城市水利工程河道边坡治理研究

刘佳

摘要：随着我国经济建设的发展，城镇建设规模的不断扩大，城市水利工程也占据着十分重要的作用。城市河道边坡整治工程是城市水利工程的重要组成部分，本文通过分析城市河道边坡问题的形成原因和影响因素，针对城市河道边坡治理过程中的重难点进行研究，分析质量安全控制要点，同时以实际工程案例作为参考，对工程实际指导起一定的积极作用。

关键词：城市河道 边坡治理 工程难点 控制要点

1、引言

城市河道整治工程是城市水利工程中的重要施工部分，具有十分重要的作用。而在城市河道整治过程中常常由于前期施工期间压实质量参差不齐造成堤身土层分布不均，或由于后期河道周边地段开发造成河道遭遇超出原设计使用期工况，最终导致河道坡面发生凹陷、滑坡、坍塌等病害^[1]。因此，针对城市河道边坡治理的研究尤为重要，治理好边坡不仅能保证河道防洪安全以及城市两岸人民的生命和财产，而且能改善河道周边环境，防止水土流失。

随着城市河流生态建设己经成为水利行业的一个新课题，城市河道的功能定位不再是简单的局限于防洪、除涝、航运、水调度等传统功能，而应注重多位一体、多功能融合，体现新时期的治水理念^[2-4]。如今大部分研究工作者对城市河道整治的重点放在城市河道边坡生态治理和修复上，而对河道边坡治理过程中所面临的重难点分析研究甚少。本文探究了城市河道边坡治理过程中的重难点并以此对相关质量安全控制要点进行了分析把控。

2、河道边坡侵蚀的形成原因及影响因素

2.1形成原因

河道边坡问题的形成原因主要分为四个方面：边坡的结构特性、水的作用、气候条件、风化作用和植被的影响^[5]。

边坡的结构特性	边坡结构是否稳定与其自身的结构紧密相关，在护坡构成结构体中，结构面是比较薄弱的部分，在边坡受到侵蚀过程中易形成软弱结构面，造成边坡失稳。
水的作用	水通过其自身特性，不仅对边坡形成重力压力，而且通过空隙渗人边坡内部，造成形成静水压力，使边坡膨胀，从而降低边坡的强度。
气候条件	主要包括降水、温差、冻融等因素。降水越大，边坡受到的压力越大；温差变化及冻融破坏了边坡内部结构的稳定性，使边坡不稳，表层脱落、坍塌等。
风化作用和植被的影响	使岩土体的裂隙增加，强度降低，同时易于地面水侵入，造成岩土体大面积脱落或崩塌等。

2.2影响因素

影响河道边坡稳定的影响因素为边坡坡度、边坡坡长、土壤硬度和降水^[6]。

边坡坡度	坡度与径流冲刷能力的关系为坡度越大，径流冲刷能力越强，侵蚀量也越大，但有一临界坡度，超过临界坡度，侵蚀量随坡度的增加而减小。
边坡坡长	在相同降雨条件下，坡长越长，径流量也越大，但当坡面达到一定长度时，水流由上坡侵蚀的泥沙量多，能量消耗大导致流速降低，对边坡侵蚀量减小。
降水	降雨量和降雨强度是坡面侵蚀、塑造坡面过程的主要外营力，坡面侵蚀量的大小与降雨量、降雨强度成正比。
土壤硬度	与土壤的渗透性、抗蚀性、抗冲性有密切关系，是影响边坡稳定的重要因素之一。

3、城市河道边坡治理的重难点

城市河道边坡治理过程中，除了要满足河道防洪度汛要求外，还要有生态景观等要求，而最大难点是城市河道临近周边建筑物，并且有很多地下管线、停车场占用岸边，施工环境错综复杂，导致护坡治理难度加大。

3.1满足防洪度汛要求，高防洪标准河道施工质量控制难度大

对于汛期雨量充沛的城市，一般工程在整个施工过程中可能会经历不止一个跨汛期施工，在汛期来临前要抓紧施工，工期紧张。在城市河道边坡整治过程中需要占用河道设置围堰进行施工，同时做好施工导流工作。当主汛期来临时，暴雨或大暴雨造成洪水泛滥，并且河流集雨面积大，汇流时间短，河水易暴涨暴落，容易造成内涝，洪水极易冲走施工机具及现场堆放的材料，严重时甚至可能造成人员伤亡事故，同时汛期降雨对基坑和围堰安全影响严重，工程施工防洪度汛压力大。

