蘇州古城區(qū)涉河安全隱患風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及研究

俞峰，徐岱，張一偉，張明霞

（1.蘇州市河道管理處，江蘇 蘇州 215004；2.蘇州市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，江蘇 蘇州 215000）

1 研究目的

隨著我國水利事業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)于河道駁岸的安全、質(zhì)量要求逐漸地增加，城市老舊河道駁岸的質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的就需要對(duì)其整改，河道的整治與管理也成為人們的關(guān)注點(diǎn)之一[1-4]。作為東方威尼斯的蘇州，僅古城區(qū)護(hù)城河內(nèi)的“三縱三橫”主河道及平江、南園、閶門支流就有近40 km。隨著歷史歲月的變遷，河道兩側(cè)有著悠久歷史的古駁岸以及新中國成立后陸續(xù)建設(shè)的駁岸都暴露出一些安全隱患。根據(jù)《蘇州古城區(qū)涉河安全治理工作方案》《關(guān)于古城區(qū)涉河安全治理情況的調(diào)研報(bào)告》等文件精神，為掌握河道駁岸安全狀況，及時(shí)消除安全隱患，提升古城風(fēng)貌和城市品質(zhì)[5]。對(duì)古城區(qū)環(huán)城河以內(nèi)的32 條河道及山塘河，開展河道駁岸安全排查評(píng)估工作，通過對(duì)區(qū)域內(nèi)河道的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)，提出不同的整治建議。

2 河道安全現(xiàn)狀

通過前期的資料查詢、走訪調(diào)研，針對(duì)古城區(qū)涉河的安全情況總結(jié)了如下幾個(gè)特點(diǎn)。

2.1 駁岸建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低

古城區(qū)老舊駁岸眾多，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，大部分使用年限超過30 年。隨著材料老化，結(jié)構(gòu)性降低，駁岸自身強(qiáng)度及穩(wěn)定性均有不同程度的減弱，在外界干擾下，易產(chǎn)生傾覆及地面沉降。

2.2 駁岸上部荷載增大，影響駁岸穩(wěn)定性

沿河居民及商戶為改善生活和經(jīng)營(yíng)條件，隨意改建、擴(kuò)建房屋，形成違章建筑。同時(shí)，為滿足通車要求，沿河道路加寬，車輛往返擠壓駁岸，導(dǎo)致駁岸不穩(wěn)定。

2.3 部分沿河老舊房屋為危房

部分沿河房屋基礎(chǔ)質(zhì)量差及地基土本身性質(zhì)較差，導(dǎo)致房屋使用過程中逐漸出現(xiàn)沉降、傾斜、開裂等安全問題，特別是在汛期、梅雨季、臺(tái)風(fēng)季，部分涉河危房風(fēng)險(xiǎn)大。

2.4 駁岸及其上部房屋風(fēng)險(xiǎn)互相影響

部分駁岸距離上部房屋基礎(chǔ)非常近，甚至還有房屋懸挑出駁岸的情況。駁岸的穩(wěn)定性直接影響其上部房屋的安全，上部房屋基礎(chǔ)的沉降、傾斜同時(shí)也會(huì)對(duì)駁岸的穩(wěn)定形成不利因素，兩者安全相互作用，相互影響。

2.5 河道風(fēng)險(xiǎn)管理存在缺陷

以往對(duì)河道風(fēng)險(xiǎn)的排查工作呈階段性、碎片化特點(diǎn)，由于河道及周邊建構(gòu)筑物隨著城市建設(shè)不斷更新，需要一個(gè)長(zhǎng)效、持續(xù)性的安全監(jiān)管體系。

3 項(xiàng)目實(shí)施

3.1 現(xiàn)場(chǎng)工作

隱患排查小組人員在沿河駁岸共進(jìn)行3 輪工作。

第一輪工作主要為發(fā)現(xiàn)、記錄、測(cè)量駁岸現(xiàn)存的問題。若發(fā)現(xiàn)駁岸存在錯(cuò)位、裂縫、空洞等問題，及時(shí)記錄于河道信息概覽表中，包括其在駁岸處的位置（如第a段、x 米處）及損傷程度（錯(cuò)位程度、裂縫長(zhǎng)度、空洞大小等），并拍攝影像用于存檔。

