浦河治理工程二级坡设计方案研究

1 概述

常州市新北区浦河治理工程（万绥段）为江苏省“十二五”水利重点工程中小河流治理项目。高程4.50 m以下河道工程施工过程中对施工图设计方案进行了如下调整：对河道中心线进行局部偏移，并对河道线型进行平顺连接；为便于河道清淤，对河底进行局部拓宽，将原设计河道底宽4～10 m调整为7～10 m。由于河道两岸建筑物密集、河道东岸树木茂密难以全部迁移，而河口宽度有限，在高程4.50 m以下河道工程已施工完成的情况下，原施工图设计高程4.50 m以上边坡（简称二级坡）放坡条件困难，因此，针对实际情况，选择一种既能满足景观要求、又能确保边坡稳定的挡墙型式，是本次二级坡设计的主要工作。

1.1 工程简介

浦河地跨常州、镇江两市，是常州孟西地区的一条通江河道。本次治理工程实施的是浦河万绥段，即孟城闸以南200 m至万绥桥以南30 m的河段，中心线全长为3.39 km。本工程存在地基抗滑稳定和沉降变形、渗透变形及岸坡冲刷等问题，其中最主要的是渗透变形问题[1]。

本工程整治工程范围内保护人口11 400余人，保护面积及收益面积均为11.76 km2，具有较大的经济效益、社会效益和环境效益。提高河道的槽蓄和过流能力，增加岸坡的抗冲能力，减少因暴雨造成的洪涝灾害直接和间接损失，确保周边地区人民的生命、财产安全；增强河道岸坡稳定性，避免边坡坍塌，减少水土流失，有效减少河道清淤量；通过疏浚整治及两岸驳岸减少，防止天然土坡水土流失加剧河道淤积，消除引水瓶颈，达到灌溉自如的目的。

1.2 工程实际情况

工程区地处长江下游冲积平原上，地势平坦、开阔，地表完整性较好。现状河道岸坡基本为自然状态，河段大部分岸段无驳岸，无防护设施，边坡高程一般在5.00～7.00 m之间。河道存在的主要问题如下：常年引水带来的泥沙和两岸地下水较高的水位造成管涌引起的水土流失，现状淤积甚为严重，过流能力明显降低；河道年久失修，在水流、水位变动和暴雨冲淋等作用下，两侧岸坡多处坍塌，河岸稳定性逐年降低。

糖尿病在老年人群体中的患病率水平较高，当此类患者接受手术时，由于生理机能和抵抗力的下降，加之糖尿病合并症较多病情较重，麻醉管理较非糖尿病患者难度大，显著提高了围术期病死率水平。为了降低老年糖尿病手术患者的病死率水平，提高生活质量，必须重视围术期麻醉管理。为此，该研究选择该院2017年1月—2018年8月期间手术治疗的88例老年糖尿病患者为研究对象，按照随机数字表法将患者分为两组，对照组给予常规手术管理，研究组同时给予有效麻醉管理，观察比较两组患者围术期血糖检测值、血酮体阳性率和麻醉副反应发生率之间是否具有统计学意义，以保证麻醉效果和手术安全性。现将结果报道如下。

共建，也促进了诸多难点问题的解决。西江沿岸各市大力推进解决水上难点问题，取得明显进展。如肇庆、云浮市开展非法码头、水上餐饮设施和非法采砂的清理整治，取缔、拆解了一批非法码头和餐饮设施，打掉一大批非法采砂点，形成强大的威慑力。

因高程4.50 m以下河道工程的施工调整及其他多种原因，致使原施工图设计放坡开挖方案无法实施。因此，本文基于浦河治理工程施工过程中的实际情况，针对工程的难点，选取自嵌式挡墙边坡方案及格宾挡墙边坡方案进行对比分析，并基于边坡稳定性计算软件Slide软件进行二级坡稳定计算，完成本工程二级坡设计。

自嵌式挡墙主要由自嵌式挡土块、滤水骨料、锚固棒以及土工格栅（或锚杆）组成，是一种新型的拟重力式结构[2]。自嵌式挡墙结构属于柔性结构，通过锚固棒将挡土块连成整体，依靠挡土块块体、土工格栅（或锚杆）承受荷载以实现结构稳定。

