内河航道重力式生态护岸施工问题探讨

彭书琪

（长江南京航道工程局，江苏 南京 210000）

1 问题的提出

重力式生态挡墙是在传统重力式挡墙及生态护坡基础上出现的新型生态护岸结构[1]，兼具重力式挡墙的稳定性、耐久性与生态护岸的环境优势，在内河航道岸坡防护中具有广阔的应用前景。某内河航道新开挖段采用Ⅲ级航道标准，总设计长度为24.1km，其中SG-5 和SG-6 标段属于淤泥质粉质粘土和粉质粘土地质类型，地层软弱，存在较大的施工难度。基于此，本文在分析航道工程所在地典型重力式护岸结构的基础上，充分考虑设计合理性、施工可行性、生态景观性、结构稳定性等方面，展开重力式生态护岸结构形式设计。

2 重力式生态护岸设计

结合内河航道运行特点，本文从预制方式、结构形式、箱体布置等方面进行了护岸形式的改进，采用现浇重力式生态护岸，即双头水泥搅拌桩+浆砌面石护岸+生态袋防护的护岸结构。

2.1 水泥搅拌桩

考虑到该内河航道工程地质条件软弱，故通过双头水泥搅拌桩处理并加固软弱地基。正式施工前必须进行室内配合比试验，选用合适的外掺剂、固化剂并确定各项原材料掺加比例，展开强度试验。

2.2 混凝土模板护岸

将1 张橡胶垫片安装在模板主体上形成组合体模板结构，并在模板主体上均匀开设贯穿孔，同时在橡胶垫片上均匀开设十字形切口，保证切口和贯穿孔一一对应，切口应具备足够的弹性和韧性，并能在不受力状态下紧密闭合。

2.3 生态袋防护

设计出T 形插板+开孔圆筒的标准扣，实物形态见图1。将标准扣放置在相邻2 个生态袋接缝上部，并穿透生态袋叠加层；压实并互锁，以有效避免生态袋堆叠、滑移等问题，增强生态袋护坡稳定性。

图1 重力式生态护岸实物形态

该护岸钢筋混凝土底板设计厚度0.5m，上部按照设计间距预制钢筋混凝土圆筒，并通过T 形预制板连接，圆筒筒壁厚0.15m，外径1.5m，T 形预制插板厚0.2m，设计长度3.0m；同时在生态护岸墙体后部设置0.4m 高程且坡度1:1.5 的抛石棱体。结合设计思路，该形式生态护岸底板上圆筒和T 形预制插板交错布置，具有较好的消浪效果；底板、预制插板及圆筒分节段分块预制，可大大减轻预制块实际重量，降低施工难度；圆筒中填筑片石，并按要求开设生态孔，可为水体交换及水生物栖息提供良好条件，顶部实施绿化，在工程措施中融入生态景观效果。

3 施工要点

3.1 水泥搅拌桩施工

待钻机就位后，调整桩机竖直度和平整度，达到设计要求后沿着导向架旋转、切土，并搅拌下沉至加固深度。以0.4 和0.5 的水灰比以及10%、15%、18%的水泥掺量展开试桩[2]，1 种配合比至少试桩3 根。下沉至设计深度后，启动灰浆泵，将水泥浆液压入软土层内，此后进行提升、搅拌、喷浆操作，确保水泥浆液和软弱土体充分拌和。

在一次搅拌沉降及提升喷浆施工结束后，按照同样要求展开二次施工。搅拌沉降钻速应控制在1.0m/min之内，提升搅拌速度则不超出0.8m/min，以70r/min 以上的转速展开桩底搅拌并持续喷浆30s；下沉喷浆压力应控制在0.4～0.6MPa 之间。

待结束以上施工且水泥土达到设计强度后，钻芯取样并展开无侧限抗压强度试验，根据试验结果最终所确定的水泥搅拌桩水灰比为0.5，水泥掺量为15%即186kg/m，桩径700mm，钻机提升速度0.8m/min，泵送时间为11min，并采取4 搅2 喷的施工工艺。

3.2 井点降水

根据测量放线所确定出的井点位置开挖排水沟，使小坑连接集水坑。在井点管底部插入直径15～30mm 的胶管，并注水清洗，直到管口持续流出清水为止。将集水毛管铺设在井点管线外侧，并与水箱水泵相连，确保胶管各接头均无漏气情况。具体布置情况见图2。

图2 井点降水示意

3.3 开挖基槽

待完成护岸双头水泥搅拌桩施工任务且水泥土龄期达到28d 后，开挖护岸基槽，并在土方开挖至设计标高段时预留出20cm 厚度，该用人工方式开挖土方，避免对地基造成较大扰动。

