CN110644427A - 一种不良地质条件下河道岸坡生态防护结构及清淤方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种不良地质条件下河道清淤方法及河道岸坡生态防护结构，包括拟清淤河段上游围堰、下游围堰，左岸、右岸支护桩，左岸、右岸回填块石，左岸、右岸挡墙下脱空部位的回填级配石料，左岸、右岸回填块石表层生态植物种植床，生态植物，河道清淤后回填的隔离层。本发明能够保证岸坡稳定，改善河道局部水生态，提高河水自净能力，延长污水治理周期，降低污水治理成本。

Description

一种不良地质条件下河道岸坡生态防护结构及清淤方法

技术领域

本发明涉及一种不良地质条件下河道岸坡生态防护结构及清淤方法。主要适用于城市河道岸坡地基处于不良地质条件时，通过设置生态防护结构，对河道黑臭底泥进行环保清淤，并在两岸岸坡种植生态植物，改善局部水生态，提高河水自净能力，延长河道污水治理周期，降低后期污水治理成本。

背景技术

城市河道既是防洪、排涝的通道，也是城市景观、生态系统的重要组成部分，还是实现人水和谐的重要纽带。正常的城市河道随着时间的推移和城市经济的发展，由于工业废水、市政污水和降雨期间河道两侧面源污染物的排入，以及人为倾倒垃圾或自然飘落在河道内的外源污染物不断沉积，导致城市河道底部受污染的淤泥层不断加厚，同时河道中水体的浊度逐渐变深变黑，即产生了黑臭淤泥和黑臭水体。黑臭水体一方面会毒害水生生物，另一方面会污染河道周边空气。此外，淤泥淤积还会引起河道过水断面减小，导致河道防洪能力下降。故当城市河道产生黑臭淤泥淤积后，必须及时对河道进行环保清淤，恢复河道的正常功能。

如果城市河道岸坡地基的土质为淤泥或淤泥质土层等不良地质条件时，在清除河道黑臭淤泥时，极易引起河道两岸岸坡的失稳、坍塌、沉陷等破坏。清淤过程导致河道两岸岸坡失稳、坍塌、沉陷等破坏的主要因素如下：

(1)沿海、沿河城市内的河道及两岸岸坡的地基，多为海洋环境沉积相、大陆环境沉积相，其地质层多为淤泥或淤泥质土等不良地质土层。淤泥或淤泥质土的渗透力差，压缩性高，抗剪强度低，触变性强，受到外界扰动时，极易产生触变或液化，引起河道两岸岸坡失稳、坍塌、沉陷等破坏。

(2)沿海、沿河城区内的河道两岸岸坡的挡墙基础薄弱，多为堆土筑堤或堆石筑墙兴建，很多挡墙的基础处于抛石体上，抛石体的下部土层为淤泥质地层，河道两岸挡墙的安全系数低，在河道清淤过程中，受外力作用，河道两岸岸坡易发生失稳、坍塌、沉陷等破坏。

(3)河道底部及河道两岸岸坡基础土质为淤泥质土，在排水清淤作业过程中，岸坡坡脚处流动的淤泥会将岸坡处起稳定阻滑作用的土方带走，导致河道两岸岸坡抗滑安全系数降低，易造成河道两岸岸坡失稳、坍塌、沉陷等破坏。

(4)城区河道采用干式清淤法时，需在清淤河段上游、下游修筑围堰，并排干围堰之间的河水。排水过程中，河道内水位下降，引起河道两岸岸坡土体内的渗流力增大，作用在岸坡上的下滑力增加，抗滑力减小，抗滑安全系数逐渐减小，容易引起河道两岸岸坡失稳、坍塌、沉陷等破坏。

(5)机械清淤过程中，机械挖斗在淤泥中的插入及提升或高压水枪的水力冲击，会导致稀淤泥的起伏回落，河道两岸岸坡就会受到淤泥泥浆冲击力和负压拖拽力作用，可能导致河道两岸岸坡失稳、坍塌、沉陷等破坏。

上述因素均可能造成河道两岸岸坡失稳、坍塌、沉陷等现象，因城市河道两侧建筑物密布，岸坡坍塌可能会导致河道两岸建筑物出现开裂等不安全现象，进而危及人员及财产安全，造成较大的经济损失。为此，针对不良地质条件的城市河道，在清淤前应合理设置可靠的支护结构，保证河道两岸岸坡稳定。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种不良地质条件下河道清淤方法，能够保证岸坡稳定，改善河道局部水生态，提高河水自净能力，延长污水治理周期，降低污水治理成本。为此，本发明采用以下技术方案：

