1、杭州八堡船闸口门区堤防加固方案研究摘 要：京杭运河二通道为提高通航保证率，需对八堡船闸口门区进行河段治理。由于河段治理会影响口门区两侧堤防安全，因此需对堤防进行相应的加固。本文对堤防的加固方案进行了研究比选，并通过工程试验加以验证，为项目的可行性研究和实施提供强有力的技术支持。 关键词：船闸 口门区 堤防加固 京杭运河杭州市河段（北星桥三堡船闸）目前只有五级航道标准，且桥梁通航净高基本上只有 4.50m，随着经济高速发展、水运运量快速增长，航道通过能力显得严重不足，已成为通航瓶颈。同时，随着杭州市城市化进程的加快，群众环保意识的增强，反对杭州市河段通行大吨位货船的呼声也日趋激烈。因此，杭州需另
2、辟京杭运河第二通道，并建设八堡船闸与钱塘江沟通。2008 年年底，京杭运河浙江段三级航道整治工程的项目建议书已获国家发改委的批复，京杭运河第二通道纳入该项目中。目前，项目处于工程可行性研究阶段，杭州段的投资估算为 91.82亿元。 八堡船闸口门区加固的必要性 八堡船闸是京杭运河第二通道的终点，是新开挖运河与钱塘江沟通的枢纽工程。八堡船闸出口位置选在钱塘江八堡弯道凹岸一侧，三堡船闸下游约 7.5 公里处。受水域条件及陆域用地限制，沿岸已建有丁坝群护滩，近岸滩地高程较高，不能满足 1000T 级船通航水深要求，需进行工程河段治理。工程河段治理方案为：清理残坝，适当缩短控导长丁坝以及在八堡船闸钱塘江
3、出口位置堤防外侧新建两条导堤。但工程河段治理后，口门区流速增大，滩地刷深，危及口门区两侧堤防安全。其中，口门区上游为堤防前滩地冲刷幅度较大的堤段，遭遇百年一遇洪水时，该段堤防滩地最大刷深 1.4m，冲刷高程为-1.04-1.24m；口门区下游为堤防前滩地冲刷特别严重的堤段，遭遇百年一遇洪水时，最大冲刷幅度达 7.0m，最低冲刷高程为-8.84m。经抗滑、抗倾稳定计算，口门区两侧一定距离内的堤防稳定安全系数不能满足安全运行要求，必须进行防冲加固。 因此，在工程可行性研究阶段须对口门区堤防提出相应的加固措施，对加固方案进行深入研究分析，保证口门区堤防安全运行。 口门区堤防加固方案比选优化 1、口门
4、区上游段加固方案比选优化 口门区上游堤防现状断面结构为斜坡式。堤顶高程为 9.7m，宽 9m，堤顶外肩设砼挡浪墙，墙顶高程 10.5m。内坡为坡比 1：3 的草皮护坡，外坡为 C20 砼护坡。坡脚设有 C25 砼护坦和小沉井护脚防冲，护坦顶面高程为 3.433.18m，护坦宽 6.25m，护坦外侧安放 1m1m3.5m 的 C30钢筋砼小沉井，沉井壁厚 10cm，沉井底高程多为-0.82m，井体外抛块石保护。考虑到工程河段治理后，堤防前滩地最大刷深为 1.4m，拟采用以下加固方案。 方案 1：钢筋砼板桩与抛石相结合防冲方案，每延米建安费约 1.4 万元。该方案拟在现有堤防沉井外侧加设 6.0m
5、 护坦，护坦外口顶面高程2.38m，护坦外侧打设 C30 钢筋砼预制板桩，桩长 11m，桩底高程-8.82m。在板桩外侧抛填大块石进行水平保护，抛石底高程为 1.0m，底宽5m。该方案的优缺点分析。优点：结构整体性和防冲效果较好，维护工作量较少；施工技术较为成熟，施工速度较快；工程投资较小。缺点：当遇到较多块石时，沉放难度较大，施工质量难以满足设计要求。方案 2：钢筋砼小沉井与抛石相结合防冲方案，每延米建安费约 1.5万元。该方案拟在现有沉井外侧加设 6.0m 护坦，护坦外口顶面高程2.18m，护坦外侧设有小沉井防冲刷保护。小沉井采用预制件，其断面120120500cm，沉井底高程-3.32m
6、。井内安放砼预制块及块石混合料，其上部灌注砼、埋插筋，通过沉井顶部浇筑连系梁，与护坦拉梁、锚梁等构成护坦整体防冲结构。在沉井外侧抛填大块石进行水平保护，抛石底高程为-1.2m，底宽 5m。该方案的优缺点分析。优点：施工技术较为成熟，施工较方便，投资较小。缺点：施工中沉井间接缝较难解决，防冲效果较差。 方案 3：钻孔灌注桩连续墙与抛石相结合方案，每延米建安费约 3.6万元。该方案拟在现有沉井外侧加设 6m 护坦，护坦外口顶面高程2.38m，护坦外侧施钻桩径 80cm 的钻孔灌注桩连续墙，桩长 11m。连续墙内侧采用高压水泥旋喷桩作为防渗墙，旋喷桩桩径为 50cm，桩长 5m。在钻孔灌注桩外侧抛填
