魏玉翠，薛 晶，鮑書娜，胡裕婷，姜新媛

(1.鎮(zhèn)江市工程勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2.江蘇省駱運(yùn)水利工程管理處，江蘇 宿遷 223800；3.蘇州新一造價(jià)師價(jià)格事務(wù)所有限公司常熟分公司，江蘇 常熟 215500)

1 工程概況

句容市位于江蘇省西南部，境內(nèi)水庫(kù)眾多，因此產(chǎn)生了較多的水庫(kù)移民。句容市茅山鎮(zhèn)何莊村屬于句容市重要移民村，地處二圣水庫(kù)上游，距離南京市、鎮(zhèn)江市均不到1 h的路程，104國(guó)道、常溧高速近在咫尺。何莊村環(huán)境優(yōu)美、氣候宜人，曾經(jīng)接納水庫(kù)移民76戶，現(xiàn)存移民156人，移民后代304人。

為提高后扶結(jié)余資金的使用效益，改善安置村環(huán)境，特別是改善水系環(huán)境面貌，集中使用后扶資金，把茅山鎮(zhèn)何莊村列為建設(shè)對(duì)象，實(shí)行“美麗庫(kù)區(qū)幸福家園”建設(shè)，經(jīng)過(guò)省、市地方慎重考慮，重點(diǎn)實(shí)施崗南河整治工程。

崗南河多年未進(jìn)行過(guò)清淤，河道蜿蜒曲折，現(xiàn)狀岸線自然多變，迎水坡為自然土坡，岸坡雜草雜樹(shù)叢生，影響河道行洪及周邊水環(huán)境。目前，崗南河北岸正在新建居民小區(qū)，河道現(xiàn)狀與新村環(huán)境極不協(xié)調(diào)，河道水景觀效益得不到充分發(fā)揮。

為滿足河道周邊移民村莊改善人居環(huán)境的迫切需要，對(duì)崗南河進(jìn)行岸線整治，增加人與河道親水交互，方便周邊群眾用水親水。同時(shí)，利用河岸整坡清雜，可使河道更加通暢地吸納雨洪，并能有效地改善河道附近丘陵山區(qū)基本農(nóng)田的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件[1-4]。

崗南河是山丘區(qū)河道，境內(nèi)丘陵山區(qū)地形起伏較大。崗南河現(xiàn)狀底寬3～40 m，河口寬度7～60 m，河底高程14.23～18.14 m，堤頂高程16.34～23.75 m，平均淤積深度0.8 m。

2 河道工程布置

2.1 總體布置原則

(1)崗南河河道、堤防設(shè)計(jì)滿足行洪、擋洪要求，原則上不小于其自然或歷史寬度。

(2)充分利用崗南河河道及現(xiàn)有堤防，以減少占地、拆遷及加固工程量，降低工程造價(jià)。

(3)河道整治應(yīng)與周邊環(huán)境、地區(qū)開(kāi)發(fā)相結(jié)合，在滿足河道現(xiàn)有功能前提下，提高河道的水土保持綜合能力及景觀效果。

2.2 工程布置

崗南河堤防沿現(xiàn)有堤防進(jìn)行加高培厚，一般以堤防內(nèi)肩線向外坡加寬加高至設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；崗南河起始段約100 m裁彎取直，其余段基本沿原河道中心線進(jìn)行整治。

3 斷面結(jié)構(gòu)型式比選

河道護(hù)砌結(jié)構(gòu)型式不僅應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和行洪安全，還應(yīng)考慮工程造價(jià)，用地范圍和河道景觀。崗南河護(hù)砌段的河道斷面型式，根據(jù)河道過(guò)水?dāng)嗝嫘螤睿刹捎镁匦螖嗝?、梯形斷面，及?fù)式斷面三種。對(duì)這三種結(jié)構(gòu)型式比較如下：

(1)矩形斷面。此斷面與矩形相似，占地面積不大，通常適合于用地受到很大限制的河道。這種斷面可以改善河道過(guò)流能力，但是很難構(gòu)建有利于生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的基底條件，這對(duì)河道中的水生動(dòng)植物會(huì)產(chǎn)生不利的影響，生態(tài)親和性也比較差。

(2)梯形斷面。這種斷面與梯形相似，占地面積較矩形斷面大，通常適合于場(chǎng)地較充裕的河道。這種斷面可以構(gòu)建有利于生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的基底條件，但是由于邊坡的單一性和水深條件的限制，使得能夠生長(zhǎng)的水生植物相對(duì)較少，因此，生態(tài)親和性一般。

