張軍濤

（上海城投航道建設(shè)有限公司，上海200092）

1 工程概況

大蘆線二期航道（大治河段） 位于上海浦東地區(qū)，起于黃浦江，止于大治河?xùn)|閘，與大蘆線航道一期（臨港新城段）工程共同稱為大蘆線航道工程，其直通自貿(mào)區(qū)， 是洋山深水港船運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)河航道的重要通道，為優(yōu)化上海港集疏運(yùn)體系，推動(dòng)長(zhǎng)三角地區(qū)高等級(jí)航道網(wǎng)的快速發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。

圖1 一環(huán)十射規(guī)劃示意圖

大治河段航道順直， 現(xiàn)狀平均水深在3.0～3.5m左右，河道面寬約102～108m，就航道本身?xiàng)l件已達(dá)到Ⅳ級(jí)航道要求， 但航段內(nèi)跨航道橋梁只能基本滿足Ⅴ級(jí)航道的要求。 根據(jù)《上海市內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展規(guī)劃》（修訂報(bào)告）、《“一環(huán)十射”航道水系藍(lán)線規(guī)劃（浦東、南匯、閔行）》和《上海市“十二五”內(nèi)河高等級(jí)航道建設(shè)規(guī)劃》，大治河在大蘆線航道整治二期工程中規(guī)劃為III級(jí)內(nèi)河航道［1］，水務(wù)藍(lán)線與航道規(guī)劃藍(lán)線一致，標(biāo)準(zhǔn)段藍(lán)線寬度102m。

2 航道斷面選型

航道斷面與駁岸結(jié)構(gòu)型式有著密切關(guān)系， 也是內(nèi)河航道整治工程的核心要素之一［2］。 航道斷面應(yīng)根據(jù)工程所處位置因地制宜， 還需充分考慮通航船型、防洪排澇、建設(shè)投資、社會(huì)綜合效益等多種因素。本工程主要位于上海浦東新區(qū)， 沿線居民及工礦企業(yè)較多，征地拆遷難度較大。 根據(jù)交通部下發(fā)的《長(zhǎng)江三角洲高等級(jí)航道網(wǎng)建設(shè)有關(guān)技術(shù)問題的暫行規(guī)定》交水發(fā)［2005］27 號(hào)要求，對(duì)于城鎮(zhèn)、沿岸居住人口密集或土地資源缺乏的限制性航道岸坡， 推薦采用直立式護(hù)岸型式；對(duì)于土地資源缺乏，同時(shí)航運(yùn)繁忙、船舶多的航道岸坡，應(yīng)優(yōu)先考慮采用直立式與斜坡式組合的護(hù)岸型式，減少船舶撞擊損壞的概率。

圖2 航道斷面示意圖

直立式護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)單， 截面過水?dāng)嗝嫦禂?shù)大，對(duì)航行阻力較小，有利于提高船舶通航能力，且能減少征地，但純直立式護(hù)岸斷面工程投資較大。斜坡式護(hù)岸結(jié)構(gòu)對(duì)地基的適應(yīng)性較強(qiáng)， 投資較直立式護(hù)岸更經(jīng)濟(jì)。 但隨著上海建設(shè)國(guó)際航運(yùn)中心的全面推進(jìn)， 在本工程的整治疏浚及沿線跨河橋梁的改擴(kuò)建后，本航道的通航能力將得到較大提升，屆時(shí)大型機(jī)動(dòng)船舶迅猛增加， 必將對(duì)岸坡造成更加嚴(yán)重的沖刷。 根據(jù)國(guó)內(nèi)已建航道實(shí)際通航情況來看，大噸位、大流量產(chǎn)生的船行波將對(duì)斜坡式護(hù)岸段造成較大影響，對(duì)通航安全構(gòu)成威脅。 若要及時(shí)修復(fù)，必將影響正常通航，且維護(hù)費(fèi)用較高，因此若采用純斜坡式的護(hù)岸結(jié)構(gòu)， 將對(duì)運(yùn)行期的日常管理及維護(hù)提出更高要求，而且后期費(fèi)用將不能有效控制。綜合考慮護(hù)岸結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性、后期可維護(hù)性及經(jīng)濟(jì)性，并結(jié)合本航道兩岸的實(shí)際情況， 推薦采用直立式與斜坡式組合的護(hù)岸型式。