1.5 统计学分析 运用SPSS 17.0统计软件对数据进行统计学分析。以宫腔镜诊断的粘连程度为金标准。计数资料以[例(%)]表示，数据比较采用χ2检验。分别以超声综合评分法评分S≥轻度、S≥中度、S≥重度为不同研究终点分组进行受试者工作特征曲线(ROC)分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 二级坡设计

浦河治理工程原河口较窄，征地拆迁限制导致规划河口宽度小，工程场地岸坡土质较差，因此选择合适的边坡方式是十分重要的。针对浦河工程两岸房屋密集，大型施工机械难以进入施工区，选择施工简单、稳定性较好的自嵌式挡墙和格宾挡墙两种边坡型式进行对比设计。

2.1 自嵌式挡墙边坡结构

本工程河道岸坡①-2层素填土、②层粉质粘土、③-1层粘质粉土均可作为护坡持力层。①-2层素填土或②层粉质粘土性状较好，可作为护坡及护岸小挡墙的基础持力层，当护坡及护岸挡墙基础置于③-1层粘质粉土上时，宜进行地基处理或在结构上适当采取措施。

本工程中挡土块采用C30混凝土，挡土块与回填土之间铺设30 cm宽级配碎石以作为排水骨料，在碎石与填土间铺设土工布形成反滤层，土工格栅（或锚杆）作为挡土块与回填土的连接体将三者形成抵抗动静荷载的整体，使挡墙达到整体稳定的效果。

挡墙结构示意图（见图1～2），其中图1为采用土工格栅方案，图2为采用锚杆方案。

  

图1 自嵌式挡墙（土工格栅）结构示意图

  

图2 自嵌式挡墙（锚杆）结构示意图

针对本工程河道土质较差、地下水位较高等特点，自嵌式挡墙边坡方案具有以下优点[3]：墙体自身重量轻，对地基基础承载能力要求不高，仅需采取简单的基础处理措施；施工工艺采用干垒成墙，挡墙有较强的透水率，能有效减少墙后地下水对挡墙稳定的影响；墙后土工格栅或锚杆的设置，使挡墙发生位移与沉降的过程中能不产生明显的应力集中；墙后碎石层在荷载作用下，自身会调节适应变形，释放、消减荷载，使墙体结构不易破坏，同时在挡墙受水流冲刷时，碎石层亦可适当调节，吸收波浪能力，减少对挡墙的冲击力，提高挡墙的整体稳定性。

本工程采用边坡稳定性计算软件Slide作为计算工具，该软件是一款评价岩质或土质边坡安全系数或者失效概率的二维极限平衡程序，可使用自动搜素方法寻找圆弧或非圆弧滑动面，具有考虑多种材料模型，进行边坡稳定性概率分析、敏感性分析以及有限元地下水分析等特点。

2.2 格宾挡墙边坡结构

本工程中，格宾挡墙填充材料选用花岗岩，花岗岩重度要求为26.50kN/m3，格宾体整体重度需达到18kN/m3，每层投料厚度控制在300 mm以下，用小碎石进行密实，并调整箱体外形，外侧填充石料，表面进行人工或机械砌垒整平，石料间互相搭接。

格宾挡墙是指将符合粒径、重度要求的石料填入柔性格宾网中达到一定孔隙率的格宾网箱逐层砌筑的一种新型的柔性挡土构筑物[4]。格宾挡墙主要用于河流陡峭岸坡的保护，泥石流的治理，山体滑坡的治理，公路、铁路路基的防护。

二是实施组织优化方略，推进水资源一体化管理。鉴于水资源的流动性、循环性和基础性等特征，将隔断的水连接起来，推进涉水事务一体化管理。基于流域水资源合理配置，完善流域一体化管理；按照统筹城乡、以城带乡的要求，积极推进城乡供水统筹管理。加强水管理部门内部、水管理部门同环保、城建等部门的协调，进一步提高水资源管理的一体化水平，从短期来看，推进建立水资源统一管理机构；从长期看，建立资源环境一体化管理机构，从根本上改变水资源管理分散和割裂的局面，改善水资源的总体功能。

  

图3 格宾挡墙（锚杆）结构示意图

  

