羅軍昌

(青海堰河建設(shè)工程勘測(cè)設(shè)計(jì)咨詢有限公司，西寧 810000)

1 概 述

東柯曲又名東柯河，黃河左岸一級(jí)支流，其上中游稱柯曲尕瑪，發(fā)源于青海省果洛藏族自治州甘德縣西北部伊里布卡溝，東流至沙科鄉(xiāng)東側(cè)，下賽義河由西匯入后，折向東南，距源頭30 km處，吉爾根河匯入，干流流經(jīng)下藏科鄉(xiāng)、上藏科鄉(xiāng)和江千鄉(xiāng)后，轉(zhuǎn)向東北，流至紅星鄉(xiāng)又折向東南。經(jīng)過馬舍鄉(xiāng)、格兒吉鄉(xiāng)、納西來(lái)的直和拉溝，在下藏科鄉(xiāng)柯多地區(qū)匯入黃河。河長(zhǎng)155.4 km，流域面積3 446 km2。由于客觀條件的限制，目前東柯曲河下藏科鄉(xiāng)段左岸尚無(wú)任何防洪設(shè)施，汛期河水對(duì)河岸的淘刷十分嚴(yán)重，不少地段河岸坍塌，并不斷向外擴(kuò)張重新造床，其勢(shì)將影響河道左岸草地及居民。洪水不斷侵蝕居民點(diǎn)建筑物，洪水肆虐，直接威脅到沿河建筑物，給當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳?、?cái)產(chǎn)安全造成損失威脅，而且河道沿線原有河床被破壞、占有、垃圾堆放現(xiàn)象嚴(yán)重。近年來(lái)，隨著下藏科鄉(xiāng)的建設(shè)發(fā)展，鄉(xiāng)鎮(zhèn)府駐地新建多處移民安置點(diǎn)及商鋪，建設(shè)面積不斷增加。為了保護(hù)該地區(qū)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，確保下藏科鄉(xiāng)的建設(shè)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定，提高東柯曲下藏科鄉(xiāng)段的防洪能力，改善該段生態(tài)環(huán)境已刻不容緩。河道由西向東一字型布置，經(jīng)過下藏科鄉(xiāng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。本段的治理主要采用賓格網(wǎng)箱護(hù)腳+生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)，修建防洪堤總長(zhǎng)2 010 m。

2 生態(tài)河道治理方案

2.1 河道治理護(hù)岸形式

根據(jù)流域內(nèi)河道地質(zhì)地形情況、風(fēng)浪水流作用和施工條件等因素綜合考慮，河道治理護(hù)岸工程可選擇的形式有：①坡式護(hù)岸；②壩式護(hù)岸；③墻式護(hù)岸。根據(jù)不同河段水流作用、地質(zhì)地形情況、施工條件、運(yùn)用要求等因素，適宜本工程的護(hù)岸形式有坡式護(hù)岸和壩式護(hù)岸。通過護(hù)岸功能、工程造價(jià)、生態(tài)防護(hù)、環(huán)境美化等方面綜合分析比較后，本次治理的溝道護(hù)岸主要形式采用平順式坡式護(hù)岸，局部采用壩式護(hù)岸。本次護(hù)岸材料選擇現(xiàn)澆砼護(hù)坡、漿砌石和格賓護(hù)坡3種護(hù)砌型式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。

2.1.1 現(xiàn)澆砼護(hù)坡結(jié)構(gòu)方案

當(dāng)河道護(hù)岸采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，滿足護(hù)面穩(wěn)定的混凝土護(hù)面厚度t計(jì)算公式如下[3]：

(1)

式中：t為護(hù)岸面板厚度，m；η為系數(shù)，對(duì)開縫板取0.075；對(duì)上部為開縫板、下部為閉縫板可取0.10；H為計(jì)算坡高，m，取H1%；γb為混凝土板的重度，kN/m3；γ為水的重度，kN/m3；L為波長(zhǎng)，m；B為沿斜坡方向(垂直于水邊線)的護(hù)面板長(zhǎng)度，m；m為斜坡坡率，m=ctga，a為斜坡的坡角。

經(jīng)計(jì)算，混凝土護(hù)面厚度為0.12 m。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合已建工程的經(jīng)驗(yàn)，護(hù)面現(xiàn)澆砼厚度取20 cm(堤頂?shù)降棠_)，強(qiáng)度指標(biāo)為C25?；炷磷o(hù)坡坡比1∶1.5，基礎(chǔ)埋置深度2.0 m，排水采用DN50PVC-U管，間排距2.0 m，梅花型布置，每5 m設(shè)置一道變形縫，縫內(nèi)填閉孔泡沫板，迎水面聚氯乙烯膠泥封填。結(jié)構(gòu)見圖1。