一种不良地质条件下河道清淤方法，其特征在于包括以下步骤：

a、在拟清淤河段上游、下游填筑围堰；

b、在正常水位下，距岸坡一定距离处的河道内，由行走式打桩设备打入支护桩；

c、人工清除支护桩与岸坡之间的表层杂物及淤泥，在挡墙脱空部位回填级配石料，其余部分回填块石；

d、缓速排干拟清淤河段上游、下游围堰之间的河水，提供干式清淤条件；

e、采用清淤机械将拟清淤河段内的淤泥清除至设计高程；

f、在清淤后河道内回填隔离层并压实；

g、在支护桩与岸坡之间的回填块石表层设置生态植物种植床，并种植生态植物；

h、清除上游围堰，使清淤河段内水位恢复至正常水位；

i、保留本清淤河段下游围堰，作为下一清淤河段的上游围堰，循环上述步骤，进行下一河段清淤，以此类推，完成整个河道的清淤工作。

所述上游、下游围堰高度应满足对应施工期的挡水要求，并留有一定的安全超高。

所述上游、下游围堰断面应满足施工期的抗滑稳定性、抗倾覆稳定性及抗渗稳定性要求。

本发明另一个目的是提供一种基于上述清淤方法的不良地质条件下河道岸坡生态防护结构。本发明采用的技术方案为：

一种不良地质条件下河道岸坡生态防护结构，其特征在于，包括岸坡防护区、生态改善区；

所述岸坡防护区由支护桩、回填块石及回填级配石料组成，所述生态改善区由生态植物种植床及生态植物组成。

进一步地，所述支护桩由行走式打桩设备打入河道中。所述支护桩应在河道正常水位下打入，为河道岸坡提供抗滑力，防止河道岸坡发生失稳、坍塌、沉陷等破坏。

进一步地，所述回填块石位于支护桩与岸坡之间，回填厚度不小于30cm，并坡向于河道方向，与所述支护桩协同作用，防止河道岸坡发生失稳、坍塌、沉陷等破坏，所述回填块石还用于提供生态植物的种植平台。

进一步地，所述生态植物种植床层铺填在回填块石提供的种植平台表层。

进一步地，所述生态植物种植在所述回填块石表层设置的生态植物种植床中。

进一步地，所述生态植物用于改善河道局部水生态，提高河水的自净能力，延长河道清淤周期，降低后期清淤成本。

本发明的有益效果是：

(1)本发明合理地利用围堰划分清淤河段，利用支护桩及回填块石对岸坡进行安全防护；采取缓速排水提供干式清淤条件，避免了清淤施工过程中河道两岸岸坡失稳、坍塌、沉陷等破坏。

(2)清淤完成后在所述回填块石表层设置生态植物种植床，并种植生态植物，改善河道局部水生态，提高河水自净能力，延长河道污水治理周期，降低后期污水治理成本，并兼有景观效益。

附图说明

图1是本发明的平面布置示意图。

图2是支护桩施工示意图。

图3是支护桩施工完成后的基坑抽水示意图。

图4是回填块石及挡墙基础脱空加固示意图。

图5是生态支护结构实施及清淤完成后的典型示意图。

附图标记说明：1-1、上游围堰；1-2、下游围堰；2、支护桩；3、回填块石；4、回填级配石料；5、岸坡挡墙；6、生态植物种植床；7、生态植物；8、黑臭淤泥层；9、不良地质层；10、隔离层；11、杂填土；12、行走式打桩设备；13、抽排水设备；14、左岸、右岸房屋建筑；B、支护桩至岸坡挡墙距离；L、支护桩打入深度。

具体实施方式

下面详述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图5所示，本发明的不良地质条件下河道岸坡生态防护结构及清淤方法包括拟清淤河段上游围堰1-1、下游围堰1-2，左岸、右岸支护桩2，左岸、右岸回填块石3，左岸、右岸挡墙下脱空部位的回填级配石料4，左岸、右岸回填块石表层生态植物种植床6，生态植物7，河道清淤后回填的隔离层10。

所述支护桩2可采用松木桩、混凝土方桩、混凝土仿木桩或塑钢板桩等，支护桩2打入到河道中距离岸坡挡墙B位置，贯穿黑臭淤泥层8，并深入下部不良地质层9一定深度，为河道两岸岸坡提供支撑力，提高河道两岸岸坡的抗滑稳定性，防止河道岸坡发生失稳、坍塌、沉陷等破坏，支护桩打入深度根据拟清淤河道两岸岸坡稳定分析计算确定。

所述隔离层10可采用级配砂石料、黏土等材料并压实，隔离区10可将未清理的黑臭淤泥与河水隔离，防止底部黑臭淤泥污染河水。

所述回填块石3可采用抛石回填、理砌块石或浆砌块石等形式，回填块石3位于支护桩2与岸坡挡墙5之间，回填块石之前需清除表层杂物及淤泥，回填块石厚度不小于30cm，回填块石能够对拟清淤河道两岸岸坡坡脚提供保护，防止河水冲刷河道岸坡基础，并对河道岸坡基础地基起到盖重作用，防止河道岸坡挡墙与支护桩之间发生挤出破坏，此外，回填块石还为生态改善区提供种植平台。

生态改善区包括生态植物种植床6和生态植物7，生态植物种植床6设置于回填块石3表层，生态植物7种植于生态植物种植床6上，种植于生态植物种植床6上面的生态植物7可以改善河道局部水生态，提高河水自净能力，延长河道污水治理周期，降低后期污水治理成本，并兼有景观效益。

