胡俊

摘 要：京杭運(yùn)河二通道為提高通航保證率，需對(duì)八堡船閘口門區(qū)進(jìn)行河段治理。由于河段治理會(huì)影響口門區(qū)兩側(cè)堤防安全，因此需對(duì)堤防進(jìn)行相應(yīng)的加固。本文對(duì)堤防的加固方案進(jìn)行了研究比選，并通過工程試驗(yàn)加以驗(yàn)證，為項(xiàng)目的可行性研究和實(shí)施提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：船閘 口門區(qū) 堤防加固

京杭運(yùn)河杭州市河段（北星橋～三堡船閘）目前只有五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)，且橋梁通航凈高基本上只有4.50m，隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、水運(yùn)運(yùn)量快速增長，航道通過能力顯得嚴(yán)重不足，已成為通航瓶頸。同時(shí)，隨著杭州市城市化進(jìn)程的加快，群眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，反對(duì)杭州市河段通行大噸位貨船的呼聲也日趨激烈。因此，杭州需另辟京杭運(yùn)河第二通道，并建設(shè)八堡船閘與錢塘江溝通。2008年年底，京杭運(yùn)河浙江段三級(jí)航道整治工程的項(xiàng)目建議書已獲國家發(fā)改委的批復(fù)，京杭運(yùn)河第二通道納入該項(xiàng)目中。目前，項(xiàng)目處于工程可行性研究階段，杭州段的投資估算為91.82億元。

八堡船閘口門區(qū)加固的必要性

八堡船閘是京杭運(yùn)河第二通道的終點(diǎn)，是新開挖運(yùn)河與錢塘江溝通的樞紐工程。八堡船閘出口位置選在錢塘江八堡彎道凹岸一側(cè)，三堡船閘下游約7.5公里處。受水域條件及陸域用地限制，沿岸已建有丁壩群護(hù)灘，近岸灘地高程較高，不能滿足1000T級(jí)船通航水深要求，需進(jìn)行工程河段治理。工程河段治理方案為：清理殘壩，適當(dāng)縮短控導(dǎo)長丁壩以及在八堡船閘錢塘江出口位置堤防外側(cè)新建兩條導(dǎo)堤。但工程河段治理后，口門區(qū)流速增大，灘地刷深，危及口門區(qū)兩側(cè)堤防安全。其中，口門區(qū)上游為堤防前灘地沖刷幅度較大的堤段，遭遇百年一遇洪水時(shí)，該段堤防灘地最大刷深1.4m，沖刷高程為-1.04～-1.24m；口門區(qū)下游為堤防前灘地沖刷特別嚴(yán)重的堤段，遭遇百年一遇洪水時(shí)，最大沖刷幅度達(dá)7.0m，最低沖刷高程為-8.84m。經(jīng)抗滑、抗傾穩(wěn)定計(jì)算，口門區(qū)兩側(cè)一定距離內(nèi)的堤防穩(wěn)定安全系數(shù)不能滿足安全運(yùn)行要求，必須進(jìn)行防沖加固。

因此，在工程可行性研究階段須對(duì)口門區(qū)堤防提出相應(yīng)的加固措施，對(duì)加固方案進(jìn)行深入研究分析，保證口門區(qū)堤防安全運(yùn)行。

口門區(qū)堤防加固方案比選優(yōu)化

1、口門區(qū)上游段加固方案比選優(yōu)化

口門區(qū)上游堤防現(xiàn)狀斷面結(jié)構(gòu)為斜坡式。堤頂高程為9.7m，寬9m，堤頂外肩設(shè)砼擋浪墻，墻頂高程10.5m。內(nèi)坡為坡比1：3的草皮護(hù)坡，外坡為C20砼護(hù)坡。坡腳設(shè)有C25砼護(hù)坦和小沉井護(hù)腳防沖，護(hù)坦頂面高程為3.43～3.18m，護(hù)坦寬6.25m，護(hù)坦外側(cè)安放1m×1m×3.5m的C30鋼筋砼小沉井，沉井壁厚10cm，沉井底高程多為-0.82m，井體外拋塊石保護(hù)?？紤]到工程河段治理后，堤防前灘地最大刷深為1.4m，擬采用以下加固方案。

方案1：鋼筋砼板樁與拋石相結(jié)合防沖方案，每延米建安費(fèi)約1.4萬元。該方案擬在現(xiàn)有堤防沉井外側(cè)加設(shè)6.0m護(hù)坦，護(hù)坦外口頂面高程2.38m，護(hù)坦外側(cè)打設(shè)C30鋼筋砼預(yù)制板樁，樁長11m，樁底高程-8.82m。在板樁外側(cè)拋填大塊石進(jìn)行水平保護(hù)，拋石底高程為1.0m，底寬5m。該方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)整體性和防沖效果較好，維護(hù)工作量較少；②施工技術(shù)較為成熟，施工速度較快；③工程投資較小。缺點(diǎn)：當(dāng)遇到較多塊石時(shí)，沉放難度較大，施工質(zhì)量難以滿足設(shè)計(jì)要求。