2.1.2 漿砌石護(hù)坡結(jié)構(gòu)方案

漿砌石護(hù)坡也是國(guó)內(nèi)常用的護(hù)坡結(jié)構(gòu)，它能抵御更大的風(fēng)浪沖刷，但需設(shè)排水孔，以排除墊層滲水。根據(jù)省內(nèi)防洪工程漿砌石護(hù)坡統(tǒng)計(jì)，漿砌塊石護(hù)坡厚度一般為0.3～0.4 m。漿砌石護(hù)坡坡比1∶1.5，結(jié)構(gòu)厚度0.4 m，基礎(chǔ)埋置深度2.0 m，排水采用 DN50PVC-U管，間排距2.0 m，梅花型布置，每5 m設(shè)置一道變形縫，縫內(nèi)填閉孔泡沫板，迎水面聚氯乙烯膠泥封填。結(jié)構(gòu)見圖2。

圖1 C20混凝土護(hù)坡典型圖

圖2 漿砌石護(hù)坡典型圖

2.1.3 格賓護(hù)坡結(jié)構(gòu)方案

格賓護(hù)坡防護(hù)厚度采用下面公式計(jì)算：

(2)

Cv=1.283-0.21g(R/b)

(3)

式中：Dm為填石的中值粒徑，50%的填石粒徑超過該值；S0為粒徑安全系數(shù)；CS為填石穩(wěn)定系數(shù)，取0.1；Cv為流速分布系數(shù)；d為流速V處的局部水深；rs為填石重度，kN/m3；rW為水的重度，kN/m3；V為斷面平均流速，m/s3；g為重力加速度；K1為邊坡修正因子；R為水力半徑，m；b為水面寬度，m；

經(jīng)計(jì)算t=0.25 m。

考慮格賓護(hù)面施工因素及甘德縣已建工程的經(jīng)驗(yàn)，格賓護(hù)坡厚度為0.4 m，固腳護(hù)坡厚度分別為1.0和0.4 m。結(jié)構(gòu)見圖3。

2.1.4 經(jīng)濟(jì)比較

混凝土護(hù)坡、漿砌石護(hù)坡及生態(tài)格網(wǎng)護(hù)坡經(jīng)濟(jì)比較按10 m長(zhǎng)主體工程量投資比較。見表1。

圖3 格濱生態(tài)格網(wǎng)護(hù)坡典型圖

表1 不同護(hù)砌材料主體工程投資比較表

通過主體工程投資比較，漿砌石護(hù)坡最貴，混凝土和生態(tài)格網(wǎng)投資基本相當(dāng)。因此，護(hù)岸型式優(yōu)先考慮后兩種材料。當(dāng)不得不采用漿砌石護(hù)岸型式時(shí)，再考慮漿砌石護(hù)岸結(jié)構(gòu)。

2.1.5 綜合比較

3種治理方案護(hù)坡技術(shù)上均能滿足工程要求,混凝土和漿砌石護(hù)坡屬剛性結(jié)構(gòu)，對(duì)地基承載力較高，但二者的抗震性能較格賓生態(tài)網(wǎng)差，而且使用材料不可以重復(fù)利用，混凝土護(hù)岸和漿砌石護(hù)岸對(duì)水泥用量較大，施工過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，污染大，使生態(tài)環(huán)境惡化。生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)是一種整體性、透水性較好的柔韌結(jié)構(gòu)，對(duì)地基變形適應(yīng)能力強(qiáng)，可使土體、水體和水生物相互涵養(yǎng)，在目前可持續(xù)發(fā)展節(jié)能減排的大環(huán)境下，使用生態(tài)格網(wǎng)取代原有混凝土和漿砌石是大勢(shì)所趨。經(jīng)濟(jì)性漿砌石護(hù)坡最貴，混凝土和生態(tài)格網(wǎng)投資相當(dāng)[4]。因此，本工程溝道治理護(hù)岸材料推薦生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)即格賓護(hù)坡結(jié)構(gòu)。

2.2 護(hù)岸治理

河道由西向東一字型布置，經(jīng)過下藏科鄉(xiāng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，本段的治理主要采用賓格網(wǎng)箱護(hù)腳+生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)，結(jié)合覆土植草生態(tài)護(hù)坡護(hù)岸。新建格賓石籠護(hù)岸總長(zhǎng)2 010 m，覆土植草生態(tài)護(hù)坡6 696 m，其中左岸3 696 m，右岸3 000 km。新建墻式擋墻240 m。河道生態(tài)治理統(tǒng)計(jì)表見表2。