图4 格宾挡墙（无锚杆）结构示意图

格宾挡墙边坡方案在本工程中的运用有如下优势：格宾挡墙对地基处理要求较低，当地基产生不均匀沉降或墙后填土产生变形时，格宾笼网箱结构具有较强的适应性调整，自身可达到新的平衡，保证结构整体稳定性，避免遭到破坏；网箱内填充物中存在空隙，墙后地表水渗入土体后可通过网箱较快排出，可减少墙后地下水压力影响；施工工艺采用装配式施工，就地取材，按设计要求和施工规范连接组装，施工方便快捷。

3 二级坡稳定复核计算

基于极限平衡法原理的边坡稳定计算方法有Morgenstern-Price法、Bishop法、Janbu法等。本工程采用Morgenstern-Price法，该方法具有计算滑面形状任意，计算稳定系数值可靠程度高等特点。计算中将土条分很细，根据微土条上的作用力及力的作用位置可建立土条的力平衡方程，从而建立微分方程及力矩方程[5]。

住宅小区不宜一概硬化，设计尽量选用可渗透地面，给大地以透水透气的余地，不仅可以蓄积大量的雨水，缓解城市的“热岛效应”，改善环境质量，同时也可以缓解对城市下水管网和污水处理管网的压力。小区绿化和水体也要综合考虑，不是仅仅满足于政府部门要求的最低绿化率，还要对植被的性能加以了解应用，如在建筑环境中，使用体态高大的乔木遮挡冬季寒风，行植阔叶树可在夏天遮阳，大中小乔木与灌木相结合可降低噪声。这不仅可以改善小区的微气候，还可减少热岛效应，改善局部气候。

3.1 自嵌式挡墙边坡稳定计算

由上述基本方程，根据地勘资料，对自嵌式挡墙断面进行边坡稳定计算，计算工况分为正常工况与地震工况。地下水位取地面以下1 m，地面设计荷载房屋密集处考虑40 kN/m2，水平地震系数取0.1g。

从表2可以看出，当墙后荷载较小时（如断面E），不设置锚杆的情况下，边坡能满足整体抗滑稳定要求；当墙后荷载增大至50 kPa时（如断面D），则需通过设置M30砂浆锚杆以提高边坡的整体抗滑稳定性。

计算时地质资料选用地面高程较高且土层相对较差的断面进行计算，护岸断面结构（见图1～2），护岸断面模型（见图5～7），其中护岸断面A墙后填土高程7.80 m，护岸断面B及C墙后填土高程8.50 m。计算结果见表1。

格宾挡墙断面根据现场情况可分为两种断面：①当墙后房屋较多、墙后荷载较大时，在挡墙箱体内部设置混凝土圈梁与构造柱，墙后设置入土深度7 m的M30砂浆锚杆，锚杆外露段锚筋插入混凝土圈梁中，通过M30砂浆锚杆将格宾挡墙与墙后土体连接形成一个整体，从而提高边坡整体稳定性（见图3）；②对于墙后荷载较小时，可取消锚杆、圈梁与构造柱，仅设置格宾笼（见图4）。

从表1可以看出，断面A采用锚杆加固，其边坡稳定抗滑安全系数大于规范规定的允许最小安全系数，整体抗滑稳定满足要求；而当墙后填土高度或墙后荷载增大后，其边坡稳定性较差，如断面B成果；断面C与断面B的区别在于采用了土工格栅加固方式，其计算结果显示，只有在墙后无荷载工况下，方能满足稳定要求。

  

图5 断面A结构图（锚杆）

  

图6 断面B结构图（锚杆）

  

图7 断面C结构图（土工格栅）

 

表1 自嵌式挡墙边坡整体稳定计算成果表

  

断面A断面B√√√√√√√√断面C正常地震正常地震正常地震√ √√ √√√√1.49 1.18 1.30 1.06 1.35 1.11 1.20 1.05 1.20 1.05 1.20 1.05

3.2 格宾挡墙边坡稳定计算

格宾挡墙断面计算工况同自嵌式挡墙，地面荷载根据现场情况，分别选取20 kN/m2与50 kN/m2。护岸断面（见图3～4），护岸断面模型（见图8～9）。计算结果见表2。