由直立式與斜坡式組合的護(hù)岸型式形成的航道斷面，下部為梯形斷面，一般位于船行波影響范圍以下，不需構(gòu)筑防沖結(jié)構(gòu)；上部為矩形斷面，屬于硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)剛度大，避免護(hù)岸撞擊損壞。 該組合斷面型式的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)介于斜坡式梯形航道斷面和直立式矩形航道斷面之間， 且經(jīng)受了實(shí)踐工程的檢驗(yàn)，是一種相對(duì)經(jīng)濟(jì)、安全可靠的航道斷面型式。

3 護(hù)岸結(jié)構(gòu)選型

護(hù)岸結(jié)構(gòu)選型不僅關(guān)系到工程安全及投資，還影響工程的施工、使用及維護(hù)等各方面。 鑒于本工程沿線護(hù)岸幾乎全部新建，工程規(guī)模巨大，由于上海本地石料緊缺，所需的大量石料均需外購(gòu)，石料供應(yīng)不足將成為制約工程建設(shè)的重要因素，因此假如本工程采用漿砌塊石結(jié)構(gòu)，待航道全面開工后勢(shì)必造成石料采購(gòu)困難，因此綜合考慮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所需石料相對(duì)較少，且施工方法成熟，質(zhì)量容易控制，施工速度較快等優(yōu)點(diǎn)，本工程新建護(hù)岸推薦采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

圖3 護(hù)岸結(jié)構(gòu)比選

大蘆線航道作為浦東地區(qū)內(nèi)河骨干航道， 不僅需滿足航道標(biāo)準(zhǔn)， 還必須滿足行洪排澇的水利功能要求，因此需同時(shí)滿足水運(yùn)和水利相關(guān)規(guī)范的要求。在水運(yùn)工程相關(guān)規(guī)范中并未明確規(guī)定護(hù)岸設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與建筑物等級(jí)。 根據(jù)水利規(guī)范擬定本工程永久性護(hù)岸按3級(jí)水工建筑物設(shè)計(jì)。 根據(jù)GB50286—2013《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，堤防頂標(biāo)高為設(shè)計(jì)洪水位+設(shè)計(jì)波浪爬高+設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高度+安全加高值，即3.75+0.126+0.001+0.4=4.277m。 根據(jù)規(guī)范計(jì)算結(jié)果，堤防頂高程取4.277m既可滿足要求， 考慮周邊水系的堤防頂標(biāo)高及浦東片區(qū)整體水務(wù)規(guī)劃都是4.30m高程，因此本工程堤防頂高程取4.30m。

護(hù)岸頂標(biāo)高還取決于航道護(hù)岸功能和航道景觀、生態(tài)建設(shè)等要求。 根據(jù)JTJ300—2000《港口及航道護(hù)岸工程設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》，護(hù)岸頂標(biāo)高應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)最高通航水位加0.1～0.5m超高確定。 所以護(hù)岸頂高為3.2+（0.1～0.5）=3.3～3.7m。對(duì)周邊為農(nóng)田、人口較稀少的鄉(xiāng)村段護(hù)岸，因其對(duì)景觀要求稍低，平時(shí)周邊荷載也略小，故推薦采用剛性較大的一級(jí)式結(jié)構(gòu)，即A型護(hù)岸，其護(hù)岸頂標(biāo)高略高于計(jì)算值，取3.80m。 對(duì)周邊為居民區(qū)和工礦企業(yè)較為集中的岸段， 人口較密，荷載較大，為了減小護(hù)岸斷面，降低投資，同時(shí)增強(qiáng)護(hù)岸視覺效果，考慮將護(hù)岸設(shè)計(jì)為兩級(jí)式結(jié)構(gòu)，且要求兩級(jí)式護(hù)岸結(jié)構(gòu)具有安全可靠性、耐久性、生態(tài)性、景觀性等要素，所以設(shè)計(jì)中考慮將置于水中的一級(jí)墻體采用剛性較大的結(jié)構(gòu)， 增強(qiáng)護(hù)岸的防撞擊能力，二級(jí)墻采用較為環(huán)保的柔性生態(tài)結(jié)構(gòu)，即B型護(hù)岸，其第一級(jí)護(hù)岸頂標(biāo)高取3.50m。 在距離護(hù)岸前沿約3.3m的后方設(shè)置第二級(jí)擋墻結(jié)構(gòu)。

圖4 A型護(hù)岸

本航段隨著航道的整治拓寬， 航道內(nèi)船舶密度及船舶噸位均將大幅提高，在大噸位、大船舶流量產(chǎn)生的船行波和水流的反復(fù)沖刷下［3］，將使護(hù)岸前沿產(chǎn)生不同程度的沖刷進(jìn)而影響護(hù)岸結(jié)構(gòu)的安全，甚至因淘刷而使結(jié)構(gòu)坍塌， 因此一級(jí)護(hù)岸結(jié)構(gòu)的底板應(yīng)該設(shè)置在受船行波淘刷影響的范圍以下。

