李春海

(朝陽(yáng)華盛水利水電設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

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女兒河南票區(qū)萬(wàn)屯橋上、下游段綜合治理堤防護(hù)岸工程分析

李春海

(朝陽(yáng)華盛水利水電設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

女兒河南票區(qū)萬(wàn)屯橋上、下游段綜合治理河道長(zhǎng)度8.8 km，修建堤防護(hù)岸工程。采取堤防、護(hù)岸防護(hù)等綜合治理措施，提高女兒河兩岸村屯、集中居民點(diǎn)、重要基礎(chǔ)設(shè)施等防護(hù)對(duì)象的防洪能力，達(dá)到有效防御中小河流洪澇災(zāi)害的目的，改變洪水風(fēng)險(xiǎn)日趨嚴(yán)重的局面，減少人民群眾傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

堤防；護(hù)岸；護(hù)坡；護(hù)腳；綠濱墊

1 工程主要設(shè)計(jì)內(nèi)容

根據(jù)女兒河本河段存在的主要問(wèn)題及工程任務(wù)，制定河道治理方案，確定工程主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為：對(duì)女兒河黃土坎鄉(xiāng)8.8 km河段的左右兩岸岸坡進(jìn)行防護(hù)，修建堤防、護(hù)岸工程。

2 工程布置與典型設(shè)計(jì)

2.1 工程平面布置

工程治理范圍為女兒河黃土坎鄉(xiāng)河段，治理河道長(zhǎng)度8.8 km，其中左岸治理長(zhǎng)度為7.94 km，起訖樁號(hào)Z0+000～Z7+940；右岸治理長(zhǎng)度7.6395 km，起訖樁號(hào)Y0+000～Y7+639.5。為了避免或減少工程占地，護(hù)岸工程平面上順應(yīng)河勢(shì)，保障岸線自然形態(tài)。

2.2 工程設(shè)計(jì)范圍

工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇，護(hù)岸工程建成后，保護(hù)兩岸耕地0.1萬(wàn)hm2，保護(hù)人口1.4萬(wàn)人，工礦企業(yè)12家，商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)近百戶(hù)。

女兒河南票區(qū)萬(wàn)屯橋上、下游段綜合治理工程主要工程措施有堤防工程、新建護(hù)岸工程、河道疏浚工程等。

堤防工程：10 a一遇標(biāo)準(zhǔn)堤防總長(zhǎng)2087 m。左岸堤防長(zhǎng)1036 m，其中新建堤長(zhǎng)329 m，樁號(hào)為Z0+000～Z0+329，加固堤防長(zhǎng)707 m，樁號(hào)為Z0+329～Z1+036；右岸堤防長(zhǎng)1051 m，其中新建堤長(zhǎng)783 m，樁號(hào)為Y0+335～Y0+732、Y1+000～Y1+386，加固堤防長(zhǎng)268 m，樁號(hào)為Y0+732～Y1+1000。

新建護(hù)岸工程：新建固濱籠護(hù)岸共計(jì)5043.5 m，其中左岸新建石籠護(hù)岸長(zhǎng)2541 m，右岸新建石籠護(hù)岸長(zhǎng)2502.5 m。

河道疏浚工程：現(xiàn)己完成清淤長(zhǎng)度為1.4 km，本變更設(shè)計(jì)清淤長(zhǎng)度為6.602 km，清淤工程樁號(hào)為K0+000～K6+602.4。

3 工程斷面設(shè)計(jì)

3.1 護(hù)岸工程方案比較

2010年起，遼寧省中小河流、重點(diǎn)縣、山洪溝等河流治理項(xiàng)目總體規(guī)劃明確提出：“河岸防護(hù)應(yīng)結(jié)合河流生態(tài)建設(shè)及周邊群眾需求，宜采用生態(tài)防洪形式。因此本設(shè)計(jì)選用常用的生態(tài)堤岸防護(hù)形式方案。”[1-2]針對(duì)河岸防護(hù)需求要素進(jìn)行抗沖能力、景觀效果、生態(tài)效果及工程造價(jià)方面的特點(diǎn)評(píng)價(jià)。

方案1：坡式綠濱墊防護(hù)。

防護(hù)形式簡(jiǎn)介：坡式綠濱墊防護(hù)的主要原理為將離散不抗沖的石塊填筑至金屬編制的網(wǎng)箱中，覆蓋于需防護(hù)坡面，形成穩(wěn)定性、抗沖性均較好的抗沖整體。主要材料為格網(wǎng)及塊石或卵石。網(wǎng)面一般為鋼絲材質(zhì)，采用機(jī)械制成六邊形網(wǎng)孔的網(wǎng)片，外層須進(jìn)行鍍鋅合金防腐處理。將網(wǎng)片通過(guò)綁扎成箱籠，內(nèi)填塊石或卵石做成綠濱墊防護(hù)結(jié)構(gòu)。該種堤岸防護(hù)形式于遼寧省小河流治理中應(yīng)用較為廣泛。