方案2：鋼筋砼小沉井與拋石相結(jié)合防沖方案，每延米建安費(fèi)約1.5萬元。該方案擬在現(xiàn)有沉井外側(cè)加設(shè)6.0m護(hù)坦，護(hù)坦外口頂面高程2.18m，護(hù)坦外側(cè)設(shè)有小沉井防沖刷保護(hù)。小沉井采用預(yù)制件，其斷面120×120×500cm，沉井底高程-3.32m。井內(nèi)安放砼預(yù)制塊及塊石混合料，其上部灌注砼、埋插筋，通過沉井頂部澆筑連系梁，與護(hù)坦拉梁、錨梁等構(gòu)成護(hù)坦整體防沖結(jié)構(gòu)。在沉井外側(cè)拋填大塊石進(jìn)行水平保護(hù)，拋石底高程為-1.2m，底寬5m。該方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：施工技術(shù)較為成熟，施工較方便，投資較小。缺點(diǎn)：施工中沉井間接縫較難解決，防沖效果較差。

方案3：鉆孔灌注樁連續(xù)墻與拋石相結(jié)合方案，每延米建安費(fèi)約3.6萬元。該方案擬在現(xiàn)有沉井外側(cè)加設(shè)6m護(hù)坦，護(hù)坦外口頂面高程2.38m，護(hù)坦外側(cè)施鉆樁徑80cm的鉆孔灌注樁連續(xù)墻，樁長11m。連續(xù)墻內(nèi)側(cè)采用高壓水泥旋噴樁作為防滲墻，旋噴樁樁徑為50cm，樁長5m。在鉆孔灌注樁外側(cè)拋填大塊石進(jìn)行水平保護(hù)，拋石厚2.0m，底寬5m。該方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)整體性和防沖效果好；維護(hù)工作量少；②施工質(zhì)量較為可靠。缺點(diǎn)：工程投資大。

方案4：安放扭王塊水平防沖，每延米建安費(fèi)約1.2萬元。該方案擬在現(xiàn)有沉井外側(cè)安放6t扭王塊進(jìn)行水平保

護(hù)，扭王塊安放寬度20m。該方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：施工方便，造價(jià)低。缺點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)整體性及防沖效果較差；②維護(hù)工作量大。

結(jié)論：方案3工程投資太大，不宜采用。方案4工程投資最小，但維護(hù)檢測工程量大，也不宜采用。方案1和方案2均可行，但由于方案1較方案2更為經(jīng)濟(jì)，且板樁樁間接縫比沉井更易解決，同時(shí)目前板樁施工經(jīng)驗(yàn)豐富，施工技術(shù)較為成熟，其施工速度比沉井施工快，故推薦采用鋼筋砼板樁與拋石相結(jié)合方案。

方案優(yōu)化：經(jīng)進(jìn)一步驗(yàn)算、優(yōu)化形成最終的加固方案（見下圖）。

2、口門區(qū)下游段加固方案比選優(yōu)化

口門區(qū)下游段上游堤防現(xiàn)狀斷面與上游段基本相同。但由于工程河段治理后，堤防前灘地最大沖刷比上游段要深5.6m，導(dǎo)致下游的加固方案和上游有所不同，采用以下方案較為合理。

方案1：鉆孔灌注樁連續(xù)墻與拋石相結(jié)合方案，每延米建安費(fèi)約5.6萬元。該方案擬在現(xiàn)有沉井外側(cè)加設(shè)6m護(hù)坦，護(hù)坦外口頂面高程3.18m，護(hù)坦外側(cè)為樁徑120cm的鉆孔灌注樁連續(xù)墻，樁長20m。鉆孔灌注樁排樁間隙處采用高壓水泥旋噴樁進(jìn)行加固，旋噴樁樁徑為50cm，樁長10m。在鉆孔灌注樁外側(cè)拋填大塊石進(jìn)行水平保護(hù)，拋石底高程為-2.0m，底寬10m。該方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)整體性和防沖效果較好，維護(hù)工作量較少；②投資較小。缺點(diǎn)：當(dāng)遇到較多塊石時(shí)，施工難度較大，施工工序較復(fù)雜。

