城市河道陡坡复合式护坡施工技术

城市河道陡坡复合式护坡施工技术

李长明

（中国水利水电第六工程局有限公司   辽宁沈阳   110169）

摘要：城市河道陡坡转角位置长时间受水流冲刷，存在原堤岸破损情况，影响河道的防洪排涝功能，甚至面临一系列水安全问题。因场地受限、环境复杂的陡坡段河道升级改造工程采用旋喷-微型钢管复合桩支护方式，简化施工流程，施工便捷快速，钢管与旋喷加固土体紧密结合，支护可靠，保证施工期间基坑和边坡安全。采用生态砖砌块对混凝土岸墙进行绿化装饰，生态砌块为半开放结构，后期进行种植绿化，提升河道水安全的同时融入生态治理的理念，使其完美与周边自然环境相结合。

关键词：陡坡  复合式  护坡

引言：伴随社会的不断发展进步和人民对美好生活的向往，环境整治、生态整治被一步步提上日程，列入国家发展大计。国内城市河道，特别是河道陡坡的转角位置，长时间受水流冲刷，存在原堤岸破损情况，影响河道的输水和防洪排涝等功能，甚至面临一系列水安全问题。对于此类城市中、小型河道，如何科学合理的开展生态综合整治，使“因水而忧”变成“因水而优”，成为备受关注的工程和社会问题，而其中首要关键问题是水安全提升与生态治理怎样完美结合。由于河道边坡陡峭，施工场地受限，周边环境复杂，整治过程中需要考虑对河岸陡坡的支护问题。针对上述问题，通过工程分析和应用实践，研究提出了旋喷-微型钢管复合桩支护、重力式挡墙防冲刷结合生态砌块达到生态治理的效果。

1.适用范围及特点

适用于城市河道的加固和防护工程，特别适用于深处城市之中，施工场地受限、施工环境复杂，存在陡坡段河道升级改造工程。

采用旋喷-微型钢管复合桩支护，简化施工流程，施工便捷快速，钢管与旋喷加固土体紧密结合，支护可靠，可以保证施工期间基坑及边坡安全。

提升水安全的同时融入生态治理的理念，使其完美与周边环境结合。

2.工艺原理

根据工程地形、地质和支护条件等特性分析，采取旋喷-微型钢管复合桩支护，使用Φ180mm小直径钢管，在高压旋喷桩初凝前，使用冲击锤将小直径钢管压入高压旋喷桩中心位置，从而组成稳固的复合桩支护体；结合土力学计算、水力学计算等数据分析，确定河道挡墙的结构工艺参数，河道挡墙外侧采取生态砌块进行装饰，后期结合周边环境及当地要求调整生态砌块内种植的植物类型，达到生态治理的要求。

3.工艺流程及施工要点

3.1施工工艺流程

河道陡坡段复合式护坡施工工艺流程：地质勘察、地质情况分析→旋喷-微型钢管复合桩施工→基坑开挖→岸坡挡墙施工→生态砌块搭砌→覆土种植。

复合式护坡典型断面图

3.2施工要点

3.2.1 地质勘察

河道边坡完成清表后，采用地质钻对堤岸岩土钻心取样，根据取样土质成分和地质测绘参数分析，提供工程所需岩土参数；分析与拟建物有关的场地条件、土质条件和工程条件，对拟建物基础提出处理方案、计算参数和支护结构选型的依据。

3.2.2 微型钢管-旋喷复合桩支护

由于河道边坡陡峭，基坑开挖较深，上方有行车道路，采取旋喷-微型钢管复合桩进行支护，用Φ180mm、壁厚10mm小直径钢管作为复合桩劲芯，按照设计支护边线，采用双管旋喷机和液压冲击锤进行复合支护桩施工。

采用二管高压喷射法，以大于35Mpa高压水泥浆射流通过Φ1.9mm的喷嘴喷出，水泥浆射流四周以压缩空气加以保护，随着喷管的旋转与提升，高压水泥浆射流冲切破坏土体，同时浆射流的能量较大，将水泥浆与粘土掺搅形成桩体；压缩气也起到升扬置换的作用，使切割的部分土体从孔口冒出，水泥浆与粘土混合物固结后，形成所需要加固体。具体操作流程如下：

（1）定孔位：在定孔位时，严格按照设计放样定孔位，误差不大于2cm，并用木桩固定。在高喷灌浆轴线拐弯处应设固定桩，同时在施工轴线5～10m范围设控制桩。

（2）钻孔：把钻机移至钻孔位置，对准孔位用水平尺掌握机台水平，立轴垂直、垫牢机架、钻机的垂直度满足精度要求，经技术人员验测合格后方可开钻。如发现钻机倾斜，则停机找平后再开钻。钻进过程中，遇到异常情况及时查明原因，采取相应措施，对地层变化、颗粒大小、硬度等要详细记录，钻孔结束后，由技术人员进行质量检查，合格后方可移位进行下一个孔的钻进。