常用結(jié)構(gòu)形式：應(yīng)用綠濱墊防護(hù)的堤岸邊坡坡度一般介于1∶2.0～1∶3.0，常用的設(shè)計(jì)坡度為1∶2.0；綠濱墊厚度一般采用 3 種常用規(guī)格，分別為 17 cm、23 cm及30 cm，遼寧省位于北方地區(qū)，在考慮抗沖性的同時(shí)須考慮冬季冰推力的作用，故普遍采用的厚度規(guī)格為30 cm；網(wǎng)片規(guī)格一般要求面層鋼絲直徑不小于2.7 mm，端部鋼絲直徑不小于3.4 mm，網(wǎng)徑尺寸一般要求不大于8 cm×10 cm；內(nèi)填石料一般要求最小粒徑不小于15 cm，最大粒徑不大于 30 cm。

抗沖能力評(píng)價(jià)：該種防護(hù)形式由于將離散不抗沖的較小塊石、卵石形成整體，自身抗沖能力大大加強(qiáng)，且綠濱墊為柔性結(jié)構(gòu)，能夠適應(yīng)堤岸邊坡基礎(chǔ)的不均勻沉降，穩(wěn)定性較好。但綠濱墊格網(wǎng)外露，局部較易遭到破壞，網(wǎng)內(nèi)砌石破壞后易脫落，不利岸坡整體穩(wěn)定。根據(jù)湖南馬克菲爾(中國(guó))有限公司的歐洲實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，厚度為30 cm的綠濱墊，極限抗沖流速為4.2 m/s。綜合評(píng)價(jià)抗沖能力為較好。

景觀效果評(píng)價(jià)：工程建成后坡面統(tǒng)一坡度，網(wǎng)面及砌石外漏，形成平整的堤岸視覺(jué)效果，視覺(jué)表現(xiàn)一般。由于綠濱墊厚度較厚，草皮、灌木及水生植物無(wú)法大量在坡面種植，僅會(huì)有零星雜草在洪水落淤后的坡面生長(zhǎng)，無(wú)后期景觀加工空間。根據(jù)遼寧省已建工程的實(shí)地考察及業(yè)主應(yīng)用單位反饋，綜合評(píng)價(jià)景觀效果為一般。

生態(tài)效果評(píng)價(jià)：綠濱墊為柔性透水結(jié)構(gòu)，不會(huì)隔絕土壤生態(tài)系統(tǒng)與河道流水之間的生態(tài)連接，利于生態(tài)系統(tǒng)交換。綜合評(píng)價(jià)生態(tài)效果為較好。

工程造價(jià)評(píng)價(jià)：根據(jù)對(duì)已建工程的概預(yù)算資料統(tǒng)計(jì)分析，2.5 m高邊坡，1:2.0坡度的坡式綠濱墊防護(hù)投資約 91 萬(wàn)元/km。綜合評(píng)價(jià)工程造價(jià)為較低。

方案2：直立式固濱籠擋墻防護(hù)。

防護(hù)形式簡(jiǎn)介：直立式固濱籠擋墻防護(hù)是將生態(tài)格網(wǎng)組裝成網(wǎng)箱，并裝入塊石等填充料的擋墻形式，主要構(gòu)成材料為格網(wǎng)及塊石或卵石。網(wǎng)面一般為鋼絲材質(zhì)，采用機(jī)械制作成六邊形網(wǎng)孔的網(wǎng)片，外層須進(jìn)行鍍鋅合金進(jìn)行防腐處理。將網(wǎng)片通過(guò)綁扎成箱籠，內(nèi)填石料等不風(fēng)化的塊石做成固濱籠擋墻防護(hù)結(jié)構(gòu)。該種堤岸防護(hù)形式于遼寧省小河流治理中應(yīng)用較為廣泛。

常用結(jié)構(gòu)形式：固濱籠擋墻一般采用直立式或錯(cuò)階式作為主體結(jié)構(gòu)，石籠單層厚度一般為1.0 m，頂層厚度一般不小于0.75 m，每增加1.0 m擋墻高度，下層網(wǎng)箱一般應(yīng)比上層網(wǎng)箱寬0.5 m，以達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。格網(wǎng)規(guī)格一般要求面層鋼絲直徑不小于2.7 mm，端部鋼絲直徑不小于3.4 mm，網(wǎng)徑尺寸一般要求13 cm×15 cm；內(nèi)填石料一般要求最小粒徑不小于15 cm，最大粒徑不大于30 cm。本工程固濱籠護(hù)腳和擋墻所需網(wǎng)孔尺寸15 cm×15 cm，鍍鋅鋼絲，網(wǎng)面鋼絲、邊端鋼絲直徑不小于4.0 mm。