(3)復(fù)式斷面。復(fù)式斷面按河道水位特征設(shè)置分級(jí)護(hù)坡和平臺(tái)，占地面積略大，適合于場(chǎng)地較充裕的河道。這種斷面容易構(gòu)建利于生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的基底條件，因地制宜設(shè)置了邊坡和平臺(tái)，有利于河道水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)，生態(tài)親和性較佳[1-2]。

結(jié)合本工程的實(shí)際需求，崗南河襯砌段北岸為新建居民點(diǎn)，南岸多為農(nóng)田，總體用地較為寬松，河道過(guò)流斷面經(jīng)比較后采用復(fù)式斷面。

4 護(hù)岸型式比選

4.1 護(hù)岸結(jié)構(gòu)選擇

傳統(tǒng)的護(hù)岸結(jié)構(gòu)有鋼筋混凝土擋墻、砌石擋墻、木樁和石籠擋墻等，它們能有效地防止河道沖刷，維持岸坡穩(wěn)定，并能充分發(fā)揮河道防洪、灌溉、航運(yùn)等功能。鋼筋混凝土擋墻和砌石擋墻均為硬質(zhì)化結(jié)構(gòu)，墻體建成后阻隔了水體與土壤之間的自然交換，從而導(dǎo)致河道的生態(tài)系統(tǒng)受到一定的損害；木樁和石籠擋墻在促進(jìn)水土交換上有著一定的作用，但是原材料為不可再生資源，且耐久性一般[3]。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在河道整治工程中，防洪與景觀、生態(tài)兼顧的需求逐漸提高。以安全為基礎(chǔ)、以景觀生態(tài)為導(dǎo)向，減少破壞河道自然環(huán)境，保證岸坡穩(wěn)定的同時(shí)改善水生態(tài)環(huán)境是近年河道整治的主流。近年來(lái)，裝配式生態(tài)護(hù)岸在工程中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛。這是一種能適應(yīng)生物生長(zhǎng)，并具有多孔透水性的預(yù)制混凝土護(hù)岸，其具有施工速度快、造價(jià)合理、生態(tài)環(huán)保、質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn)。

傳統(tǒng)護(hù)岸與生態(tài)護(hù)岸各有優(yōu)缺點(diǎn)，本次崗南河護(hù)岸結(jié)構(gòu)選擇重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面：

(1)崗南河是山丘區(qū)河道，境內(nèi)丘陵山區(qū)地形起伏較大，崗南河的護(hù)岸結(jié)構(gòu)應(yīng)有效防止水流對(duì)岸坡的侵襲和淘刷，維持岸線穩(wěn)定。

(2)何莊村地處道教圣地茅山風(fēng)景區(qū)，擁有果園等產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好，經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)踏勘、訪談，群眾期盼全面提升新規(guī)劃居民點(diǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施與村落風(fēng)貌，崗南河的護(hù)岸結(jié)構(gòu)應(yīng)該有利于將何莊村打造成草木花香、生態(tài)觀光、文脈相承的“美麗庫(kù)區(qū)、幸福家園”。

(3)崗南河緊鄰何莊村新規(guī)劃的居民點(diǎn)，目前河道處于粗放、基本無(wú)維護(hù)的荒蕪狀態(tài)，河道水景觀效益尚未發(fā)揮。崗南河的護(hù)岸結(jié)構(gòu)應(yīng)便于利用岸線整治提供充足活動(dòng)空間，通過(guò)棧道、步道的置入提升可達(dá)性，能增加人與河道親水互動(dòng)，改善居住條件，方便周圍居民用水親水，滿足河道周邊移民村莊改善人居環(huán)境的迫切需求。

為了更好、更快地實(shí)現(xiàn)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于改善農(nóng)村人居環(huán)境的指導(dǎo)意見(jiàn)》(國(guó)辦發(fā)〔2014〕25號(hào))提出的全面建成小康社會(huì)，在居住條件、公共設(shè)施和環(huán)境衛(wèi)生等方面完全符合小康社會(huì)要求、為進(jìn)一步改善農(nóng)村人居環(huán)境的目標(biāo)，在保障防洪安全的前提下充分考慮造福移民，改善移民村生活環(huán)境的重要思想，本次崗南河護(hù)岸結(jié)構(gòu)選擇裝配式生態(tài)護(hù)岸。

4.2 生態(tài)護(hù)岸型式比選

為促進(jìn)何莊村美麗移民鄉(xiāng)村建設(shè)，本次崗南河護(hù)岸形式采用裝配式生態(tài)護(hù)岸。按照結(jié)構(gòu)形式，裝配式生態(tài)護(hù)岸可分為墻式護(hù)岸、坡式護(hù)岸和板樁式護(hù)岸。根據(jù)句容市山丘區(qū)河道特性，在三種護(hù)岸形式中選擇常用的幾種結(jié)構(gòu)進(jìn)行比選。