表2 河道生態(tài)治理統(tǒng)計(jì)表

3 護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 生態(tài)格網(wǎng)護(hù)岸

生態(tài)格網(wǎng)護(hù)岸分為上部護(hù)坡和下部護(hù)腳兩個(gè)部分?？紤]河岸地形地質(zhì)條件、施工方便等因素，護(hù)岸坡度根據(jù)實(shí)際地形開挖或夯填成統(tǒng)一坡度，施工前護(hù)坡堤基必須清除坡面表層植物根系、腐殖土，清基厚度不少于30 cm，地基采用砂礫石回填，護(hù)岸下部采用格賓網(wǎng)石籠護(hù)腳，上部護(hù)坡采用格賓網(wǎng)石籠護(hù)坡，格賓網(wǎng)石籠護(hù)坡迎水坡坡比1∶1.5，護(hù)岸工程斜坡高度為1 m，護(hù)坡厚0.4 m，護(hù)岸頂設(shè)格賓網(wǎng)石籠封頂，寬度0.5 m，在地基土與格賓網(wǎng)石籠之間設(shè)一層200 g/m2的土工布作為反濾層。當(dāng)臨河高坎高于護(hù)岸工程設(shè)計(jì)頂高程時(shí)，應(yīng)確保開挖護(hù)岸頂高程以上邊坡穩(wěn)定，本次砂礫石開挖邊坡 0.75～1∶1.25。

格賓網(wǎng)鋼絲采用10%鋁鋅+混合稀土合金鋼絲覆塑防腐處理，經(jīng)機(jī)械鉸合編織成的六鉸狀、六邊形網(wǎng)孔的網(wǎng)片結(jié)構(gòu)[5]。護(hù)岸部位對(duì)應(yīng)格賓網(wǎng)尺寸規(guī)格見表3。

表3 護(hù)岸部位對(duì)應(yīng)格賓網(wǎng)尺寸規(guī)格表

填石要求[6]：格賓籠填充材料一般按就近原則選取塊石和碎石，填充比例為8∶2，塊石飽和抗壓強(qiáng)度40 MPa以上，粒徑在8～25 cm，強(qiáng)度等級(jí)MU30，遇水不易崩解和水解，抗風(fēng)化，碎石應(yīng)級(jí)配良好，石料質(zhì)地堅(jiān)硬。格賓籠填石粒徑120～250 mm，中值粒徑190 mm，按設(shè)計(jì)級(jí)配填裝。單側(cè)防護(hù)段生態(tài)格網(wǎng)護(hù)岸典型圖見圖4。

圖4 單側(cè)防護(hù)段生態(tài)格網(wǎng)護(hù)岸典型圖

3.2 漿砌石墻式護(hù)岸

墻式護(hù)岸采用漿砌石重力式護(hù)坡，護(hù)坡墻體采用漿砌石砌筑，墻頂寬度為0.5 m，墻高為2 m，底寬2.1 m，為俯斜式結(jié)構(gòu)，背水面坡比為1∶0.3，迎水面坡比為1∶0.1。墻前后各設(shè)置1個(gè)擴(kuò)展墻趾臺(tái)階，高0.5 m，寬0.5 m。擋墻每隔10 m設(shè)伸縮縫一道，縫寬3 cm，縫內(nèi)采用高密度聚乙烯閉孔泡沫板填縫處理，采用聚氯乙烯膠泥封口，填深為2 cm。擋墻依據(jù)實(shí)際地形開挖(夯填)成統(tǒng)一坡度，夯填相對(duì)密度不小于0.65。擋墻布置φ=50 mm的PVC管做排水管，排水管按2 m×2 m的間距梅花形布置，坡度為4%。漿砌石墻式護(hù)岸典型圖見圖5。

圖5 漿砌石墻式護(hù)岸典型圖

3.3 自然護(hù)岸

自然護(hù)岸在溝道地形較寬闊的岸坡，依據(jù)實(shí)際地形對(duì)迎水面岸坡進(jìn)行開挖(夯填)平整成統(tǒng)一坡度，迎水坡坡比1∶1.5，坡面覆腐殖土后植草，覆土厚度20 cm，覆蓋度達(dá)到70%以上。

4 結(jié)論及建議

通過對(duì)所需河段護(hù)坡進(jìn)行整修治理、疏浚河道、護(hù)砌河岸，一方面將有利于河道行洪安全，降低附近居民和農(nóng)田受洪災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提升和美化沿河環(huán)境；另一方面對(duì)保護(hù)村民出行安全，防止村莊和農(nóng)田免遭洪水沖淹，以保障農(nóng)民正常的生產(chǎn)生活，推動(dòng)國(guó)家精準(zhǔn)扶貧與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相協(xié)調(diào)的需要。