抗沖能力評(píng)價(jià)：直立式固濱籠擋墻防護(hù)具有較好的延展性和柔性，能適應(yīng)各種土層性質(zhì)并與之較好的結(jié)合，能很好地適應(yīng)地基變形，不會(huì)因不均勻沉陷而產(chǎn)生沉陷縫等。墻體具有透水和自排水功能，有效解決孔隙水壓力影響，穩(wěn)定能力較強(qiáng)。根據(jù)湖南馬克菲爾(中國(guó))有限公司的歐洲實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，尺寸為 1.0 m×1.0 m×1.0 m的固濱籠擋墻結(jié)構(gòu)單元，極限抗沖流速為 5.1 m/s。根據(jù)遼寧省已建工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合廠家試驗(yàn)數(shù)據(jù)，綜合評(píng)價(jià)直立式固濱籠擋墻防護(hù)的抗沖能力最強(qiáng)。

景觀效果評(píng)價(jià)：工程建成后河岸為直立式，一般可作為復(fù)式斷面的主槽防護(hù)，將濱水灘地景觀與河流水面自然分隔，形成親水、臨水的視覺(jué)景觀效果，有利于下階段濱水景觀設(shè)計(jì)。墻頂網(wǎng)面及砌石外漏，局部會(huì)形成平整但灰白的視覺(jué)效果。由于固濱籠擋墻厚度較厚，草皮、灌木及水生植物無(wú)法大量在墻頂及立面種植，僅會(huì)有零星雜草在洪水落淤后的迎水側(cè)生長(zhǎng)。根據(jù)遼寧省已建工程的實(shí)地考察及業(yè)主應(yīng)用單位反饋，綜合評(píng)價(jià)景觀效果為較好。

生態(tài)效果評(píng)價(jià)：主體為柔性透水結(jié)構(gòu)，不會(huì)隔絕土壤生態(tài)系統(tǒng)與河道流水之間的生態(tài)連接，利于生態(tài)系統(tǒng)交換。但固濱籠擋墻厚度較厚，不利于岸坡上的生物良好生存，生態(tài)系統(tǒng)及生物生存的環(huán)境會(huì)遭到一定的破壞。綜合評(píng)價(jià)生態(tài)效果為一般。

工程造價(jià)評(píng)價(jià)：根據(jù)對(duì)已建工程的概預(yù)算資料統(tǒng)計(jì)分析，2.5 m高邊坡直立式固濱籠擋墻防護(hù)投資約164萬(wàn)元/km。綜合評(píng)價(jià)工程造價(jià)為最高。

根據(jù)以上方案比較結(jié)果可以看出，方案1坡式綠濱墊防護(hù)抗沖能力及生態(tài)效果均較好，工程造價(jià)較低，各個(gè)方面為方案比較中最為均衡的防護(hù)形式。因此，本次設(shè)計(jì)根據(jù)我省已經(jīng)治理的中小河流及南票區(qū)地區(qū)河道整治經(jīng)驗(yàn)，堤防型式采用綠濱墊護(hù)坡、固濱籠護(hù)腳；護(hù)岸型式采用固濱籠擋墻[3]。

3.2 堤防及護(hù)岸工程

根據(jù)我省已經(jīng)治理的中小河流及南票地區(qū)河道整治經(jīng)驗(yàn)，堤防護(hù)坡綠濱墊型式，護(hù)腳采用固濱籠型式；護(hù)岸采用固濱籠型式。由于保護(hù)對(duì)象為鄉(xiāng)鎮(zhèn)段房屋及耕地，設(shè)計(jì)堤防、護(hù)岸頂高程以不低于10 a一遇設(shè)計(jì)水位控制，以現(xiàn)狀坡腳高程低值趨勢(shì)線作為設(shè)計(jì)護(hù)腳頂高程，護(hù)腳埋深為1.3 m，固濱籠護(hù)腳，抗滑、固腳、防沖。

綠濱墊及固濱籠要求廠家成品運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，堤防設(shè)計(jì)迎水坡坡比 1:3.0，背水坡坡比為1:2.5。設(shè)計(jì)綠濱墊護(hù)坡厚度 0.3 m。左岸新建堤防，樁號(hào)為Z0+000～Z0+329；左岸加固堤防，樁號(hào)Z0+329～Z1+036。右岸新建堤防，樁號(hào)為Y0+335～Y0+732、Y1+000～Y1+386；右岸加固堤防，樁號(hào)Y0+732～Y1+000。綠濱墊護(hù)坡網(wǎng)孔尺寸8 cm×10 cm，鍍高爾凡鋼絲，網(wǎng)面鋼絲直徑Ф 2.2 mm涂塑后Ф 3.2 mm，邊絲采用直徑為Ф 2.7 mm涂塑后Ф 3.7 mm，綁扎鋼絲直徑Ф2.2 mm涂塑后Ф3.2 mm。綠濱墊內(nèi)要求人工砌石，采用石質(zhì)均勻、無(wú)裂縫、未風(fēng)化的優(yōu)質(zhì)石材，塊石飽和抗壓強(qiáng)度不低于 30 MPa(MU30),單體塊石質(zhì)量控制在 7.5～15 kg 之間，最小粒徑不小于20 cm，無(wú)尖角、薄片。左右并排石籠之間均采用2.7 mm綠濱墊面鋼絲綁扎、連接、固定。由于現(xiàn)狀邊坡土料為砂礫，級(jí)配較好，因此石籠與砂礫基礎(chǔ)部位不新增反濾結(jié)構(gòu)。背水坡為天然草坡護(hù)坡。

