吕四船闸下游引航道护岸改造设计分析

吴环宇 倪铮宇 蒋锋

摘要：吕四船闸下游左侧引航道浆砌块石扶壁式护岸，建于上世纪90年代末，年代久远，护岸漏浆严重，由于受船行波、船舶启动时螺旋桨搅动，以及自然雨水冲刷，部分护岸倒塌倾斜。本文分析了该引航道护岸工程改造设计方案的选择，以及重力式护岸施工过程中的注意事项。

关键词：吕四船闸;重力式护岸;引航道护岸

1.引言

吕四船闸作为沟通长江、淮河水系发达的水上交通咽喉，是船舶进入启东境内唯一水上口门。吕四船闸为Ⅴ级船闸，船闸于2010年改造完成。目前船闸年通过量1000万吨以上，超过船闸设计年通过量931万吨，下游引航道左侧护岸为1987年建成，左侧护岸长度约为200m。由于年代久远，浆砌块石的护岸漏浆严重加之船舶靠泊，下游引航道局部护岸倒塌倾斜，故本次需对船闸引航道左侧护岸拆除（约180m），并在下游引航道左岸新建370m护岸。项目功能是既能起加固护岸效果，又能起到防止水土流失而导致的堤坡坍塌，保护农田的安全，保护船舶行驶安全，满足过闸船舶靠泊，维护航槽稳定。

2.改造方案设计

2.1护岸结构设计

护岸顶高程根据最高通航水位加超高确定为▽2.5;护岸底顶高程根据墙前设计水深3m，考虑冲刷等影响，护岸底顶高程与河底高程一致为▽-2.16。

1.方案一：该结构底板采用C25素砼，底板顶高程为▽-2.16m，底板宽4.3m，厚为0.6m，底板前趾悬挑长度为0.5m，后趾悬挑长度为0.5m;墙身采用C25砼;压顶采用0.5×0.52（m）（高×宽）的C25砼压顶（考虑2cm的飞边）;护岸顶高程为▽2.5m。在墙身▽0.8m与▽-1.32m处设置φ75横向排水管一道（间距2.5m），与墙后φ100的纵向排水管相连。

2.方案二：现状老挡墙采用联排灌注桩结构，灌注桩直径为0.8m，桩长为12m，墙后采用500的水泥搅拌桩形成帷幕，桩长为4.5m，灌注桩顶采用C25钢筋砼帽梁连接，帽梁尺寸为1.2×1.0m（宽×高）。

3.方案三

现状老挡墙前采用PHC600桩加固，间距1.4m，桩长为13m，桩顶标高为1.00m;承台采用C30水下砼进行浇筑，承台与老挡墙前趾间距为0.75m，老挡墙与加固墙体采用中粗砂回填。

2.2  护岸结构计算

1.水工建筑物安全等级

护岸结构的安全等级为2级。

2.护岸结构计算参数

（1）墙后回填土，按等代指标计算。

水上：Φ=30°，C=0，γ=18.5KN/m3

水下：Φ=27°，C=0，γ浮=10KN/m3

（2）墙体材料容重：

砼：γ=24kN/m3

（3）地面活荷载

人群荷载：q=3.0kN/m2

3.计算工况

计算工况考虑两种，即持久状况和短暂状况。持久组合采用设计高水期和设计低水期;短暂组合采用完建期。在設计低水位工况时，墙后水位在设计最低通航水位以上0.5m，在设计高水位工况时按设计最高通航水位以上0.1m考虑。

4、方案比选

方案一（重力式） 7.10 0 0 15000 结构整体性较好，施工简单 开挖回填量大，围堰施打难度高，临时征地量大;施工期对通航影响大 推荐

方案

方案二（排桩） 3.65 0 1.6 21900 结构整体性较好，开挖、回填量小，临时征地量较小，施工期对通航无影响;改善引航道通航环境 施工工艺复杂（墙后搅拌桩施工要求高），需永久征地

方案三（重力式加固） 0 0.80 0 10700 开挖、回填量小，临时征地量小 结构整体性差

2.3护岸细部构造设计

（1）新建重力式护岸断面设计考虑采用2道横向排水管，间距为2.5m，墙身内横向排水管采用φ75的PVC管，坡度为5%，墙后纵向排水管采用φ100软式管，管周设碎石滤层，外包土工布;与后方农田排水沟的衔接，在护岸墙身中预埋一根2m长直径50cm的涵管。

（2）护岸每隔10m设置一道沉降缝，缝宽2cm，以聚乙烯板填充;

（3）为防止由于不均匀沉降导致压顶表面出现裂缝，压顶每5m设一道假缝，缝宽2mm，缝深50mm;

（4）新建护岸起点结构与老驳岸结构的衔接，护岸前泥面标高在护岸第一个10m结构段按照1：5的坡度放坡;