3.4 塑钢联锁板桩施工

在主轴线延长线处与边桩相距20m 以外布设控制桩，按照设计桩顶标高以下50cm 的深度开挖基槽。为防止导架随着板桩的施打而沉降变形，提升导架安装质量，应使导架和板桩分离。在沉桩过程中，通过挖机臂提升振动锤，使其竖直插入土体，并振动至设计标高。

3.5 混凝土施工

准确测放轴线与控制边线，并绑扎钢筋；模板外侧设置钢管围囹，并使用斜撑、对拉螺丝等紧固；伸缩缝聚乙烯泡沫硬塑料板必须与封头板内侧密贴。混凝土浇筑期间，安排施工人员使用2 台直径50mm 振动棒振捣，对于钢筋布设密集区及桩顶、底板四周等区域，应加密振捣。

等底板混凝土基础浇筑且达到1.2MPa 的设计强度后，投测轴线。在安装就位组合钢模后还应按设计要求安装插销和连接杆，并使用螺栓紧固，同时架设支撑确保模板结构稳定。按照2.0m 间距和1:10 坡度交错埋设φ100mm 泄水管。加固块石应选用近正方体形状，粒径不超出20～120cm，通过人工方式分开埋进混凝土。块石与混凝土构件表面的距离以及相邻块石间距均必须在10cm 以上。在放置好块石后立即浇筑混凝土施工，为防止贯穿性横缝出现，必须交错搭接各层块石。

在浇筑护岸墙身的过程中，应使钢模板与橡胶垫片重叠布置，同时将凸起椎体单元布设于橡胶垫片上。按照控制线支设模板后临时加固，展开钢模板垂直度施测后借助手拉葫芦和钢丝绳调整相应误差，符合设计要求后整体加固。采用与基础浇筑相同的方法展开护岸墙身混凝土浇筑。待混凝土达到设计强度后拆模，由于模板凸出椎体的存在，拆模后的混凝土表面会存在凹槽麻面。

3.6 混凝土灌缝

细石混凝土及浆砌石面灌缝所用的水泥浆液均使用强度等级42.5 的普通硅酸盐水泥。灌缝前通过木桩及10m 间隔钉出具体的砌石位置，挂设断面线后展开砌筑。每完成1 层面石砌筑后均应将1 层细石混凝土填充于面石和护岸毛面墙身之间，并通过小型机械振捣密实。

3.7 生态护面施工

在成型并达到设计强度的护岸墙身后部通常铺设机织土工布，相邻土工布按照50cm 宽度搭接，并使用麻线缝合。抛石棱块重量应不超出10～100kg 范围，大小搭配，在抛填前必须采取有效措施保护护岸墙后排水管。在铺设好土工布的基础上施工碎石倒滤层，并按照设计断面形式铺碎石料；最后通过回填土覆盖碎石垫层。

在完成边坡回填后，应清理并平整边坡坡面，确保无凸起硬物、沟坑和凹陷。将运抵施工现场的种植土以人工方式装入长800mm、宽500mm、厚200mm 的生态袋，袋体主要为丙纶针刺无纺布材料。按照1:1.5 的坡度分层码放生态袋，并按设计要求骑缝摆放标准扣，并确保结构密实稳固。

4 结构稳定性分析

根据航道工程实际，重力式生态护岸墙身设计高度应控制在2.8～5.2m 之间，护岸顶高程应按照最高通航水位+0.8m 确定，同时应充分考虑到最高、最低通航水位设计值之间可能存在的1.5～2.0m 的差值。填土重度17.6kN/m3，饱和重度18.7kN/m3，内外摩擦角分别为30°和10°；抛石棱体重度与饱和重度为16.8kN/m3和20.6kN/m3，内外摩擦角依次为45°和15°；底板与河道护岸土体表面之间的摩擦系数按0.41 取值。

在考虑持久组合高水位和低水位的工况下，该内河航道重力式生态护岸结构稳定性计算结果见表1。根据表中结果，对于设计高水位，抗滑安全系数值不小于1.10，抗倾覆安全系数值不小于2.25；对于设计低水位，抗滑安全系数和抗倾覆安全系数分别不小于1.04和2.15。说明该内河航道重力式生态护岸结构稳定系数完全符合《堤防工程施工规范》（SL260-2018），在设计低水位的最不利工况下，应结合工程实际，在底板下打设桩机或增设前趾[3]，以提升结构抗滑稳定性能。

表1 结构稳定性计算结果

5 结论

结合工程应用结果可以看出，本文所提出的内河航道重力式生态护岸施工快速，质量有保证，结构稳定性及消浪效果良好，对于淤泥质粉质粘土及粉质粘土软弱地基较为适用，建成后可在增强航道护岸加固效果的同时，增强生态景观效果。当前，新建航道边坡生态防护是生态文明建设的重点方面，重力式生态护岸工艺在软弱地层航道建设中必将迎来广阔的应用前景。