護(hù)岸采用固濱籠結(jié)構(gòu)，左岸固濱籠護(hù)岸Z1+536～Z2+040、Z2+171～Z2+421、Z2+621～Z3+220、Z3+228～Z3+571、Z5+978～Z6+377、Z7+494～Z7+940為固濱籠護(hù)岸，護(hù)岸地面以上高3.0 m，基礎(chǔ)埋深1.3 m。護(hù)岸分四層砌筑，從上層至下層結(jié)構(gòu)尺寸(寬×高)如下：1.0 m×1.0 m，1.6 m×1.0 m，2.2 m×1.0 m，2.8 m×1.3 m。護(hù)岸每10 m為一個(gè)單元體。

右岸固濱籠護(hù)岸樁號(hào)為Y0+000～Y0+324，護(hù)岸地面以上高1.5m，基礎(chǔ)埋深1.3m，護(hù)岸分三層砌筑，從上層至下層結(jié)構(gòu)尺寸(寬×高)如下：1.0 m×1.0 m，1.6 m×1.0 m，2.2 m×0.8 m。護(hù)岸每10 m為一個(gè)單元體。樁號(hào)Y1+536～Y1+736、Y2+459～Y2+586、Y3+086～Y3+839、Y3+847～Y4+432、Y7+126～Y7+639.5為固濱籠護(hù)岸，但是樁號(hào)為Y7+126～Y7+639.5，該段多年受洪水淘刷，岸坎塌陷嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)較多基坑，沖刷深度1.3 m無(wú)法滿足設(shè)計(jì)河底高程，故對(duì)該段采用加深基礎(chǔ)措施。樁號(hào)Y7+126～Y7+455護(hù)岸地面以上高4.3 m，基礎(chǔ)埋深2.8 m；樁號(hào)Y7+455～Y7+639.5護(hù)岸地面以上高3.0 mm，基礎(chǔ)埋深1.5 m，該段受地形條件限制，致使基礎(chǔ)埋深不同。護(hù)岸分六層砌筑，從上層至下層結(jié)構(gòu)尺寸(寬×高)如下：1.0 m×1.0 m，1.6 m×1.0 m，2.2 m×1.0 m，2.8 m×1.0 m，3.4 m×1.0 m，4.0 m×0.8 m。地面以上高3.0 m，基礎(chǔ)埋深1.3 m。護(hù)岸分四層砌筑，從上層至下層結(jié)構(gòu)尺寸(寬×高)如下：1.0 m×1.0 m，1.6 m×1.0 m，2.2 m×1.0 m，2.8 m×1.3 m。護(hù)岸每10 m為一個(gè)單元體。

4 結(jié) 語(yǔ)

工程實(shí)施后，將保護(hù)女兒河沿岸兩岸耕地0.1萬(wàn)hm2，保護(hù)人口1.4萬(wàn)人，工礦企業(yè)12家，商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)近百戶(hù)。同時(shí)，在工程設(shè)計(jì)中充分順應(yīng)自然的水生態(tài)環(huán)境，河道自然形態(tài)得到保護(hù)，改善了農(nóng)村人口的生活條件和人居環(huán)境，提高了當(dāng)?shù)貜V大農(nóng)村居民的生活質(zhì)量，女兒河本河段建設(shè)將成為防洪安全、環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)環(huán)保具有可持續(xù)發(fā)展的新型河道典范。

[1] 鐘春欣,張瑋.傳統(tǒng)型護(hù)岸與生態(tài)型護(hù)岸[J].紅水河,2006(4):136-139,143.

[2] 左華.桂林環(huán)城水系整治及生態(tài)修復(fù)——生態(tài)護(hù)岸工程[J].桂林工學(xué)院學(xué)報(bào),2005(4):437-441.

[3] 趙進(jìn)勇,魏保義,王曉峰,等.淺談生態(tài)型護(hù)岸工程技術(shù)[J].廣東水利水電,2007(6):68-72,74.

李春海(1968-)，男，工程師，主要從事水利工程。

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