仁和港河道护岸事故的经验与启示

汪粉明、李卫忠、王荣方

（1.常州市金坛区水旱灾害防御调度指挥中心，江苏常州213200；2.常州市金坛区水利局薛埠水利管理服务站，江苏常州213200；3.常州市金坛区水利局金城水利管理服务站，江苏常州213200）

0 引言

仁和港是常州市金坛区境内的一条重要的行洪河道，主要沟通上游山区洪水与下游长荡湖，河道坡降由上游的丘陵山地，直接汇入较为平缓的平原圩区，洪水中携带的泥沙，在平原圩区沉积，导致河道淤积严重；现状均为自然土质护坡，由于当地土质松软，部分护岸出现坍塌，尤其是仁和港与清水港相交位置南侧护岸，由于受湍流冲刷，经常发生护岸坍塌,在2015年汛期，迅猛的洪水将河道上一座农桥冲毁，所幸未造成人员伤亡。仁和港整治工程，由上海水勘院承担工程的设计工作，工程内容包括堤防达标、岸线整治、河道清淤、排涝泵闸建设等。仁和港整治工程从丹金溧漕河至长荡湖整治河道总长约0.97km；护岸总长度1899.86m，采用素混凝土重力式挡墙结构，墙顶高程4.80m，墙后接坡至提顶高程7.50m。在2018年7月3日强降雨期间（ 区域4h 降雨超过100mm），仁和港在建护岸出现了前趾底板被淘刷、底板下方部分薄弱位置形成贯穿通道，局部挡墙出现轻微倾覆等现象。7月4日下午，参建各方对现场进行查看，并紧急召开会议商讨应对措施。

1 发生冲刷、穿孔原因

工程所处区域土质组成由粉质土为主，土质松散，遇水即“溶解”，为典型的平原粉土土质，力学强度低、防冲刷、抗渗性均比较差[1]；干燥的土体连接力弱，在遇水时土体又迅速软化，极易被冲刷、穿孔。

该工程为汛期施工，而该工程出现冲刷、穿孔的主要原因确为局部特大暴雨，根据附近儒林镇水文站实测结果，2018年7月3日强降雨期间4h 降雨超过100mm，大量积水在施工明沟里汇积，形成快速径流，对护岸底板形成了冲刷，带走了底板前趾土体，形成了空洞；底板临坡侧明沟因承接开挖坡面急流来水产生局部水头差，产生了相当大的渗透压力，在底板下形成了渗透通道，造成了底板穿孔，部分建成挡墙也因此产生倾覆。

究其原因，主要为施工单位没有根据技术规范要求，没有做好降雨排水的应急预案，在基坑开挖时没有提供足够的施工面和设置排水明沟也是发生空洞、穿孔的重要原因之一；根据现场查勘，施工单位的基坑开挖面为底板两侧0.4m，并未设置排水明沟，导致开挖坡面水直接向挡墙底板汇积，同时在土质薄弱的底板下，产生了冲刷及渗透通道；其次设计时未考虑一定的安全余量，按照设计图纸要求，挡墙直接位于边坡之上，比河底高2m，前趾埋深仅为0.5m，使施工单位在施工时开挖基坑内高外低，没有明确的明沟排水意识，这是为后期事故的直接诱因。

2 修复措施

目前护岸底板已产生了冲刷、穿孔的现象，为了保证工程能够安全实施，修复措施可以由以下几个方面分段、分面实施：

一是，对于底板前趾淘空严重、局部已形成贯穿孔、挡墙出现较大位移或变形的位置，作拆除处理（拆除废渣可用作基础垫层），然后重新浇筑底板及挡墙。

二是，对于底板前趾淘空较为严重，但未形成贯穿孔，底板位移及变形较小的位置，可先在底板前缘0.5m 范围内采用流动性高的细石混凝土对底板下方进行灌注（振捣密实），并在底板前缘形成挡坎，后对底板两侧进行黏土回填，直至达到挡墙底板顶高程，填土压实度0.91，最后从底板顶部钻孔至底板下方进行压密注浆。

三是，对于底板前缘淘空较浅的位置，可在底板前缘0.5m 范围内采用流动性高的细石混凝土对底板下方进行灌注（振捣密实），并在底板前缘形成挡坎。

钻孔注浆技术要求:

