关于航道边坡开挖中稳定问题的探讨

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摘 要：本文以劳龙虎水道航道整治工程三角围裁弯工程为例，对航道边坡开挖施工中保证堤围、边坡的安全稳定措施进行了论述。

关键词：边坡 开挖 安全 稳定

航道边坡开挖是航道整治施工中的一道关键工序，稍有不慎，易危及堤围及其他构筑物的安全。所以在施工中应选取合理的施工方法，并加强施工过程中的动态监测，确保边坡开挖质量。

1.工程地理环境

劳龙虎水道位于广东省江门市新会区境内，由劳劳溪、龙泉海、八宝水道和虎坑水道连接而成，全长15.5km，是珠江三角洲“三纵三横”千吨级骨干航道网的组成部分，从银洲湖港口群及潭江水道经劳龙虎水道进入西江，再经莲沙容水道可达广州港，是连接珠江三角洲的东、中、西部的一条重要航道。

劳龙虎水道堤防附近的地势较低，为冲积平原，由于西江、潭江的泥沙逐步向外堆积，使珠江三角洲不断向外海推进，并形成一较厚的冲积层覆盖层。三角围裁弯工程段所处地段大部分是农田、鱼塘，地面高程大部分在0.00～-1.00m（珠江基面）之间，场地普遍分布软土层—淤泥、淤泥质土，淤泥层厚度多达20多米。

2.设计情况

劳龙虎水道航道整治工程的建设规模从虎跳门水道的狗尾山至虎坑口全长15.5km，按内河三级航道整治标准建设，设计通过能力满足2020年水运量的1500万t，航道尺度为水深4.0m，航宽50m，最小弯曲半径330m，通航净空10m，裁弯段的航道宽度为65m，通航1000吨级内河机动驳，兼顾港澳航线船型，设计船型为国标《内河货运船舶船型主尺度系列》中Ⅲ级航道的船型。

劳龙虎水道航道整治工程主要内容由裁弯拓宽工程、护岸工程、炸礁工程、清散石工程、疏浚工程、航标工程及交叉工程等组成。三角围裁弯工程位于龙泉海的进口段，是劳龙虎水道航道整治工程的重点难点，工程内容包括筑堤、护岸、航槽开挖、锁坝工程。

三角围裁弯工程按弯曲半径为330m、通航宽度为65m、通航水深为4m的航道平面尺度设计，设计右岸按江（门）新（会）联围Ⅱ级水利堤围标准修筑新堤，左岸保留旧堤的一段长约183米进行护岸，旧河道用锁坝进行封堵。新筑堤长1015 m，堤围结构采用均质土堤，堤顶宽为8.0m，堤顶标高为4.60m，堤前迎水坡为1∶3，背水坡为1∶2。堤前平台标高为+0.5m、宽12m。航槽边坡比为1∶5，采用模袋砼护坡，抛石压脚结构。航槽设计底标高-5.0m。

新筑堤围由于地质条件太差，地基淤泥层较厚，在软土地基上筑堤，将发生较大沉降，为加速地基的固结过程，提前完成土堤沉降，设计土堤基础采取设置竖向塑料排水板进行处理并铺设0.5m厚排水砂垫层，塑料排水板插入淤泥层的厚度为15～20m。堤基利用土堤自重作预压。

3.施工方法

由于三角围裁弯工程新筑堤围是在软土地基上填筑的，在施工中保证堤围的安全是关键。航槽开挖首先要考虑到堤围的安全。因此设计要求在堤围填筑完成后经过沉降稳定且地基固结度达到80%以后才能进行航槽开挖，并对大堤的安全进行监控观测。