对于防洪标准高的河道，河堤土方填筑质量要求高。堤防土方填筑主要包括土料质量、碾压试验、进料方式、铺土厚度、填筑方法、超填量控制、结合面处理、碾压参数、压实度检测等多项控制要点。而在雨季施工期间对土料含水量的控制极为重要，使得本工程土方填筑质量控制难度大。

3.2基坑支护及降排水监控难度大

对于河道拓宽工程，基坑（槽）开挖需采取措施进行基坑支护，支护方式可采用锚杆（索）支护、钢板桩、灌注桩、微型桩+内撑支护、放坡开挖等多种措施进行河道防护和基坑支护，采用旋喷桩进行防渗处理。基坑支护措施大部分为隐蔽工程，其施工质量直接关系到施工期间基坑作业安全，也关系到工程实体质量，如基坑支护、开挖及降排水措施不当，极易发生边坡失稳滑动和基坑坍塌、涌水和渗透稳定等问题。因此，基坑支护是质量安全控制的重难点。

3.3河道边坡治理范围内周边建筑（构）物、各种管线较多

处于高度建成区的城市河道临河建筑物密集包括民房、写字楼、酒店、银行、商场、厂房、学校等；同时还有多处临河或跨河重要构筑物，包括多处高压电塔及多座跨河桥梁；对于周边年代较早的修建民房，基础较浅，基底为杂填土，淤泥埋深浅、地下水位高，基坑（槽）开挖和降排水施工易造成周边地面沉降、建（构）筑开裂，周边建（构）筑物保护难度大，施工过程中对周边建筑物路面位移和变形监测是重点。

城市河道沿线一般有大量沿河、跨河管线，包括给排水管线、燃气管线、电力管线、通信管线等，管线保护（迁改）工作量大。并且由于规划及历史原因，部分管线埋深和走向不明，现有的管网探测设备也难以准确探明其准确位置。基坑（槽）开挖过程中容易挖断地下管线，导致管线损坏甚至造成事故，地下管线保护难度大。

3.4施工区域位于密集建成区，交通疏解难度大

城区域内居民区、工厂、商铺密集，兼有繁华商业街等，人流量大，且部分沿河现状道路极为狭窄，大部分河段不具备另行修建施工进场道路的条件，道路人、车流量大、交通特征各异，而在城市河道边坡整治过程中不可避免的占道施工，极易加剧交通拥堵现象，交通疏解工程需要在收集大量的基础资料和现状调研，如何科学、合理地制定疏解方案是重点，实施难度大。

3.5城市边坡治理生态景观要求

随着当今社会城市化和城市现代化步伐的加快，城市对水资源的依赖和水患可能给城市造成的灾难也越来越严重，因此，城市水环境的整治己经越来越被社会各界所重视，人们也由传统的防洪、排涝的水利建设观念逐渐向建设安全、舒适、优美的生态水环境观念转变。河道生态护坡是在保证岸坡稳定和满足行洪要求的基础上，构建能透水、透气、生长植物的生态防护平台，以形成由高大乔木、低矮灌木、花草、水草、动物沿滩地、水体组成的良性河坡立体生态体系^{[生态护坡技术在河道应用]}。河道边坡常用的护坡形式有框格混凝土植草护坡、混凝土连锁块护坡、现浇混凝土护坡等。因此，护坡材料以及护岸形式的选择是重点。

4、工程实例分析

深圳市截流河综合整治工程通过新建截流河及对德丰围涌至四兴涌之间的现状9条河涌进行整合改造，形成截流河和南北连通渠环状水系，治理区域为松福大道以西、福永河以北至珠江口沿线约45km² 的大空港新城区范围，是一项涉及防洪（潮）排涝安全、水质保障、生态环境塑造的系统工程。本工程难点分析如下：

4.1工程施工受汛期位变化影响，防洪度汛安全压力大

本工程河道施工需要在河道中填筑围堰，利用导流管或导流渠导流。由于施工需跨越4个汛期，围堰、导流数量多，其位置随施工进展经常变化，安全监控难度大。现状河道淤积严重、弯曲狭窄，行洪不畅，汛期极易造成“大雨大淹、小雨小淹”状态，汛期台风带来的强降雨引发的洪水，势必会给工程施工进度、质量、安全造成不利影响，新建河道防洪标准高，合理的施工导流、围堰和河道堤防填筑的质量控制是重点（如图1）。