其一，注浆孔单排间距1～2m，无墙身的部位注浆孔可设置在底板中部垂直向下，有墙身的可在墙前设斜孔向底板中间注浆。

其二，注浆材料：42.5 级普通硅酸盐水泥。

其三，浆液水灰比控制在0.5～0.6。

其四，浆液拌制时，根据现场具体情况掺入水玻璃外加剂。水玻璃的模数应为3.0～3.3，宜为水泥用量的0.5%～3%；膨润土掺加量不宜大于水泥用量的5%。

其五，注浆压力根据现场情况调整。

其六，注浆质量技术指标要求：注浆加固体渗透系数K≤n×10-6cm/s（1≤n＜10）；注浆加固体强度R28 约2MPa（见图1）。

3 后续相关措施

为保证工程安全实施，应对后续护岸的结构形式及施工方法进行调整。应要求施工单位在施工过程优化基坑排水方式，并及时对挡墙前后进行黏土回填，防止发生类似事故。

针对仁和港土质状况及现场施工条件，为进一步防止土体冲刷、保障堤防安全，后续对底板前缘填土平台宽度小于1.5m 的断面，平台加宽至不小于1.5m，并针对所有断面填土坡面原状土进行不小于0.3m 的清基处理，清基后采用黏土回填，填土压实度不低于91%。

4 经验与启示

类似于仁和港土质状况的施工场地在金坛区比较多，如工程所在地指前镇除少数丘陵地区外，大部分为此种土质；另外朱林镇、金城镇、尧塘镇、儒林镇等乡镇均有为数不少的粉土土质。这就要求规划设计、施工、现场管理等过程中及时做好预案，防止发生类似于该工程的事故。

第一，在规划设计阶段应多做好准备工作，明确工程场地土质对工程结构形式的影响。比如该工程，重力式挡墙方案有待商榷，根据勘察报告显示，本区域土质较差，承载力、抗渗性均不理想，如果能够根据土质情况将挡墙形式变为仿木桩护岸，是否能避免相关施工事故的发生？仿木桩连排贯入避免了深基坑开挖，同时在造价、经济、美观等方面都有明显的优势[2]。或者，在重力式挡土墙方案不变的情况下，增加埋置深度、设齿坎是否也可以有效减少类似于本次工程事故？而且，作为一个汛期行洪河道，汛期流速相当大，（也是在该河道，2015年汛期，由于行洪流量较大，直接冲毁河道上的一座农桥，所幸未造成人员伤亡），而该设计挡墙竟未设前趾，以及前趾放冲保护层。如按原设计挡墙建成后，遇到行洪流量较大的年份，挡墙前趾的粉质土是否能能保证不被洪水侵蚀、挡墙能否保证稳定？这些都将成为工程隐患，会给工程安全造成极大的不确定性。

第二，水利工程的设计，应该是在多个方案里进行比选，通过对安全、经济、美观、实用等方面的全面比较，获得一个比较合理的方案，在此过程中就需要设计人员基本功扎实、工作细致，把拟建工程的实际情况与工程功能要求有效结合，充分了解工程区域的水文、地质、经济、环境等方面的条件，在确保工程安全、实用的基础之上，兼顾经济性、美观性，以达到完美符合业主的功能要求。这就要求设计人员不能仅坐在办公桌前，看着区域平面图纸、查着规范与专业书进行设计，必须进行实地勘察，对区域的地形地貌、地质、水文条件进行统计了解，在结合业主对水利工程的功能要求一一落实建设方案。设计环节首先要考虑好与地形地貌的衔接，应整体融入地形，这样对业主的要求才能有深层次的理解，仅在图上作业，根本不能直观、实际的知道待建水利实施真正的意义；其次，水文地质条件较好的区域可以减少工程设计施工难度，差的水文地质条件则对设计施工的考验比较大，通常需要设计人员多花时间、多动脑筋通过优化设计方案对工程进行处理，加入相关预防措施。如该工程的河道护岸，设计单位完全可以通过工程措施，改变挡墙结构形式去消弭工程安全隐患，而不是仅仅设计一个传统的重力式挡墙，既不安全、也不符合生态要求。

第三，水利工程的设计也应重视环保、生态，水利工程建设有其特殊性，它的建设会对环境有很大的影响，不仅通过建设对所在地经济社会有所影响，而且对江河、湖泊以及附近的地形地貌、生态环境都将产生一定的影响[3]，这就要求在设计中，重视生态环保，把绿色和可持续发展的理念贯穿始终，在新时代发展的背景下，随着人民日益增长的美好生活的需要，生态理念的水利工程将是水利设计的必然选择[4]，不能再以老的思维方式动辄钢筋混凝土挡墙、干河施工，应该充分的考虑生态、环保的设计方案，应重视美观、与环境相协调，重视人文水利，发展人文水利。

5 结语

仁和港护岸事故具有相当的代表性，也给设计工作者带来很多启示，设计工作是一个综合性相当强的工程，不是简单地坐在办公室里画图纸，一个合格的设计工程师应该充分考虑设计中遇到的各种因素，要在充分考虑地方水文、地质条件的基础上，通过对安全、经济、美观、实用等方面的全面比较，获得一个合理的方案，更应考虑生态水利、环保水利的工程建设。