所述生态植物种植床6可采用人工浮岛、浮床、防冲处理过的营养土层等形式。

所述生态植物7可采用挺水植物、浮叶植物、沉水植物和水缘植物等。

如图2～图5所示，采用上述河道岸坡生态防护结构的施工方法，包括以下步骤：

a、在清淤河段上游、下游修筑围堰1-1、1-2，在正常水位下距挡墙5墙踵3m处的河道内打入支护桩2，优选的，支护桩施工时，左岸、右岸施工机械荷载不能超过15kPa。

b、排干围堰1-1、1-2之间河段内的河水，提供干式清淤条件，优选的清淤排水时，排水时间应大于24小时，并匀速排干。

c、清除挡墙5与支护桩2之间表层淤泥，优选的清理表层淤泥厚度不大于10cm。在挡墙5墙基存在脱空的部位回填级配石料4，并在挡墙5与支护桩2之间回填块石，优选的回填块厚度为30cm，拟清淤河段排水后干式清淤时应注意，在岸顶距离挡墙5m范围不准放置施工机械，5m以外路面荷载不能超过10kPa。

d、采用清淤机械将支护桩2之间的黑臭淤泥8清除至设计高程。清淤施工时应注意，严禁超挖，优选的如出现不可避免的施工误差导致超挖，则超挖不大于10cm；应分层逐步实施，并对河道两岸建筑物加强观测，如有异常，立即停止施工。

f、在清淤后河道内回填隔离区10并压实；

g、在支护桩2与岸坡挡墙5之间的回填块石3表层设置生态植物种植床6，并种植生态植物7；

h、拆除上游围堰1-1并清除上游围堰1-1底部黑臭淤泥，向清淤后的河道内缓慢放水，使河段内水位恢复至正常水位；

i、保留下游围堰1-2，作为下一清淤河段的上游围堰，然后重复步骤a～h，进行下一河段清淤。

本发明通过在拟清淤河道内打入支护桩并回填块石护脚后进行清淤作业，大大提升了清淤的效果及安全性，同时，在回填块石表层设置生态植物种植床并种植生态植物，改善了河道局部水生态，提高河水自净能力，延长河道污水治理周期，降低后期污水治理成本，进而提高了经济效益，并兼有景观效益。特别适用于两岸建筑物密集，地质条件不良的城市河道清淤工程。通过该方法清淤更加彻底，安全性高，避免了清淤施工过程中河道两岸岸坡失稳、坍塌、沉陷等破坏，减少了对城市河道两岸建筑物的不良影响。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，即凡依本发明所作的均等变化与修饰，皆为本发明权利要求范围所涵盖，这里不再一一举例。

Claims (8)

1.一种不良地质条件下河道清淤施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在拟清淤河段上游、下游填筑围堰；

b、在河道正常水位下，由行走式打桩设备在河道内打入支护桩；

c、人工清除支护桩与岸坡之间的表层杂物及淤泥，在挡墙脱空部位回填级配石料，其余部分回填块石；

d、缓速排干拟清淤河段上游、下游围堰之间的河水，提供干式清淤条件；

e、采用清淤机械将拟清淤河段内的淤泥清除至设计高程；

f、在清淤后河道内回填隔离区并压实；

g、在支护桩与岸坡之间的回填块石上设置生态植物种植床，并种植生态植物；

h、清除上游围堰，使清淤河段内水位恢复至正常水位；

i、保留本清淤河段下游围堰，作为下一清淤河段的上游围堰，循环上述步骤，进行下一河段清淤，以此类推，完成整个河道的清淤工作。

2.一种不良地质条件下河道岸坡生态防护结构，其特征在于，包括岸坡防护区、生态改善区；

所述岸坡防护区由支护桩、回填块石及回填级配石料组成，所述生态改善区由生态植物种植床及生态植物组成。

3.根据权利要求2所述的不良地质条件下河道岸坡生态防护结构，其特征在于，所述支护桩由行走式打桩设备打入河道中。

4.根据权利要求2所述的不良地质条件下河道岸坡生态防护结构，其特征在于，所述回填块石位于支护桩与岸坡之间，回填厚度不小于30cm，并坡向于河道方向。

5.根据权利要求2所述的不良地质条件下河道岸坡生态防护结构，其特征在于，所述回填块石表层用于提供生态植物的种植平台。

6.根据权利要求2所述的不良地质条件下河道岸坡生态防护结构，其特征在于，所述生态植物种植床层铺填在回填块石提供的种植平台表层。

7.根据权利要求6所述的不良地质条件下河道岸坡生态防护结构，其特征在于，所述生态植物种植在所述回填块石表层设置的生态植物种植床中。

8.根据权利要求6所述的不良地质条件下河道岸坡生态防护结构，其特征在于，所述生态植物用于改善河道局部水生态，提高河水的自净能力，延长河道清淤周期，降低后期清淤成本。

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