方案2：硬切割咬合樁連續(xù)墻與拋石相結(jié)合方案，每延米建安費(fèi)約10萬元。該方案擬在現(xiàn)有沉井外側(cè)加設(shè)6m護(hù)坦，護(hù)坦外口頂面高程3.18m，護(hù)坦外側(cè)采用進(jìn)口CD全回旋套管機(jī)交錯(cuò)施鉆咬合樁，樁徑120cm，樁長20m。在咬合樁外側(cè)拋填大塊石進(jìn)行水平保護(hù)，拋石底高程為-2.0m，底寬10m。該方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)整體性和防沖效果好，維護(hù)工作量??；②塘前灘地塊石層較厚時(shí)，無需清理塊石可直接成孔，施工質(zhì)量能夠得到保證；③施工速度較快。缺點(diǎn)：①對(duì)施工機(jī)械要求較高；②工程投資大。

方案3：丁壩群水平保護(hù)方案，每延米建安費(fèi)約10萬元。該方案擬布設(shè)8座100m長的丁壩，丁壩壩面及壩坡采用厚60cmC25砼護(hù)面，壩頂寬3m。丁壩上下游壩坡腳設(shè)有60cm厚C25鋼筋砼護(hù)坦。上下游護(hù)坦外側(cè)沿丁壩壩身分區(qū)段進(jìn)行壩腳防沖保護(hù)，靠近壩根區(qū)段采用8m長鋼筋砼灌注樁防沖，壩頭防沖結(jié)構(gòu)為樁徑30m 長鉆孔灌注樁連續(xù)墻，壩身中間過渡段采用15m長鉆孔灌注樁連續(xù)墻防沖。該方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：工程投資最小。缺點(diǎn)：丁壩壩頭容易損毀，防沖效果相對(duì)較差，維護(hù)工程量大。

結(jié)論：雖然方案3造價(jià)比方案1略微偏低，但丁壩壩頭容易損毀，維護(hù)檢測工程量大，堤防運(yùn)行管理工作量大，該方案不宜采用。方案1和方案2結(jié)構(gòu)整體性和防沖效果好，但方案1每延米工程投資較方案2少4.4萬元，故推薦采用鉆孔灌注樁連續(xù)墻與拋石相結(jié)合方案。

方案優(yōu)化：經(jīng)進(jìn)一步驗(yàn)算、優(yōu)化形成最終的加固方案（見下圖）。

口門區(qū)堤防加固實(shí)際方案工程試驗(yàn)

在加固方案現(xiàn)場試驗(yàn)中，口門區(qū)上游試驗(yàn)段采用了鋼筋砼板樁與拋石相結(jié)合方案，口門區(qū)下游試驗(yàn)段采用了鉆孔灌注樁連續(xù)墻與拋石相結(jié)合方案。

上游試驗(yàn)段板樁施工順序：圍堰→表層泥夾石挖除→板樁施打→C25鋼筋砼護(hù)坦→土方開挖→塊石混合料回填→表層塊石理砌。板樁采用工廠化預(yù)制，二點(diǎn)法起吊，沉樁施工采用定位架定位、激振法沖沉；沉樁設(shè)備為日立550型履帶式挖掘機(jī)配置高頻激振頭，遇有較硬砂土層時(shí)，加以水沖法輔助，即以人工順板樁凹槽插入水管高壓沖水輔助沉樁。從施工效果看，除個(gè)別樁位因地層孤石而出現(xiàn)偏移外，其余板樁垂直縫隙都能控制在2cm之內(nèi)，均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，證明該加固方案是合理可行的，施工工藝有一定的推廣價(jià)值。

下游試驗(yàn)段施工順序：圍堰→挖除表層泥夾石→φ1200鉆孔灌注樁→φ1000高壓水泥旋噴樁→C25鋼筋砼護(hù)坦→塊石混合料回填→表層塊石理砌。Ф1200鉆孔灌注樁采用10型鉆機(jī)，正常情況下每臺(tái)鉆機(jī)每天成樁1根；鉆孔采用回旋鉆成孔，遇到障礙時(shí)換沖擊成孔，或先小鉆頭鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)樁底高程，再以回旋鉆擴(kuò)孔成孔；從施工效果看，除少數(shù)Φ120灌注樁因地質(zhì)條件造成樁位偏差，大部分灌注樁均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。高壓水泥旋噴樁采用三重管旋噴樁機(jī)施工；從施工效果看，經(jīng)檢測的樁徑和強(qiáng)度均能滿足設(shè)計(jì)要求，并與前排灌注樁接縫較為嚴(yán)實(shí)，證明該加固方案合理可行。

結(jié)束語

口門區(qū)堤防加固方案是京杭運(yùn)河第二通道和八堡船閘建設(shè)可行性的重要組成部分?？陂T區(qū)堤防加固方案通過比選和工程試驗(yàn)驗(yàn)證，具有充分的可行性、合理性、經(jīng)濟(jì)性和施工可操作性，對(duì)項(xiàng)目的可研報(bào)批和實(shí)施將起到至關(guān)重要的作用。

（作者單位：杭州市港航管理局）