小理河高鎮(zhèn)段堤防建設(shè)方案探析

高強(qiáng)山 張慧勇

（1.橫山縣水庫移民辦公室 陜西 橫山 719100；2.橫山縣河務(wù)水庫管理站 陜西 橫山 719100）

1 概況

小理河是無定河水系大理河的一條主要支流，它發(fā)源于陜西省橫山縣艾好峁村，在陜西省子洲縣電市鎮(zhèn)李家河村匯入大理河，屬山溪性河流，流域面積820.8km2，河長69km，小理河流域?qū)俅箨懶詺夂?降水量年內(nèi)分配不均,主要集中在汛期且多以暴雨形式出現(xiàn)，最大月降雨量多集中在8月份。高鎮(zhèn)地處黃土高坡之上、小理河之畔，位于榆林市橫山縣城南70 km處，幅員 251km2，總耕地面積 4860hm2，轄20個(gè)行政村，180個(gè)村民小組，總?cè)丝?3861人。全鎮(zhèn)地形多為山坡溝壑之地，美麗的小理河潺潺而過。此次堤防治理涉及高鎮(zhèn)鎮(zhèn)所轄的高鎮(zhèn)村、油坊頭村、旗峰村和李家洼村4個(gè)行政村，保護(hù)區(qū)耕地面積100畝。建設(shè)該防洪工程，不僅是完善橫山縣高鎮(zhèn)防洪體系，提高高鎮(zhèn)防洪標(biāo)準(zhǔn)，改善居民環(huán)境，保護(hù)老區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的需要，也是擴(kuò)展高鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施，擴(kuò)充高鎮(zhèn)規(guī)模，完善新農(nóng)村建設(shè)總體思路和重點(diǎn)示范村建設(shè)規(guī)劃的需要。

2 河道存在問題

（1）小理河大多沒有堤防，無防洪安全體系。

小理河流沿岸的村莊、糧食生產(chǎn)基地基本處于不設(shè)防狀態(tài)，目前河道為天然岸坡和農(nóng)田田埂，無堤防、也缺少穿堤的交叉建筑物，遇到洪水就造成洪澇災(zāi)害?，F(xiàn)狀橫斷面多呈“U”型，河床最寬處為80多米，最窄處為7、8米。兩岸發(fā)育有一級(jí)～二級(jí)基座階地。高階地多被侵蝕、改造、殘留不明顯。河床漫灘和一級(jí)階地階面一般平坦、寬闊，呈條帶狀分布，二級(jí)階地殘缺不全，多呈條塊狀分布，階地堆積物二元結(jié)構(gòu)清晰，上部黃土、黃土狀壤土，下部砂礫石。

（2）流域水土流失嚴(yán)重。

小理河位于陜北黃土高塬北部的黃土梁峁溝壑區(qū)，地勢西北高，東南低。小理河自西北向東南流經(jīng)該區(qū)，區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，黃土梁、峁發(fā)育。地貌單元按形態(tài)特征可分為黃土梁峁及河流階地兩大類型，土質(zhì)疏松，受暴雨洪水影響，河流泥沙含量大，淤積較重。

（3）岸坡坍塌嚴(yán)重。

小理河下游段由于兩岸岸坡無防護(hù)措施，經(jīng)過多年洪水沖刷造成兩岸岸坡較陡，目前兩岸局部段出現(xiàn)岸坡坍塌現(xiàn)象，并且坍塌現(xiàn)象近年來越來越嚴(yán)重，對(duì)兩岸的農(nóng)田造成嚴(yán)重影響。

（4）管理設(shè)施不配套，群眾防汛意識(shí)差。

近年來小理河河道內(nèi)亂建、亂挖、亂棄現(xiàn)象加劇，不斷侵占河道，造成河道淤塞，行洪不暢。河道到處亂到垃圾，多年未實(shí)施清淤疏浚，致使河道萎縮嚴(yán)重，行洪能力逐步降低，給防洪安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

（5）無防汛搶險(xiǎn)道路，防洪搶險(xiǎn)交通不暢，直接影響防汛搶險(xiǎn)工作的順利。

3 堤防設(shè)計(jì)