7、大块石进行水平保护，抛石厚 2.0m，底宽 5m。该方案的优缺点分析。优点：结构整体性和防冲效果好；维护工作量少；施工质量较为可靠。缺点：工程投资大。 方案 4：安放扭王块水平防冲，每延米建安费约 1.2 万元。该方案拟在现有沉井外侧安放 6t 扭王块进行水平保 护，扭王块安放宽度 20m。该方案的优缺点分析。优点：施工方便，造价低。缺点：结构整体性及防冲效果较差；维护工作量大。 结论：方案 3 工程投资太大，不宜采用。方案 4 工程投资最小，但维护检测工程量大，也不宜采用。方案 1 和方案 2 均可行，但由于方案1 较方案 2 更为经济，且板桩桩间接缝比沉井更易解决，同时目前板桩施工经验丰富
8、，施工技术较为成熟，其施工速度比沉井施工快，故推荐采用钢筋砼板桩与抛石相结合方案。 方案优化：经进一步验算、优化形成最终的加固方案（见下图） 。 2、口门区下游段加固方案比选优化 口门区下游段上游堤防现状断面与上游段基本相同。但由于工程河段治理后，堤防前滩地最大冲刷比上游段要深 5.6m，导致下游的加固方案和上游有所不同，采用以下方案较为合理。 方案 1：钻孔灌注桩连续墙与抛石相结合方案，每延米建安费约 5.6万元。该方案拟在现有沉井外侧加设 6m 护坦，护坦外口顶面高程3.18m，护坦外侧为桩径 120cm 的钻孔灌注桩连续墙，桩长 20m。钻孔灌注桩排桩间隙处采用高压水泥旋喷桩进行加固，旋
9、喷桩桩径为 50cm，桩长 10m。在钻孔灌注桩外侧抛填大块石进行水平保护，抛石底高程为-2.0m，底宽 10m。该方案的优缺点分析。优点：结构整体性和防冲效果较好，维护工作量较少；投资较小。缺点：当遇到较多块石时，施工难度较大，施工工序较复杂。 方案 2：硬切割咬合桩连续墙与抛石相结合方案，每延米建安费约 10 万元。该方案拟在现有沉井外侧加设 6m护坦，护坦外口顶面高程 3.18m，护坦外侧采用进口 CD 全回旋套管机交错施钻咬合桩，桩径 120cm，桩长 20m。在咬合桩外侧抛填大块石进行水平保护，抛石底高程为-2.0m，底宽 10m。该方案的优缺点分析。优点：结构整体性和防冲效果好，维
10、护工作量小；塘前滩地块石层较厚时，无需清理块石可直接成孔，施工质量能够得到保证；施工速度较快。缺点：对施工机械要求较高；工程投资大。 方案 3：丁坝群水平保护方案，每延米建安费约 10 万元。该方案拟布设 8 座 100m 长的丁坝，丁坝坝面及坝坡采用厚 60cmC25 砼护面，坝顶宽 3m。丁坝上下游坝坡脚设有 60cm 厚 C25 钢筋砼护坦。上下游护坦外侧沿丁坝坝身分区段进行坝脚防冲保护，靠近坝根区段采用 8m 长钢筋砼灌注桩防冲，坝头防冲结构为桩径 30m 长钻孔灌注桩连续墙，坝身中间过渡段采用 15m 长钻孔灌注桩连续墙防冲。该方案的优缺点分析。优点：工程投资最小。缺点：丁坝坝头容易
11、损毁，防冲效果相对较差，维护工程量大。 结论：虽然方案 3 造价比方案 1 略微偏低，但丁坝坝头容易损毁，维护检测工程量大，堤防运行管理工作量大，该方案不宜采用。方案 1和方案 2 结构整体性和防冲效果好，但方案 1 每延米工程投资较方案 2少 4.4 万元，故推荐采用钻孔灌注桩连续墙与抛石相结合方案。 方案优化：经进一步验算、优化形成最终的加固方案（见下图） 。 口门区堤防加固实际方案工程试验 在加固方案现场试验中，口门区上游试验段采用了钢筋砼板桩与抛石相结合方案，口门区下游试验段采用了钻孔灌注桩连续墙与抛石相结合方案。 上游试验段板桩施工顺序：围堰表层泥夹石挖除板桩施打C25钢筋砼护坦土方
12、开挖块石混合料回填表层块石理砌。板桩采用工厂化预制，二点法起吊，沉桩施工采用定位架定位、激振法冲沉；沉桩设备为日立 550 型履带式挖掘机配置高频激振头，遇有较硬砂土层时，加以水冲法辅助，即以人工顺板桩凹槽插入水管高压冲水辅助沉桩。从施工效果看，除个别桩位因地层孤石而出现偏移外，其余板桩垂直缝隙都能控制在 2cm 之内，均能达到设计要求，证明该加固方案是合理可行的，施工工艺有一定的推广价值。 下游试验段施工顺序：围堰挖除表层泥夹石1200 钻孔灌注桩1000 高压水泥旋喷桩C25 钢筋砼护坦块石混合料回填表层块石理砌。1200 钻孔灌注桩采用 10 型钻机，正常情况下每台钻机每天成桩 1 根；钻孔采用回旋钻成孔，遇到障碍时换冲击成孔，或先小钻头钻进到设计桩底高程，再以回旋钻扩孔成孔；从施工效果看，除少数 120灌注桩因地质条件造成桩位偏差，大部分灌注桩均能达到设计要求。高压水泥旋喷桩采用三重管旋喷桩机施工；从施工效果看，经检测的桩径和强度均能满足设计要求，并与前排灌注桩接缝较为严实，证明该加固方案合理可行。 结束语 口门区堤防加固方案是京杭运河第二通道和八堡船闸建设可行性的重要组成部分。口门区堤防加固方案通过比选和工程试验验证，具有充分的可行性、合理性、经济性和施工可操作性，对项目的可研报批和实施将起到至关重要的作用。 （作者单位：杭州市港航管理局）