現(xiàn)根據(jù)《確定波浪對(duì)海、河建筑物與岸坡作用的技術(shù)規(guī)范》公式，計(jì)算控制船型90TEU（長(zhǎng)度、寬度、吃水分別為：72.7m×12.6m×2.8m）內(nèi)河集裝箱船舶在最低通航水位2.00m時(shí)的船行波要素值，可得船行波波高為0.58m，岸側(cè)船行波波高為0.85m，則一級(jí)護(hù)岸的底板高程應(yīng)設(shè)置在2-0.85＝1.15m高程以下， 設(shè)計(jì)取為1.00m高程。 由于航道在疏浚作業(yè)時(shí)不可避免存在一定程度的水平和垂直偏差， 加之船行波的反復(fù)沖刷，因此為了提高護(hù)岸結(jié)構(gòu)的耐久性，增強(qiáng)對(duì)水流的抗沖刷能力，將護(hù)岸底板前趾深度加深，其底部高程取為0.00m。 從航道底部-2.00m高程以1∶3放坡至1.00m高程，根據(jù)航道斷面的尺寸（面寬102m和底寬64m）可確定1.00高程的平臺(tái)寬度為10m。航道斷面具體布置如圖6。

圖6 航道斷面

4 地基處理

航道沿線地質(zhì)條件基本一致， 場(chǎng)地地層主要由粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土夾砂等組成。由于兩岸沖刷嚴(yán)重，護(hù)岸擋墻底部需坐落在淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層上， 其物理和力學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為含水量和孔隙比大，強(qiáng)度低，壓縮性很大，且滲透性很小。通過加寬底板的方式，雖能使擋墻滿足抗滑和抗傾的穩(wěn)定性要求， 但會(huì)使擋墻產(chǎn)生過大的沉降量或沉降差，導(dǎo)致?lián)鯄Φ装彘_裂甚至斷裂，因此需進(jìn)行地基處理［4］。 若采用水泥攪拌樁加固基地，雖能較大程度地提高地基的承載力， 但對(duì)提高抵抗水平向推力作用并不明顯， 而且水泥攪拌樁施工隊(duì)伍良莠不齊，質(zhì)量難以保證，因此在上海地區(qū)的航道整治工程中較少采用。 所以在人口較稀少的鄉(xiāng)村段推薦采用預(yù)制方樁，在人口密集的居民區(qū)和工礦企業(yè)段，推薦采用擾民程度較低的鉆孔灌注樁。

在對(duì)樁基進(jìn)行受力分析時(shí)， 樁承臺(tái)不僅要承受較大的豎向力，而且需抵抗較大的水平推力，加之樁基運(yùn)行條件復(fù)雜特殊， 長(zhǎng)期浸于水面以下， 受到水流、船行波、雨水等外界因素的共同影響，若考慮樁土共同受力，需要進(jìn)行專門的研究。上海市工程建設(shè)規(guī)范DGJ08-11—2010《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》“當(dāng)采用天然地基不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)， 可采用地基處理或樁基”，且規(guī)定“樁的設(shè)計(jì)宜按樁承擔(dān)基礎(chǔ)底面以上全部荷載確定。在有可靠分析依據(jù)及類似工程經(jīng)驗(yàn)時(shí)，也可考慮地基土與樁基共同承擔(dān)豎向及水平荷載”。SL379—2007《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定樁的根數(shù)和尺寸宜按承擔(dān)底板底面以上的全部荷載確定。 為確保工程安全， 本工程采用由樁基承擔(dān)底板底面以上全部荷載的計(jì)算方法。

5 結(jié)語

大蘆線二期航道整治工程采用直立式與斜坡式組合的護(hù)岸型式形成的航道斷面， 是綜合考慮上海地區(qū)土地資源缺乏、 征地拆遷難度大等因素， 從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多方面比選后確定的設(shè)計(jì)方案，不僅極大地提升了大治河的通航能力， 而且顯著提高了浦東地區(qū)的防洪排澇能力。 該航段的實(shí)施將為上海國(guó)際航運(yùn)中心提供便捷、高效、有競(jìng)爭(zhēng)力的內(nèi)河集疏運(yùn)服務(wù)，完善上海市及長(zhǎng)三角地區(qū)高等級(jí)內(nèi)河航道網(wǎng)建設(shè)。