2.1 问卷回收情况 调查医疗机构共113所，其中省市级医院24所，区级医院21所，社区卫生服务中心/乡镇卫生院等46所，民营医院22所。发放调查问卷759份，有效回收689份，问卷有效回收率90.8%。其中省市级医院164份，占23.8%；区级医院154份，占22.4%；社区卫生服务中心/乡镇卫生院等239份，占34.7%；民营医院132份，占19.2%。

  

图8 断面D结构图（锚杆）

  

图9 断面E结构图（无锚杆）

 

表2 格宾挡墙边坡整体稳定计算成果表

  

正常地震正常地震 断面D √√断面E √√√ √1.35 1.10 1.46 1.14 1.20 1.05 1.20 1.05

3.3 方案对比

针对自嵌式挡墙和格宾挡墙的结构形式和稳定计算结果进行对比分析，主要结论如下：

加强环保工程管理体系的构建，从以下几方面进行：（1）要加大国家宏观管理力度，制定与环保相关的法律法规，给予环保工程建设一定的制度性保障，彰显出法律效应；（2）能源企业要加强与社会环保部门之间的联系，尤其在生产和原材料等方面，要加强节能、环保手段的应用，确保良好的节能环保效果[2]；（3）能源企业还要加强环保设备的购进，确保水资源良好的净化效果；（4）在制定环保监督和管理标准时，要将环保理念充分体现出来。而且工程监管部门要加强监管队伍的构建，严格监督和管理施工全过程。

（1）本工程二级坡的调整是在河道中心线调整后，4.50 m高程以下护坡已完成施工的情况下进行。因4.50 m高程以下护坡采用的是格宾护坡，为考虑到工程整体协调性，选择了同为格宾材料的格宾挡墙方案；

（2）相对于自嵌式挡墙，格宾挡墙施工更为方便，填筑石料可就地取材，工程施工速度快，后期养护简单；

（3）根据表1与表2的结果，格宾挡墙方案边坡的稳定性较好，尤其是当墙后荷载增大至50 kPa时，格宾挡墙方案边坡安全系数较自嵌式挡墙方案仍有较大余度。

35例对照组:年龄[上限65岁、下限39岁、平均值(53.79±2.68)岁],男女之比为20:15,病程(3.28±0.60)年。

（4）自嵌式挡墙方案工程总投资255.04万元，格宾挡墙方案工程总投资211.83万元，从方案工程量及投资方面考虑，格宾挡墙方案的造价及维护费用更低。

因此，本文选择格宾挡墙的边坡结构形式，作为浦河工程二级坡的设计方案。

4 结语

浦河治理工程具有土质条件差、规划河口断面小、部分河段两岸房屋密集等特点，本文针对自嵌式挡墙和格宾挡墙两种适合于本工程二级坡的护岸形式，从结构形式特点及稳定计算分析结果，格宾挡墙在结构稳定、施工工艺、工程投资等方面具有明显的优势，最终选择格宾挡墙边坡形式作为本工程二级坡设计方案。方案实施后，格宾结构与周围生态环境紧密结合，边坡整体稳定性良好，在历次暴雨袭击中，能够较好的保护河道岸坡、减少水土流失。

参考文献

[1] 闻 锐.浦河治理工程关键技术问题分析[J].江苏水利，2014（S1）：4-6.

[2] 李 娜，杨冬君，刘 菲，等.面向生态功能的自嵌式植生挡土墙应用研究[J].人民长江，2010，46（11）：85-88.

[3] 郭军辉，徐 剑，程卫国.自嵌式植生挡土墙在水环境中的应用[J].水利水电技术，2008，39（9）：1-3.

[4]胡志超.生态格宾挡墙技术在苏北运河整治中的应用[J].中国水运，2011，11（3）：133-135.

[5] 殷宗泽，王保田，余湘娟，等.土工原理[M]. 北京：中国水利水电出版社，2007.

[6] 胡伟珍，韩 林.格宾挡墙在水利工程中的应用[J].水电与新能源，2016，（5）：26-29.

[7] 黄奕龙.日本河流生态护岸技术及其对深圳的启示[J].中国农村水利水电，2008（10）：106-108.