3.1 堤線布置

本次設(shè)計(jì)的堤線布置結(jié)合現(xiàn)狀河道兩側(cè)邊坡情況進(jìn)行了三個(gè)方案的比較，上游段分別為30m、40m、50m堤距方案，下游段分別為32m、42m、52m堤距方案。從平面形態(tài)、水力計(jì)算成果、拆遷補(bǔ)償、防洪規(guī)劃以及兩岸高邊坡等情況來看，選擇上游段40m堤距、下游段42m堤距堤線布置，平面布置形態(tài)較好，水力計(jì)算結(jié)果合理，拆遷補(bǔ)償費(fèi)用相對(duì)較低，符合防汛部門要求，且與天然高邊坡銜接較好，故本次設(shè)計(jì)推薦采用上游段堤距為40m、下游段堤距為42m方案。

3.2 堤防工程布置

根據(jù)堤防布置原則，結(jié)合小理河河道現(xiàn)狀及兩岸邊坡條件，本次防洪工程總體分為上游段和下游段。上游段新修堤防分為兩段，其中左岸、右岸各一段。上游段左岸新修堤防為：樁號(hào)SL0+000.00～SL0+465.69之間，總長為465.69m；上游段右岸新修堤防為：樁號(hào)SR0+000.00～SR0+404.36之間，總長為404.36m。下游段新修護(hù)岸分為兩段，均位于左岸。下游段左岸新修護(hù)岸為：樁號(hào)XL0+000.00～XL0+470.98和 XL0+555.86～XL0+894.97之間共兩段，總長為810.09m。本次防洪工程新修堤防和護(hù)岸總長1680.14m，上游段最小堤距控制為40m、下游段最小堤距控制為42m。

3.3 基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告及堤基要求的埋置深度，設(shè)計(jì)河段樁號(hào)：XL0+071.56～XL0+470.98和 XL0+555.86～XL0+894.97之間設(shè)計(jì)堤底高程按照深入基巖以下1.0m控制，其他河段設(shè)計(jì)堤底高程按照按照河道深泓線下2.0m控制。上游段堤防基礎(chǔ)均座落在淤泥質(zhì)粉土層，淤泥質(zhì)粉土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N63.5=5.0～5.2擊,承載力特征值fak=80kPa～100kPa，土體呈飽和狀態(tài)，無濕陷，內(nèi)摩擦角Φ=20.0°，粘聚力C=10.0kPa。下游段護(hù)岸基礎(chǔ)均坐落在基巖上，承載力滿足要求。強(qiáng)風(fēng)化巖體基本質(zhì)量級(jí)別Ⅴ級(jí)，承載力特征值fak=350kPa。弱風(fēng)化巖體基本質(zhì)量級(jí)別Ⅳ級(jí)，承載力特征值fak=800kPa。由于土堤對(duì)基礎(chǔ)承載力要求較低（約為57kPa），淤泥質(zhì)粉土承載力滿足漿砌石護(hù)坡對(duì)地基持力層的承載力要求，故本次設(shè)計(jì)不再進(jìn)行基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)。

3.4 堤頂高程確定

依據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，堤頂高程按設(shè)計(jì)洪水位加堤頂超高確定。按不允許越浪對(duì)待，安全超高取0.5m。經(jīng)計(jì)算墻頂超高范圍為0.77m～0.78m，為使堤防頂部平順連接，堤頂超高統(tǒng)一按0.8m考慮。

3.5 沖刷及基礎(chǔ)埋深

根據(jù)設(shè)計(jì)堤線的布置及河勢水流方向分析判斷，本次設(shè)計(jì)不存在水流斜沖段。結(jié)合工程區(qū)抗沖刷及抗凍、地基情況要求及河道河勢變遷情況，本次堤基沖刷深按深泓點(diǎn)作為地面高程，滿足沖刷線以下計(jì)算深度。綜合考慮，確定堤防堤基埋置深度按以下要求確定：據(jù)沖刷計(jì)算，設(shè)計(jì)河道段沖刷深度為0.41m～0.62m（從河底計(jì)算起），最大凍土深度129cm，結(jié)合河道斷面演變情況分析和地質(zhì)實(shí)地調(diào)查分析及順直段沖刷深度計(jì)算結(jié)果，綜合確定本次設(shè)計(jì)，下游段兩岸部分堤段由于基巖出露高程較高，樁號(hào)：XL0+071.56～XL0+470.98和 XL0+555.86～XL0+894.97之間設(shè)計(jì)堤底高程按照深入基巖以下1.0m控制，其他河段設(shè)計(jì)堤底高程按照河道深泓線下2.0m控制。