三角围裁弯工程新航槽从新筑堤围和旧堤之间穿过，航槽设计底标高-5.0m，宽度65m，边坡1：5。经过多方论证，在保证堤围安全的前提下，三角围裁弯段先利用新堤和旧堤所形成的围堰先采取陆上开挖的方法进行边坡、航槽开挖，然后破除两头的旧堤进行水下开挖。陆上开挖的部分主要是三角围裁弯段中间部位的原旧堤位置在设计断面1∶5边坡坡脚线以外的，旧堤离边坡开挖线较远，可以采用陆上开挖。两头由于旧堤在设计断面1∶5边坡线坡脚线以内，开挖此断面需要挖除旧堤，因此采取水下开挖的方法。

3.1陆上边坡开挖

陆上开挖采取挖掘机挖土、自卸汽车运卸土。根据设计要求的开挖断面，首先进行陆上1∶5边坡开挖，然后再进行航槽开挖。利用开挖部分田埂土在航槽中部修筑临时道路，该车道至少离开挖边坡坡脚棱体开挖边线3～5m外，以防运土车辆行驶对边坡的扰动。

为保证工程质量及进度，施工过程中边坡开挖采用分段、分层开挖方法。每间隔约50m划分为1个施工段，每层开挖深度不超过为1m，层与层之间间隔一定时间，一般不小于7天，以利于边坡稳定。施工采用交叉阶梯式流水作业施工，每个工作面边坡采用机械开挖，人工修坡、理坡相结合施工作业流程，当边坡开挖距设计标高150～300mm时，为防止原土松动且保证削坡平整，改用人工修坡。

3.2水下边坡开挖

水下开挖选用2m3抓斗式挖泥船挖泥、泥驳运输作业。边坡开挖采用阶梯形方法，施工过程中，遵循分段、分层施工的原则进行施工，分层厚度不超过1m。严格控制超深、超宽，防止出现漏挖、超挖现象。

3.3沉降及变形观测

在边坡及航槽开挖施工过程中，同时进行跟踪稳定监测，设立多个观测断面，观测大堤、岸坡沉降及变形情况。

观测频率：开挖期间及停工一周内，每天观测2次，以后每天观测1次。遇到特殊情况应增加观测频率。

开挖速率控制在沉降量不大于10mm/d，侧位移不大于5mm/d范围内，并以侧位移控制为主，施工中根据观测数据判断土移变化规律，调整开挖速率控制值。当监测结果不大于要求范围时，可以按原来的施工方法、施工强度和开挖顺序进行施工。

当监测结果超出允许范围时，应立即停止施工，加强观测，分析产生的原因，及时处理。并通知监理工程师、业主代表、设计代表到现场查看研究处理方案。

4.安全措施

根据三角围裁弯工程实施情况分析，航道边坡开挖施工要保证堤围、护岸、边坡的稳定安全，应采取以下措施。

4.1制定预防措施

施工前，详细了解工程地质结构、地形地貌和水文地质情况，对可能引起的滑坡和塌方体采用预防性的保护措施，并仔细检查边坡的稳定性。分析产生边坡失稳的原因，对易产生失稳的部位进行分析。边坡土体滑坡的产生一般是内外因素作用的结果，应及早预防，制定切实可行的措施，消除产生滑坡的外在因素。

4.2堤围岸坡稳定前提下方能开挖航道边坡

航道边坡开挖必须在堤围岸坡稳定的条件下实施。若新筑河堤尚未沉降稳定，边坡开挖势必影响到河堤的安全。劳龙虎水道航道整治工程三角围裁弯工程新堤是在经过塑料排水板处理的软土地基上填筑的，在新堤填筑过程中，堤基经过预压不断排水固结。堤围工程施工需要经历堤围工程填筑施工阶段和堤围稳定固结阶段。堤围稳定固结阶段，主要要进行的工作是堤围沉降稳定观测及固结强度和沉降量的测算。经过分析，此阶段要经历约8个月时间，堤基固结度达到 80%，新堤较稳定，此后才进行新航槽开挖和边坡开挖施工。

