王列健，李方芳，魏成勇

（1.重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計(jì)研究院，重慶 401120；2.四川省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610072）

白廟溝綜合治理工程位于水土高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，是典型現(xiàn)代城市河道治理工程。本文針對(duì)該工程段河道現(xiàn)狀存在的主要問題，提出綜合整治方案，優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容，通過適當(dāng)工程措施提高了工程區(qū)域城市防洪能力，結(jié)合適宜的景觀設(shè)計(jì)，美化了城市環(huán)境，達(dá)到經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展與人水和諧的綜合治理效果，治理措施和設(shè)計(jì)思路可供類似工程參考[1-2]。

1 工程概況

工程治理河段起于水土園區(qū)邊界線位置在建涵洞出口，止于白廟溝與馬元溪匯合口。工程前河道長約1108 m，工程后河道總長度912.08 m，為滿足排洪要求，結(jié)合工程區(qū)規(guī)劃已成、規(guī)劃道路，工程全河段均采用明渠+箱涵方案。主要的建筑為：堤防、溢流堰、跌坎、穿路箱涵。

1.1 天然河道存在的主要問題

（1）工程河段天然河道長約1.108 km，河道蜿蜒曲折，河道內(nèi)雜草叢生，原河道寬窄不一，防洪標(biāo)準(zhǔn)無法滿足重慶市100年一遇的防洪要求。

（2）河道兩岸為已建和擬建公路，兩岸邊坡為自然安排，邊坡較陡，存在邊坡失穩(wěn)問題。

（3）工程河段位于城區(qū)內(nèi)，隨著城市化建設(shè)，面臨著日趨嚴(yán)重的河道侵占現(xiàn)象，工程河段上自上游往下游分別有在建涵洞、石堡橋、碚金路箱涵、萬福路新建成箱涵、廢棄道箱涵洞等跨河橋梁及涉河建筑物，其中在廢棄道箱涵洞下游河道右岸有棄渣堆放，侵占河道，影響行洪安全。

（4）白廟溝屬典型的山區(qū)性河流，河道總長為2.42 km，平均坡降為63.89‰,河道坡降較陡，且河道比降陡緩不均，導(dǎo)致河道局部沖刷過深，局部形成淤積，水流條件較差。

2 綜合整治方案

本次整治方案主要的涉河建筑物為改道河道、規(guī)劃橋涵、已建涵洞等相關(guān)建筑物，本文重點(diǎn)分析堤防、箱涵、跌坎、溢流堰這幾類的整治建筑物的設(shè)計(jì)思路。

2.1 基本堤型的比選

本工程除滿足防洪要求外，尚須考慮河岸景觀建設(shè)、土地占用及保護(hù)情況等因素。堤型比較根據(jù)工程范圍內(nèi)地形地質(zhì)、河流水勢(shì)、建筑材料、施工條件、運(yùn)行管理與工程要求、工程造價(jià)等因素綜合考慮，擬提出治理方案兩種基本堤型：直立式擋墻方案和護(hù)腳+生態(tài)護(hù)坡。

（1）方案一：直立式擋墻方案

擋墻采用重力式擋墻，擋墻高4.0～5.0 m，頂寬1.0 m，擋墻臨水面垂直，背坡坡度1∶0.4，土質(zhì)基礎(chǔ)下設(shè)1.0 m厚干砌塊石換填。堤頂寬度為3.0 m，高于設(shè)計(jì)洪水位（P=1%）1.0 m，為8 cm厚的透水磚路面，其下鋪設(shè)0.2 m厚碎石墊層，臨河側(cè)設(shè)欄桿。河床底板為30 cm厚的M7.5漿砌塊石。外側(cè)設(shè)欄桿。方案一典型斷面見圖1。

圖1 方案一典型剖面圖

（2）方案二：鎮(zhèn)腳+護(hù)坡

該方案河底寬3.0～4.0 m，左、右側(cè)設(shè)鎮(zhèn)腳，鎮(zhèn)腳尺寸為1.0 m×1.5 m（寬×高），采用M7.5漿砌塊石襯砌。鎮(zhèn)腳以上采用生態(tài)護(hù)坡，上游段右岸護(hù)坡坡度為1∶2.0，堤頂?shù)缆放c人行步道結(jié)合使用；左岸護(hù)坡坡度為1∶2.0，堤頂?shù)缆穼?.0 m，高于設(shè)計(jì)洪水位（P=1%）1.0 m，為8 cm厚的透水磚路面，其下鋪設(shè)0.2 m厚碎石墊層，臨河側(cè)設(shè)欄桿。護(hù)坡采用C20鋼筋混凝土框格+草皮護(hù)坡，框格梁為矩形斷面，尺寸為0.2 m×0.3 m（寬×高），種植土厚度為0.2 m。河床底板為0.3 cm厚的干砌塊石，下設(shè)0.2 cm碎石墊層。方案二典型斷面見圖2。兩方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表1。