3.6 斷面型式選擇

該堤防位于小理河高鎮(zhèn)鎮(zhèn)街道旁邊和橫子路邊上，其斷面型式在滿足自身穩(wěn)定及強(qiáng)度的情況下，結(jié)合工程的人文景觀、兩岸建筑物布局和地層巖性進(jìn)行選取。根據(jù)本工程特點(diǎn)，對(duì)土堤迎水側(cè)采用漿砌石護(hù)坡、直立式擋墻和重力式格賓擋墻三種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。經(jīng)過方案比較分析計(jì)算，土堤迎水側(cè)采用漿砌石護(hù)坡投資為6100元/m，直立式擋墻投資為13345元/m，重力式格賓擋墻投資為14314元/m。通過比較可以看出，土堤迎水側(cè)采用漿砌石護(hù)坡比直立式擋墻和重力式格賓擋墻造價(jià)低，且不需要進(jìn)行基礎(chǔ)處理等優(yōu)點(diǎn)。因此，選擇漿土堤，迎水側(cè)采用砌石護(hù)坡作為該工程的推薦方案。墻背填土對(duì)于無粘性土要求相對(duì)密度不低于0.60，粘性土壓實(shí)系數(shù)不低于0.90。

3.7 擋土墻細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)

3.7.1 沉陷縫設(shè)計(jì)

為避免由于地基沉陷引起護(hù)坡裂縫，沿護(hù)坡長度方向每10m設(shè)置一道沉陷縫，縫寬2cm，縫內(nèi)塞填聚乙烯閉孔泡沫板。護(hù)坡沿長度方向分縫時(shí)考慮以下情況：在平面位置和立面布置突變折點(diǎn)處應(yīng)設(shè)沉陷縫;基礎(chǔ)下地基巖性發(fā)生顯著變化處應(yīng)設(shè)沉陷縫;

3.7.2 排水設(shè)置

為降低護(hù)坡后側(cè)地下水位，減少靜水壓力，在護(hù)坡上設(shè)置排水孔。排水孔豎向間距為2.5m，水平向間距為2m,上排排水孔距離堤頂2.5m，排水孔為D75PVC管，管端包裹土工布反濾。

3.8 排水涵管設(shè)計(jì)

根據(jù)小理河左右兩岸自然地形、農(nóng)田面積和農(nóng)田分塊布局，為避免本次護(hù)岸加高加固治理后兩岸農(nóng)田積水排不出而產(chǎn)生內(nèi)澇損失，本次設(shè)計(jì)根據(jù)兩岸各個(gè)溝道的集水面積和降水量，按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算排洪涵管輸水流量為0.41m3/s～1.17m3/s，故排水穿堤管道設(shè)計(jì)選用DN800承插式鋼筋砼預(yù)制管，管道鋪設(shè)時(shí)管座采用現(xiàn)澆砼C15,管道進(jìn)水口埋設(shè)高度為原地面線上,管道進(jìn)出口坡降為1%，出口處采用鉛絲石籠護(hù)角，護(hù)角寬度為3.0m，長度為6.0m，高度為1.5m～0.5m，護(hù)角底高程為回填線以下0.5m。共布置了3處排水涵管：上游段2處、下游段1處，均為為φ800承插式鋼筋砼管。

3.9 防汛道路及下河踏步設(shè)計(jì)

本工程區(qū)交通方便，橫子路沿河道左岸而過，本次設(shè)計(jì)防汛道路與橫子路相互銜接。新建防汛道路進(jìn)行設(shè)計(jì)總長2180.14m，其中堤頂?shù)缆窞?680.14m，與橫子路及對(duì)外路連接長度為500m，路面寬度為3.0m，包括漿砌石壓頂寬度0.6m，路面為20cm厚泥結(jié)石路面。在沿治理河道兩岸，根據(jù)實(shí)際地形條件，在居民活動(dòng)比較集中的位置沿河設(shè)置下河踏步，以方便群眾的取水需求。下河踏步總計(jì)4處，其中上游段2處、下游段2處，下河踏步寬度為4.0m，坡度比為 1∶2.0。

4 結(jié)語

橫山縣小理河高鎮(zhèn)段防洪堤工程位于小理河中下游，為使小理河高鎮(zhèn)段形成一個(gè)較為可靠的防洪體系，通過分析河道防洪存在問題，從堤線布置、堤頂高程、基礎(chǔ)埋深、斷面型式、擋土墻、排水涵管、防汛道路及下河踏步等方面提出科學(xué)的堤防建設(shè)方案，設(shè)計(jì)綜合治理堤防1.80km，其中，上游段左岸新建堤防465.69m、右岸新建堤防404.36m，下游段左岸新建護(hù)岸810.09m，切實(shí)提高了小理河高鎮(zhèn)的整體防洪能力。陜西水利