4.3边坡开挖速度和施工顺序控制

边坡开挖应从上而下分层分段依次进行，严禁掏挖。严禁在不稳定土体之下“偷岩”（无坡脚或负坡脚）作业。在挖方边坡上如发现有土体或导致土体向挖方一侧滑移的软弱夹层、裂隙时，应及时清除和采取相应措施，以防止土体崩塌与下滑。施工中应控制好开挖坡度，根据设计的坡度进行开挖，不得陡于设计坡比。坡度较陡也易使边坡失稳。开挖时先可以略缓于设计坡度，预留适当的余地，然后再慢慢修整到设计要求的坡度。施工中应定期测量校正开挖断面尺寸，陆上机械开挖应对边坡预留适当的余量，再用人工修整，这样避免机械开挖扰动下层土方，破坏边坡的坡度及平整度。

根据岸坡实际情况分段开挖，可避免大范围开挖使堤围岸坡受到扰动而整体失稳。分段开挖可以减小扰动的范围，保证其它护岸段相对稳定，并且其他相邻稳定段对开挖段起类似拱的作用，从而减小边坡滑动的危险性。

开挖速度应控制好每层开挖厚度，并且层与层之间应间隔一定时间稳定期，保证安全监控观测的数据证明沉降和变形没有发生较大的变化。

三角围裁弯工程航槽边坡采取分段、分层开挖方法，每间隔约50m划分为1个施工段，每层开挖深度不超过为1m，层与层之间间隔一定时间，因而有利于边坡稳定。

4.4及时远运弃渣

在土方开挖时，开挖边坡周边不允许堆载，挖土随挖随运走，开挖的土方应运至指定的卸区。因为弃土会对边坡产生压力，使边坡的稳定结构破坏。

4.5边坡开挖后应尽快进行防护

边坡开挖坡度形成后，对开挖好的边坡应及时进行防护，避免流水的冲刷而破坏。例如陆上边坡可先铺设土工布保护坡面。水下边坡铺设土工布后还应尽快进行碎石垫层、抛石或模袋混凝土等上层结构的施工，防止边坡被流水冲刷变陡而垮塌。

4.6做好排水设施

堤背后应设排水沟等排水设施排除积水，以免后方的积水对堤基产生侵蚀，积水还可能通过堤基砂垫层渗透。坡顶上平台不允许有积水，要做好排水设施，使雨水及时排走。坡面要平整，不能有坑洼。排水设施有两个方面的作用，一是防止水对坡面的侵蚀，二是防止积水下渗从而减少地下水的压力。

4.7坡顶上平台、坡面上应严禁重型机械行走

重型机械和运土汽车不允许在坡顶上平台行走，并且不能在坡顶、坡面堆载，否则会人为增加荷载使边坡失稳。行走的机械还会对边坡产生振动从而破坏稳定的机构。

4.8护坡结构层施工应遵循从下到上的施工顺序

护坡抛石、模袋混凝土等结构层施工应遵循从下到上的施工顺序，先坡脚后坡面，以利于边坡的稳定。护岸边坡分段分层开挖，每段边坡开挖到完成坡脚棱体基槽后，应立即进行抛石压脚，这样可以反压坡脚，提高边坡的稳定性，防止坡脚掏空后反压力减小造成的土体不稳。坡脚抛石棱体抛到设计要求后，再按照从下到上的施工顺序进行其他结构的施工。

4.9加强安全监控观测

在边坡和航槽开挖施工过程中，应对堤围和岸坡同时进行监控监测，根据实际情况设立观测断面，特别是地质、地形突变、软弱易滑动部位要设立，观测堤围、岸坡沉降及变形情况。当观测结果证明变形超过允许的范围时，应及时停止施工，分析产生的原因，针对具体问题进行处理。同时加大观测密度，如出现裂缝和滑动迹象时，立即启动应急预案，采取应急抢救措施。

5.结语

总之，要保证航道边坡开挖施工中堤围等构筑物的稳定安全，必须要熟悉了解工程实际情况，制定切实可行的施工方案，采取防止边坡失稳的措施，科学地组织施工，并加强施工过程中的动态监测，方能保证工程顺利完成。