（5）新建护岸终点与土坡的衔接，护岸终点做一个5m结构段重力式挡墙封头;

3.工程施工组织计划

该航段现状水域较窄，施工期间需要保证船闸正常运行;为此护岸改造期间必须加强施工组织管理，确保航运船队和施工船舶等各种船只的安全，可在施工围堰迎水面设立警示标示;并且船闸需制定施工期间船舶进出闸管理制度。

3.1施工工序

施工放样→围堰施工→施工排水→基坑土方施工→护岸施工→墙后回填土施工→排水管施工→水平位移及竖向沉降观测

3.2施工质量控制

3.2.1  围堰施工

2021年4月至10月是每年的丰水期，施工期间，根据当地吕四水系警戒水位为1.277m，本次整治的施工水位按警戒水位确定为1.3，围堰顶标高确定为1.5，顶2m，采用吹填袋，迎水面和背水面的边坡分别为1：2.5和1：2。为确保施工期间围堰安全，围堰临水侧增加钢管桩支护（6m长，50cm/根）。

3.2.2  施工排水

护岸基坑开挖应采用轻型井点排水，基坑开挖时还应配合采用纵向明沟排水法，每个施工集水坑配备一个Φ150mm的单级离心清水泵抽水，确保护岸工程的干地施工。

3.2.3  基坑土方施工

基坑土方开挖施工中，设计时考虑按1：1.5的平均边坡开挖（施工中可采取上部2m范围开挖边坡陡下部开挖边坡缓的开挖方式）至底板底高程。水下疏浚土方采用挖泥船挖泥，泥驳运输土方。开挖边坡顶部严禁堆土，防止施工期基坑及结构受到影响。临近起点处的开挖需采用钢板桩支护。

3.2.4  护岸施工

1.素砼护岸施工要求

①混凝土底板及墙身

在基槽验收合格后，突击开挖基底保护土，立即浇筑C25砼底板，底板与墙身间须留凹榫，凹榫预留深度不小于12cm，间距1.5～2m，预留面积不得小于底板面积的15%。当底板砼强度达80%后，立模板进行C25砼墙身的浇筑。

墙身如分层浇筑，则应在分层处凿毛，预留空格，每个空格尺寸在0.3X0.3～0.3X0.4m，深度不小于15cm，并梅花形布置 0.9m长直径16的插筋。

②压顶

墙后填土填至设计标高后，待墙身沉降和位移稳定后再浇筑C25砼压顶。为防止压顶砼表面出现裂纹，压顶每5m设置一道深2cm的假缝，采用玻璃条填充。

结构段间沉降-伸缩缝填缝材料采用聚乙烯板，两结构段之间贴0.6m宽的土工布。

3.2.5  墙后回填土施工

护岸回填土时时，要求墙身强度达100%以上方可进行墙后土回填，且回填土必须选择采用当地表层较好的粉土或粉砂回填，并应分层夯实，层厚不允许超过30cm，且应控制回填土施工速率，对墙身沉降进行观察。回填采用人工或机械夯实均可，土方回填宜采用机械夯实，回填土的干容重应不小于1.46kN/m3，且轻型击实压实度不小于88%，并应注意墙后边角处土的夯实。

3.2.6  排水管施工

设计考虑在护岸纵向长度上每隔2.5m设一道横向的Φ75mmPVC排水管，断面上设二层，上下层梅花形布置，排水管以5%坡至墙面出水口。在墙后孔口处纵向设Φ100mm软式排水管与Φ75mmPVC排水管相连（接头处设置一定长度的Φ80mm软式排水管）。

在铺设Φ100mm软式排水管前，回填土应先回填至墙后排水管顶部位置，夯实其基础部分，待土体沉降稳定后，再挖开铺设纵向主管Φ100mm软式排水管和碎石倒滤层，同时不得使用压弯、压折和压裂软式排水管。纵向软式排水管和碎石倒滤层施工完成后，再继续进行墙后回填土的回填工作。

3.2.7  水平位移及竖向沉降观测

水平位移和竖向沉降的观测点可设在同一标点，如新建护岸的前沿底板顶或墙身上，每个结构段上的观测点数量不宜少于2个。施工期的累计水平位移宜控制1cm左右，竖向沉降控制在0.4mm/d时可视为稳定，可进行下一工序的施工。为便于观察，施工期的水平位移和沉降观测应绘制沉降速率图表，以沉降量/d表示。

4.结语

该工程新建护岸370米，按五级航道标准进行建设。合理的施工工序有利于工程施工顺利，有利于工程施工质量。新护岸建成后，可以有效保护航道岸坡稳定从而防止护岸水土流失，改善航道通航环境，提高航道通航能力，对促进辖区水路运输的可持續性、协调发展将起到重要促进作用，有利于更好地发挥船闸水运的社会经济效益。

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