圖2 方案二典型剖面圖

經(jīng)過估算，方案一比方案二投資高約896.71萬元；方案一占地約16.2畝，方案二占地約26.4畝；雖然方案二比方案一占地多10.2畝，但所占土地均為綠化用地和河道用地，不具備商業(yè)價(jià)值；并且方案二具有良好的親水性，景觀性好，與規(guī)劃的綠化帶相吻合，且投資低，對(duì)地基要求不高。分析比較，推薦治理方案為鎮(zhèn)腳+護(hù)坡方案（方案二）。

表1 堤型選擇技術(shù)比較表

2.2 堤距比較

本工程建設(shè)主要任務(wù)之一保護(hù)兩岸建筑物、構(gòu)造物防洪安全，以及水土保持、用地要求，要求堤距要適宜，堤距過寬需要較大的開挖工程量增多、占用建設(shè)規(guī)劃用地，堤距過小會(huì)造成超泄能力小，保證率低，還會(huì)抬升岸頂高程，增加護(hù)岸工程投資。

本白廟溝基本堤距擬選2 m、3 m、4 m三個(gè)方案進(jìn)行比選，不同堤距方案主要帶來的是工程量上的差異和上下游建筑物銜接難易程度之分。

在同為100年一遇洪水的流量前提下，各堤線的工程量有所變化，新建堤防堤身高度也將有變化，同時(shí)占地投資也有所變化。經(jīng)綜合比較，中堤距方案投資相對(duì)較少，同時(shí)結(jié)合上游河道寬度，為使上、下游和左右岸銜接更加自然，推薦改道河段采用中堤距方案，推薦基本堤距為3 m。該堤距方案堤線平順，歸順?biāo)?，工程地質(zhì)條件較好。

2.3 箱涵結(jié)構(gòu)形式選擇

箱涵結(jié)構(gòu)形式應(yīng)適應(yīng)建筑區(qū)的地形地質(zhì)條件，結(jié)構(gòu)既要滿足排泄洪水、上部填土的荷載要求，又要安全可靠，也要便于施工和節(jié)省工程投資。根據(jù)本工程的布置原則，結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，本工程可供選擇的涵洞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式有箱涵和拱涵兩種。其中，箱涵結(jié)構(gòu)形式施工簡單，基礎(chǔ)開挖尺寸較小。拱涵施工較復(fù)雜，頂拱施工立模較平板困難，而且基礎(chǔ)開挖工程量大于箱涵。涵調(diào)結(jié)構(gòu)形式方案比選見表2。

表2 涵洞結(jié)構(gòu)形式比選表

表3 涵洞寬度比選表

本工程所涉及的擬建箱涵頂部均為規(guī)劃道路，河底高程與規(guī)劃道路高程相差不大，為節(jié)省工程投資，方便施工，推薦采用箱涵結(jié)構(gòu)形式。

河道的基本堤距為3.0 m，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）3.2.5節(jié)：適合本工程橋涵的標(biāo)準(zhǔn)化跨徑有：3.0 m和4.0 m。涵洞寬度選擇見表3。

由表看出，若涵洞寬度為3.0 m，則涵洞頂高程將高于道路高程，將影響道路的正常使用，結(jié)合下游已建涵洞的尺寸，推薦1～3#涵洞的凈寬為4.0 m。

經(jīng)過水力計(jì)算比較及考慮水土片區(qū)的規(guī)劃布置，確定工程段明渠整治型式采用鎮(zhèn)腳+生態(tài)護(hù)坡形式，除局部跌坎外，河道縱坡坡比為1∶500，河道底寬為3.0 m。鎮(zhèn)腳采用M7.5漿砌塊石襯砌，鎮(zhèn)腳以上采用坡度為1∶2.0的C20鋼筋砼框格+草皮護(hù)坡，堤頂高程高于設(shè)計(jì)洪水位（P=1%）1.0 m或與岸邊道路高程一致。新建3座C25鋼筋砼箱涵，1#、2#箱涵凈空尺寸為 4.0 m×4.0 m（寬×高），3#箱涵凈空尺寸為4.0 m×4.6 m（寬×高），以1#箱涵為例，箱涵結(jié)構(gòu)圖見圖3[3]。