图1河道堤防土方填筑质量控制

4.2基坑支护及降排水监控难度大

本工程施工区域位于西部滨海平原台地区的伶仃洋东岸冲积海积区，拟建截流河、南连通渠和北连通渠河道堤防大部分位于流泥或淤泥层，承载力差，不能直接作为持力层，需要进行地基处理，在基坑开挖过程中，极易发生边坡失稳滑动和基坑涌水问题，一般需要采取水泥搅拌桩、灌注桩、抛石挤淤、挖除换填、预制管桩等措施进行防渗和支护（如图2），其施工质量直接关系到施工期间基坑作业安全，也关系到工程实体质量，是边坡治理的控制要点。

图2基坑支护示例

4.3施工影响范围内周边建筑（构）物、各种管线多

本工程施工区域紧邻福永、沙井街道建成区，截流河干流北段穿过沙井街道和一社区、民主社区等城市建成区, 根据现场踏勘，周边民房修建年代较早，基础较浅，基底为杂填土，淤泥埋深浅、地下水位高，基坑开挖和降排水施工易造成周边地面沉降、建筑开裂（如图3），周边建（构）筑物保护难度大。河道沿线有大量沿河、跨河管线由于规划及历史原因，部分管线埋深和走向不明，现有的管网探测设备也难以准确探明其准确位置。基坑（槽）开挖过程中容易挖断地下管线，导致管线损坏甚至造成事故（如图4），地下管线保护难度大。建筑物周边监测和地下管线物探是重点。

图3边坡开挖导致邻近房屋场坪开裂 图4供水管破坏导致涌水事故

4.4河道边坡整治结构断面型式多、突出生态及景观效果

本工程河道典型断面形式因地制宜，断面形式多样，根据功能结构、用地规划及服务人群的不同分为自然缓坡式、直立墙倒退式及梯台式（如图5），采用铰链式护坡砖、生态挡墙砖（自嵌式）、透水砼挡墙、格式生态护坡、框式生态挡墙、抛石护坡、草皮护坡等多种护岸形式，广泛应用环保型材料。工程措施与生态环境的有机结合，在保证河道行洪安全和河道护岸自身的结构安全的前提下，突出生态及景观效果是重点。

^{自然缓坡式断面}

^{退台式坡式断面}

^{梯台式断面}

图5 河道边坡经典断面

5、结论

本文基于城市河道边坡问题的形成原因和边坡稳定的影响因素分析，针对城市河道边坡治理过程中的重难点进行研究，分析质量安全控制要点。城市河道边坡整治过程中：（1）要满足河道防洪度汛要求，施工导流、围堰和河道堤防填筑的质量控制是重点；（2）基坑支护及降排水监控难度大，基坑的防渗和支护保证措施是控制要点；（3）施工影响范围内周边建筑（构）物、各种管线多，建筑物周边监测和地下管线物探是控制要点；（4）在保证岸坡稳定和满足行洪要求的基础上达到生态景观要求，护坡材料以及护岸形式的选择是控制要点。最后，通过深圳市截流河综合整治工程案例论证上述观点，对工程实际指导起一定的积极作用。

参考文献：

[1]马骥腾，苑蔡，成国保. 城市河道边坡病害成因分析及加固方案讨论[J].科技论坛, 2018(10)：17-19.

[2]染建国，陈文祥.河流生态系统的典型特征和服务功能[J].人民长江，2004(9):41-43.

[3]董哲仁.保护和恢复河流形态多样性[J].中国水利，2003(6):52-56.

[4]任贺靖.城市河道整治控制要素及生态护岸结构探讨[J].水科学与工程技术，2012(2):26-28. [5]刘省清.浅析河道工程中边坡问题形成原因及整治措施[J].水利水电，2017(12):119-120. [6]李海东，林杰，张金池等. 生态护坡技术在河道边坡水土保持中的应用[J]. 南京林业大学学报(自然科学版)，2008(32):119-123.

作者简介:

刘佳(1980-2--)，男，汉族，四川南充人，大专学历，现就职于深圳市深水水务咨询有限公司，主要从事水利工程、市政工程的河道治理、深基坑施工监理工作。