第二輪工作重點(diǎn)是針對(duì)前期調(diào)查中存在墻后土體流失隱患的部位進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，如圖1 所示，后期內(nèi)業(yè)根據(jù)波形圖判斷土體是否存在脫空、空隙、富水等不良隱患。

圖1 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)判別

第三輪工作是通過操控?zé)o人機(jī)在各條河面上空進(jìn)行傾斜三維攝影、拍攝正射影像，技術(shù)人員后期通過建模軟件將所有河道及臨近駁岸20 m 范圍內(nèi)的建構(gòu)筑物生成三維實(shí)景模型，以便排查復(fù)核及有關(guān)部門后續(xù)信息化管理。

3.2 河道駁岸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù) 《中華人民共和國河道管理?xiàng)l例》《江蘇省河道管理?xiàng)l例》《江蘇省水利工程管理?xiàng)l例》《蘇州市河道管理?xiàng)l例》《城鎮(zhèn)房屋結(jié)構(gòu)安全排查技術(shù)要點(diǎn)（試行）蘇建函辦〔2015〕636 號(hào)》等條例規(guī)范，結(jié)合蘇州古城區(qū)河道駁岸及上部建筑的實(shí)際情況確定風(fēng)險(xiǎn)要素，具體如圖2 所示。

圖2 風(fēng)險(xiǎn)因素圖

此外，根據(jù)不同風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)河道駁岸及上部建構(gòu)筑物的影響程度[6]，利用層次分析法建立風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)系統(tǒng)，將駁岸風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分級(jí)為A 類暫無風(fēng)險(xiǎn)（＞90 分）、B 類一般風(fēng)險(xiǎn)（80～90分）和C 類嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)（＜80 分）。

3.3 數(shù)據(jù)處理

將前期外業(yè)所搜集的資料參照風(fēng)險(xiǎn)因素表中各類風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行權(quán)重評(píng)估，將每條（段）河道根據(jù)隱患嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)分，并將駁岸風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)注在河道圖上，如圖3 所示。

圖3 河道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)注

所有河道均貼上涵蓋其基本概況、隱患信息及后期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等于一體的駁岸隱患二維碼，如圖4 所示。同時(shí)，正射影像及三維模型數(shù)據(jù)含地理坐標(biāo)系，可直接并入WGS84 坐標(biāo)、CGCS2000 坐標(biāo)及蘇州當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系，數(shù)據(jù)能更直觀展示問題區(qū)域所在位置，方便現(xiàn)場(chǎng)核查。

4 整治建議

4.1 綜合整治

對(duì)于隱患中已存在駁岸滑塌；房屋瀕臨倒塌、違章搭建等情況的應(yīng)立即采取拆除、重建工作，并在隱患影響范圍內(nèi)設(shè)立警示標(biāo)識(shí)。

隱患中駁岸存在沉降、傾斜、墻后水土流失、大面積空洞與松動(dòng)等情況，臨河建構(gòu)筑存在基礎(chǔ)失穩(wěn)、墻體傾斜、裂縫較大，且有繼續(xù)惡化的趨勢(shì)，建議采取加固修復(fù)、安全監(jiān)測(cè)工作。

潛在隱患中駁岸存在小型空洞、勾縫不密實(shí)、堆砌不規(guī)則、錯(cuò)位較多等情況，臨河建筑出現(xiàn)外立面表觀裂縫，無法判別結(jié)構(gòu)是否出線裂縫，共有隱患569 處。建議采取定期巡視、安全監(jiān)測(cè)工作，并在隱患點(diǎn)設(shè)立二維碼標(biāo)識(shí)跟蹤隱患變化動(dòng)態(tài)。

4.2 監(jiān)測(cè)方案

根據(jù)駁岸風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)及現(xiàn)場(chǎng)隱患排查情況，A 類風(fēng)險(xiǎn)駁岸長(zhǎng)度約63 000 m，一般300～500 m 布設(shè)一組水平位移與沉降點(diǎn)，因此，共需布設(shè)210 組監(jiān)測(cè)點(diǎn)；B 類風(fēng)險(xiǎn)駁岸長(zhǎng)度約4 000 m，一般100～300 m 布設(shè)一組水平位移與沉降點(diǎn)，因此，共需布設(shè)20 組監(jiān)測(cè)點(diǎn)；C 類風(fēng)險(xiǎn)源共有33 個(gè)，需布設(shè)33 組水平位移與沉降點(diǎn)及傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)。同時(shí)，每條河道需設(shè)置3 個(gè)及以上基點(diǎn)或工作基點(diǎn)，因此，還需在此基礎(chǔ)上布設(shè)99 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