(1)墻式護(hù)岸。階梯式預(yù)制混凝土擋墻材料砌塊工廠化生產(chǎn)，施工速度快，視覺(jué)效果好；可實(shí)現(xiàn)水體自凈；柔性結(jié)構(gòu)，能承受較大的地基變形，適應(yīng)性好；但擋墻后回填土方要求高。

(2)坡式護(hù)岸。聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡主要適用于河坡較緩、河道兩側(cè)場(chǎng)地較為開(kāi)闊的情況，聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡具有預(yù)制塊護(hù)坡的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能滿足外觀的需要，其中間孔洞可以種植耐水植物，凈化水環(huán)境。其主要缺點(diǎn)是鋪設(shè)的時(shí)間長(zhǎng)，占地大。

(3)板樁式護(hù)岸。仿木樁適應(yīng)變形能力較好，且樁本身及施工質(zhì)量相對(duì)容易控制，仿木樁的景觀、生態(tài)效果及后期維修與養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，但工程費(fèi)用略高。

結(jié)合以上三種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到崗南河為山丘區(qū)河道，河道蜿蜒曲折且地形起伏較大，為有效應(yīng)對(duì)河道施工與沉降影響，并結(jié)合工程造價(jià)及景觀效果，本次工程崗南河護(hù)砌段采用階梯式預(yù)制混凝土擋墻進(jìn)行護(hù)砌。

根據(jù)設(shè)計(jì)流量擬定河道最小設(shè)計(jì)斷面：河道底寬7.0 m，兩側(cè)高于河底1.0 m處各設(shè)1個(gè)平臺(tái)，平臺(tái)寬1.0 m，平臺(tái)以下坡比為1∶2.0，平臺(tái)上設(shè)階梯式預(yù)制混凝土擋墻，擋墻頂部與堤頂連接。

5 河道邊坡穩(wěn)定復(fù)核

5.1 計(jì)算代表斷面

根據(jù)河道設(shè)計(jì)斷面，對(duì)崗南河河道水面線進(jìn)行推算。根據(jù)計(jì)算，崗南河全線按照20 a一遇洪水達(dá)標(biāo)建設(shè)后設(shè)計(jì)水位為▽20.02～17.17 m。

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—2013)，堤頂設(shè)計(jì)高程應(yīng)按設(shè)計(jì)洪水位或設(shè)計(jì)高潮位加堤頂超高確定。堤頂超高公式(1)如下：

Y=R+e+A

(1)

式中：Y為堤頂超高，m；R為設(shè)計(jì)波浪爬高，m；e為設(shè)計(jì)風(fēng)壅水高度，m；A為安全加高，m。

崗南河屬內(nèi)河，風(fēng)壅水面高度很小，可忽略不計(jì)，本次計(jì)算不考慮風(fēng)壅高度。根據(jù)規(guī)范GB 50286—2013表2.2.1，不允許越浪的4級(jí)堤防安全加高值為0.6 m。崗南河及姜家河20 a一遇設(shè)計(jì)水位為▽20.02～18.39 m。由此，擬定崗南河護(hù)砌段堤頂高程為20.80～19.00 m。計(jì)算代表斷面選用土質(zhì)較差、堤頂較高的具有代表性的最不利斷面CS5、CS9。

5.2 地質(zhì)資料

句容市位于寧鎮(zhèn)山脈南麓，區(qū)域大地構(gòu)造處于揚(yáng)子地臺(tái)華夏系構(gòu)造寧鎮(zhèn)隆起，無(wú)明顯影響安全的活動(dòng)斷裂通過(guò)，第四系晚期區(qū)域地殼活動(dòng)已十分微弱，區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定性較好。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告提供的地質(zhì)物理力學(xué)指標(biāo)及規(guī)劃要求，對(duì)崗南河進(jìn)行河道斷面抗滑穩(wěn)定復(fù)核。

5.3 計(jì)算工況及水位組合

正常情況，設(shè)計(jì)洪水位驟降至常水位時(shí)的臨水側(cè)堤坡，堤后水位取地面以下0.3 m；施工期河道無(wú)水的穩(wěn)定滲流期的迎水側(cè)堤坡，堤后水位取地面以下1.0 m；地震期河道多年平均水位遭遇地震，堤后水位取地面以下0.3 m。

5.4 計(jì)算方法

根據(jù)測(cè)量和設(shè)計(jì)斷面、地質(zhì)勘探報(bào)告和選定的水位組合，按照規(guī)范GB 50286—2013的要求，計(jì)算按瑞典圓弧滑動(dòng)法，采用穩(wěn)定計(jì)算軟件AutoBank7.3進(jìn)行分析計(jì)算。