（3）下喷射管：将喷射台车移至成孔处，先在地面进行浆、气试喷，检查各项工艺参数符合要求后将喷射管下至设计深度进行高喷灌浆施工，喷射过程中遇特殊情况，如浆压过高或喷嘴堵塞等，应将喷射管提出地面进行处理，处理好后再进行施工。

（4）喷浆材料：采用P.O42.5普通硅酸盐水泥搅制，水泥应新鲜无结块，通过0.08mm方孔筛的筛余量为≤5%，每批次进场水泥根据有关规定进行抽查检验。制浆用水保证清洁无污染，符合拌制水工混凝土的要求。

（5）制浆：按设计配比进行浆液搅制，在制浆过程中随时测量浆液比重，每孔高喷灌浆结束后要统计该孔的材料用量。浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液连续均匀，搅拌时间不小于30S，一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。

（6）喷射提升：当喷射管下至设计深度，开始送入符合要求的浆、气，待注入浆液冒出孔口时，按设计的提升方式及速度自下而上提升，直至提升到设计终喷高程。

喷射过程中，值班技术人员随时检查各环节的运行情况。接、卸换管要快，防止塌孔和堵嘴；因机械故障，要尽力缩短中断时间，及早恢复灌浆；如中断时间超过1小时，要采取补救措施；恢复喷射时，喷射管要多下0.3m，保证凝结体的连续性。

（7）回灌：喷射结束后，随即在喷射孔内进行静压充填灌浆，直到浆面不再下沉为止，回灌浆液一般采用邻孔高喷冒浆静压充填。

通过旋喷试桩测定的初凝时间和浆液配合比参数，微型钢管控制在高压旋喷桩初凝前，使用冲击锤搭配套头完成钢管的下压工作。基坑开挖后主动土压力增大需搭配斜撑。

3.2.3 基础开挖

在旋喷-微型钢管复合桩混凝土满足龄期，复合桩达到设计强度后进行基坑开挖，考虑河道边坡陡峭及相邻行车路车辆荷载较大，基坑开挖时采取分段开挖形式，混凝土挡墙同时分段施工，设定每段长度为10~15m，完成一段混凝土挡墙并完成回填后再进行下一段挡墙基础开挖。

按照边坡陡峭程度和开挖设计深度，选择液压反铲或长臂反铲清挖的施工方式。

3.2.4 河道陡坡挡墙施工

挡墙规格、型号等参数根据河道大小、水流冲击力及地区降雨量等情况，选择不同断面尺寸的挡墙。

按照设计位置安装模板，模板安装加固完成后进行墙体混凝土浇筑。养护期满拆除模板。

3.2.5  生态砌块砌筑、覆土种植

采用生态砌块对混凝土堤岸进行河道外立面装饰，生态砌块中部为半开放结构，填充种植土后可进行种植美化。

生态砌块挡墙结构大样图

（1）生态砌块锚固

1）根据挡墙立面坡比确定生态砖固定形式，为增加粘结性，外露混凝土挡墙立面整体进行水泥砂浆抹面处理。

2）生态砌块与生态砌块间采用锚固棒插接。

3）生态砌块垒放纵向每隔1m，横向每隔4m布置一排膨胀螺栓锚固，锚固螺栓钢板与生态砖接触处用橡胶垫等柔性材料做支垫。

（2）垂吊植物种植

由于生态砌块中部位置处于半通透状态，需在覆土种植前对砌块内部铺设三维网垫。根据设计效果要求选择不同植物组合。空隙内可种植成品或植物种子，前期搭配喷灌系统进行养护。

1）种植土和下基肥

种植土的土质要求PH值为5.6～8.0的壤土，疏松、不含建筑和生活垃圾。适宜采用细颗粒，土壤密实、黏性强、矿物质丰富的塘泥土。

2）苗木种植管理

选择苗木时，要求苗木生长旺盛，树型丰满、无病虫害、无严重的机械损伤，具有很好的观赏性。苗木调运过程中要确保苗木、花卉的土球、根系的完好性以及完整性，在运输时及时对苗木、花卉进行补湿浇水，保证苗木不失水，新鲜长势好。当天不能栽植的苗木、花卉进行补湿遮荫等技术措施。

4.应用实例

（1）工程简介

水声涌属于南岗河一级支流，发源于广州市黄埔区照成山南蛇坳，流经岭头、火炭尾、高田村后，于木强水库下游约1.95km汇入南岗河。黄埔区人口稠密、经济发达，但水声涌存在河涌淤积，排洪不畅，部分河段景观不佳等问题，使迅猛发展的经济形势和落后的河涌现状不相称。为改善区域水环境，兼顾水安全，水声涌升级改造工程作为广州市第二批碧道建设名录中重点项目，于2019年12月底开始施工。