圖3 1#箱涵橫斷面圖

2.4 連續(xù)跌坎設(shè)計(jì)

根據(jù)原河道縱斷面走勢(shì)，在盡量保持原河道走勢(shì)的情況下，兼顧的銜接上下游建筑物的作用，白廟溝河段共設(shè)1#～3#連續(xù)跌坎，跌坎底板為30 cm厚C20鋼筋砼，底板間排距2 m梅花形布置鋪設(shè)排水管，每3級(jí)跌坎設(shè)置1結(jié)構(gòu)縫。以1#跌坎為例跌坎結(jié)構(gòu)圖見圖4。

圖4 1#跌坎縱剖面圖

2.5 溢流堰設(shè)計(jì)

為改善白廟溝原河道坡降較大帶來的水力條件較差的問題，本次設(shè)計(jì)采用溢流堰銜接河床上下游，集中處理天然河流坡率較大河床較陡問題，白廟溝治理工程共設(shè)1#～8#溢流堰，使得河床設(shè)計(jì)縱坡坡率減緩為1∶500。溢流堰基本形式為重力式，堰頂上游為保證水流平順采用半徑為0.1 m的單圓弧形式，堰頂下游為0.5 m×0.5 m（寬×高）連續(xù)階梯式消能，連續(xù)階梯順接下游河床，溢流堰典型斷面圖見圖5[4]。

圖5 溢流堰典型斷面圖

2.6 適宜的景觀效果

（1）堤防工程選用親水性材料，河道底板為干砌石或原基巖，兩岸護(hù)坡形式為采用C20鋼筋混凝土框格+草皮護(hù)坡，遠(yuǎn)看形成兩條綠化帶。堤頂?shù)缆芳鏋槿诵型ǖ啦⒃O(shè)置欄桿，兩岸各每隔150 m～200 m設(shè)一下河梯道，方便河道兩岸居民親水游玩。

（2）1#～8#攔水堰一方面起到降低河床縱坡坡率的作用，另一方面攔水堰之間能保證長期水流流動(dòng)，特別是在枯水季節(jié)能保證河道內(nèi)長期處于有水的狀態(tài)，形成了較好的水利景觀效果[4]。

（3）由于整個(gè)河道治理工程基本上順應(yīng)原河流的走勢(shì)，沿河堤頂?shù)缆方Y(jié)合規(guī)劃路網(wǎng)設(shè)計(jì)，整個(gè)護(hù)岸工程展現(xiàn)出高低起伏的形態(tài)，與兩岸路網(wǎng)相得益彰，形成了一個(gè)有機(jī)整體。

3 結(jié)論

（1）通過白廟溝河道兩岸堤防的修建，對(duì)工程建設(shè)前后水位、流速及行洪斷面等進(jìn)行分析計(jì)算，對(duì)工程實(shí)施前后河道行洪能力進(jìn)行了分析，工程實(shí)施后，通過計(jì)算工程后相應(yīng)明渠段能達(dá)到100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，箱涵能達(dá)到洪水200年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，滿足重慶市城市防洪要求。

（2）對(duì)原河道兩岸采用鎮(zhèn)腳+斜坡的護(hù)岸方式，斜坡坡率不陡于1∶2，河道兩岸岸坡穩(wěn)定問題得到和好解決。

（3）1#～8攔水堰的修建，使得河床縱坡坡降降為1∶500，水流趨于平緩，減少了水流對(duì)河道的沖刷，水流條件得到明顯改善。

（4）雖然工程河段河勢(shì)有一定影響，但經(jīng)過工程護(hù)岸后，工程河段已固化，工程實(shí)施后上、下游河道河勢(shì)仍然穩(wěn)定。

（5）白廟溝河道綜合治理工程，通過一系列的景觀性工程措施的實(shí)施，形成了一條生態(tài)景觀型河道，達(dá)到了人水和諧的景觀效果。