达到设计尺度2.5×80×90m，切除部分突嘴拓宽航道仍然是必需的。

三江船厂弯道航道设计尺度为2.5×80×90m。但原设计方案中，该弯道段航槽底宽最宽处为89米，较实际需要的航槽宽度80米多9米，存在一定的调整空间，在不改变本航道整治施工图批复标准的情况下，即保持该段航槽底宽80米，及航道弯曲半径90米不变的基础上，将靠三江船厂段弯道的航槽边线（即左边线）往对岸平移9米，同时与弯道两端的直线段平顺连接。通过航槽的调整，可以以减少开挖量，增加桩墙的被动土压力，使桩墙的稳定性增加，经计算，稳定力矩与踢脚力矩的比值可达到1.27，满足规范要求。

4.切嘴开挖施工方案

三江船厂段航槽设计底标高为-3.06m，从前面的地质情况的介绍可知，开挖的土质主要是填土层和淤泥质土，顶层是填土层，厚度约3.30～4.30m，第二层是淤泥质土，层顶标高为一0.3～2.1m，厚度为4.5m～10.6m，故开挖主要是在此两层土间进行，挖走填土层和部分淤泥质土。

切嘴工程选择在枯水期进行施工，采用1艘1m3抓斗式挖泥船及配套泥驳进行开挖。开挖必须分段、分层施工，航道内疏浚开挖的分段长度不大于45m，分层厚度不大于1.5m。开挖速率控制在支护结构顶部沉降量不大于10mm/d、侧位移不大于5mm/d范围内，并以侧位移控制为主，根据观测结果调整航道及边坡开挖速率。

5.结语

三江船厂段航道切嘴工程经制定的调整航槽和开挖方案进行施工，没有出现质量及安全事故。竣工后，航道边坡及护岸结构稳定，达到了航道整冶的目的。