工程建设位于广州市黄埔区，兼顾生态、安全、文化、景观、经济等功能，努力打造“水网相通、山水相融、城水相依、人水相亲”的美好河湖生态空间。根据修建性规划，水声涌总长度5.075km，对坡度较陡的堤岸进行加固，两岸新建碧道2.59km，打造主要景观节点3处。主要建设内容包括河道整治、堤岸加固及沿岸景观绿化等。

（2）工程实施情况

水声涌升级改造工程从2019年12月底开工建设开始，目前已完成工程验收，移交当地水务管理部门。采用旋喷-微型钢管复合桩支护，工程生态护坡提前完成工作，节省了长、短液压反铲、装载机、自卸汽车等设备40多个台班，间接节省大量机械人工费用。采用生态护坡设计后，施工效率高、施工工期短、成本低。河道的有效处理处置将使该地区水安全、水环境质量从根本上得以改善，生态护坡的成功运用，符合海绵城市建设中水环境保护的理念，具有较高的推广应用价值。水声涌升级改造工程通过应用旋喷-微型钢管复合桩、生态护坡处理等技术，使用最少的占地完成了工程的建设，该项目施工质量和进度均满足了建设单位与地区的要求，提前30天完成了施工任务。

（3）工程安全管理措施

1）基础土方工程安全措施

作业前，检查施工现场明、暗设置物（电线、地下电缆、管道等）的位置及走向，采用明显标记表示，严禁在离电缆1m距离以内作业。

挖土作业时施工机械和架空输电线路间保持安全距离，施工机械的任何部分与架空输电导线的安全距离。

装车作业时，待运输车辆停稳定进行，铲斗尽量放低，不得砸撞车辆，严禁车箱有人。

2）脚手架搭设作业安全措施

脚手架搭设须进行详细的专项安全技术交底，交底覆盖到现场管理人员及所有作业人员；搭设过程中严格按照审批的施工方案进行搭设。脚手架搭设人员必须持有特种作业操作资格证并经交底、培训后方可上岗。

患有高血压、心脏病、贫血以及55岁以上人员等不适合高处作业的职业禁忌症人员，不得从事脚手架搭设、拆除作业。脚手架搭设人员按规定佩戴好安全防护用品、用具，不准穿塑料和带钉子的硬底鞋上架作业；脚手架搭设人员在作业过程中，精力要集中，不得麻痹大意。

在高处搭设脚手架时，严禁使用抛掷方法传送工具、材料；小型材料或工具放在随身的工具袋或桶内；脚手架搭拆应与地面设置联络信号，有专人负责指挥和监护。

当有六级以上大风、大雾及雨天气时，停止脚手架搭设与拆除作业；极端天气后，复工时应对施工脚手架进行全面检查、加固或重新验收，作业过程中应采取安全防滑措施。

脚手架应设置良好的接地，避免雷击或漏电造成触电事故。

3）高处作业、悬空作业及临边防护安全措施

高处作业中的安全标志、工具、仪表、电气设施和各种设备，必须在施工前加以检查，确认其完好。

地面操作人员，应尽量避免在高空作业面的正下方停留或通过，不得在起重机的起重臂或正在安装的构件下停留或通过。

台风暴雨后，对高处作业安全设施逐一加以检查，发现有松动、变形、损坏或脱落等现象，应立即修理完善。

作业处应有牢靠的立足处，并配置防护栏网、栏杆或其他安全设施。临边板与墙的孔、洞口，需设置防护栏杆、安装安全网或其他防坠落的防护设施，设置夜间红灯示警。

5.效益分析

通过旋喷-微型钢管复合桩支护形式，大幅减少了征地面积及有效控制工程成本。工艺成熟、简单，能有效缩短城市河道施工的陡坡支护。快速安全的施工，节约了土地资源，减轻工作强度，解决河道水安全问题，后期通过植物栽植进一步达到生态治理目的。通过城市中、小河流生态整治，改善了周边水环境，提高了周边城市居民的生活水平，得到地方政府、周边群众一致认可。2021年，荣获广州市建设工程优质奖、广东省市政优良样板工程。

6.结论

环境复杂、场地受限的陡坡段河道改造工程采用旋喷-微型钢管复合桩支护方式，简化施工流程，施工便捷快速，钢管与旋喷加固土体紧密结合，支护可靠，保证施工期间基坑及边坡安全。项目施工成果成功应用于工程，采用的新工艺、新技术和研发的施工设备应用于工程中，获得了较好的经济和社会效益。可为类似工程的施工提供参考和借鉴意义。

参考文献：伏向兵、苑红娟水利工程河道生态护坡施工要点【期刊论文】科学与技术2021（05）

作者简介：姓名：李长明；性别：男；出生年月：1982.09.07；毕业日期和毕业院校：2004.07、黑龙江水利专科学校；工作单位：中国水利水电第六工程局有限公司；职务职称：中国水利水电第六工程局有限公司南方公司副总经理；高级工程师；主要研究方向：城市防洪内涝治理、水环境整治、景观工程；通讯地址：辽宁省沈阳市浑南区智慧二街178号。