4.3 監(jiān)測(cè)方法

河道駁岸監(jiān)測(cè)采用人工測(cè)量和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式。監(jiān)測(cè)方法如下。

1）方案一：采用精密水準(zhǔn)儀、精密全站儀等設(shè)備，人工觀測(cè)駁岸變形位移；每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)安裝特制的觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)（標(biāo)尺或棱鏡）1 個(gè)，河道每側(cè)駁岸設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)不少于2 個(gè)，同時(shí)設(shè)置4 個(gè)及以上基點(diǎn)或工作基點(diǎn)。變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)等級(jí)為二級(jí)，變形觀測(cè)等級(jí)為3 級(jí)。

2）方案二：對(duì)有變形預(yù)兆、損壞嚴(yán)重或無法使用方案一的駁岸，可選用靜力水準(zhǔn)儀、傾角儀、測(cè)縫計(jì)、GNSS 等通過自動(dòng)化采集系統(tǒng)和現(xiàn)代通信技術(shù)將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸至服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)24 h 在線監(jiān)測(cè)。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)作為試點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)置在駁岸存在嚴(yán)重安全隱患且一旦發(fā)生變形破壞會(huì)對(duì)附近沿岸房屋建筑造成損壞的關(guān)鍵部位，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置1 個(gè)傾角儀（備選GNSS 觀測(cè)站）、2 個(gè)靜力水準(zhǔn)儀、1 套自動(dòng)化采集、傳輸硬件和軟件系統(tǒng)（同一河道供用）。

3）方案三：在駁岸表面安裝變形傳感器，采用專業(yè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備定期對(duì)駁岸變形進(jìn)行觀測(cè)。每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)沿駁岸走向布設(shè)一條分布式定點(diǎn)應(yīng)變感測(cè)光纜，使光纜與堤岸耦合變形，布設(shè)采用定制夾具固定的方式安裝，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)應(yīng)變感測(cè)光纜不少于20 m。

5 結(jié)論

本次河道排查駁岸總長(zhǎng)度（兩側(cè)）68 404 m。結(jié)構(gòu)形式大部分以塊石、條石駁岸為主，有一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，占整個(gè)駁岸的98%。

1）經(jīng)排查分析評(píng)估，古城區(qū)域內(nèi)A 類駁岸共62 467 m（91%）、B 類駁岸3 663 m（5.4%）、C 類駁岸2 274 m（3.6%）。A類駁岸長(zhǎng)度占整體的91%，表明古城區(qū)環(huán)城河以內(nèi)32 條河道及山塘河整體來看駁岸健康狀況基本屬于安全可控狀態(tài)。

2）排查中發(fā)現(xiàn)各種嚴(yán)重程度不一、種類不同的大小隱患共有928 處。其中，存在569 處潛在隱患，主要為小空洞、松動(dòng)、輕微錯(cuò)位裂縫及建構(gòu)筑物輕微裂縫等；326 處一般隱患，主要表現(xiàn)為駁岸大面積空洞、松動(dòng)、錯(cuò)位、裂縫、傾斜及建構(gòu)筑物裂縫等現(xiàn)象；有33 處嚴(yán)重隱患，主要癥狀為建構(gòu)筑物墻體的大面積缺失、嚴(yán)重傾斜、裂縫急劇發(fā)展及整體結(jié)構(gòu)的大面積塌陷、鼓出等現(xiàn)象。

3）將無人機(jī)正射及三維模型圖作為數(shù)字河道動(dòng)態(tài)管理的底層數(shù)據(jù)，結(jié)合后期管理單位的監(jiān)管平臺(tái)進(jìn)行整合協(xié)同管理，做到長(zhǎng)效、動(dòng)態(tài)的監(jiān)管，以便駁岸沿線改造及駁岸沿線建筑變更后相關(guān)數(shù)據(jù)的對(duì)比，也可作為河道清淤施工方法選擇的主要依據(jù)。