5.5 抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果

本次設(shè)計(jì)對(duì)土質(zhì)較差、堤頂較高的具有代表性的最不利斷面CS5、CS9進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 堤防設(shè)計(jì)斷面抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果

由上表結(jié)果得出，設(shè)計(jì)斷面堤防抗滑穩(wěn)定均滿足要求。

6 擋墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6.1 擋墻結(jié)構(gòu)

擋墻型式選用階梯式生態(tài)框擋墻，崗南河兩岸護(hù)砌總長(zhǎng)1200 m。墻底高程▽18.30～16.50 m，墻頂高程▽20.80～19.00 m，底板采用C25素混凝土結(jié)構(gòu)，寬1.5 m，厚0.4 m。墻后設(shè)置0.4 m寬級(jí)配碎石。擋墻墻后素土夯實(shí)，壓實(shí)度0.93。根據(jù)崗南河周邊風(fēng)貌及當(dāng)?shù)睾拥赖沫h(huán)境條件，常水位以上內(nèi)河側(cè)種植馬尼拉草，擋墻頂部沿線按照1∶1∶1的比例種植云南黃馨、馬尼拉草、芒草，種植空隙間鋪設(shè)高羊茅草皮增加綠化覆蓋率。堤頂兩側(cè)采用仿木混凝土欄桿，欄桿高1.2 m。

6.2 擋墻穩(wěn)定計(jì)算

階梯式生態(tài)框擋墻主要靠自重來(lái)保持穩(wěn)定，擋墻抗滑穩(wěn)定按照重力式擋土墻計(jì)算，擋土墻基底應(yīng)力的最大值與最小值之比按照《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 379—2007)6.3.1的公式、擋墻穩(wěn)定計(jì)算方法6.3.5的公式、抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算按照6.4.1的公式、地基承載力計(jì)算按照6.3.3的公式進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算工況為完建期、正常運(yùn)行期工況，以CS5為例，水位組合見(jiàn)表2。

表2 斷面CS5水位組合

根據(jù)水位計(jì)算組合，對(duì)擋墻進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，如式(1)～(4)：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：σmax、σmin分別為最大、最小地基應(yīng)力，kPa；∑G為作用于底板上的豎向力之和，kN；∑M為作用于底板上的力對(duì)底板中心力矩之和，kN·m；B為擋墻底板的寬度，m；L為擋墻底板的長(zhǎng)度，m；η為地基不均勻系數(shù)；K為抗滑安全系數(shù)；f為底板與地基的摩擦系數(shù)，淤泥質(zhì)土取0.35；∑H為作用于結(jié)構(gòu)上的水平力之和，kN；K0為抗傾覆安全系數(shù)；∑MV為對(duì)擋土墻基底前趾的抗傾覆力矩，kN·m；∑MH為對(duì)擋土墻基底前趾的傾覆力矩，kN·m。

計(jì)算結(jié)果如表4。

表4 斷面CS5擋墻穩(wěn)定計(jì)算成果

由以上計(jì)算可知，擋墻的抗滑及抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，擋墻基底最大平均應(yīng)力為59 kPa，擋墻基礎(chǔ)位于③號(hào)粉質(zhì)黏土及④號(hào)粉質(zhì)黏土上，地基承載力分別為70 kPa、200 kPa，擋墻基底最大應(yīng)力小于地基承載力，所以此段擋墻無(wú)需進(jìn)行地基處理?？紤]到擋墻建在河坡上，擋墻底部長(zhǎng)期泡水，為減少施工擾動(dòng)及不均勻沉降，在擋墻基礎(chǔ)位于③號(hào)粉質(zhì)黏土上的擋墻底板下設(shè)杉木樁，樁長(zhǎng)3 m，梢徑≥120 mm，施打間距1.0 m×1.0 m，總計(jì)1884根。

7 結(jié) 語(yǔ)

目前崗南河整治工程已經(jīng)完成，工程中采用的階梯式生態(tài)框擋墻是開(kāi)放式的系統(tǒng)，與傳統(tǒng)護(hù)岸相比較，其空箱式結(jié)構(gòu)既滿足防洪功能又達(dá)到景觀及生態(tài)功能。該工程以河道整治為切入點(diǎn)，以水生景、以景提質(zhì)，塑造成片水景觀效果，將何莊村移民居民點(diǎn)打造成天藍(lán)、地綠、水清的生態(tài)宜居家園，對(duì)句容市社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)起到至關(guān)重要的作用。