大中型灌區(qū)渠道護砌的方案比選

薛培培 李享鴻 郭 磊 程陽宇

（宿遷市水務(wù)勘測設(shè)計研究有限公司 宿遷 223800）

1 工程概況

1.1 基本情況

新北干渠為新北灌區(qū)的骨干灌溉渠道，全長7.8km，由西向東貫穿整個灌區(qū)，主要的灌溉范圍位于干渠以北，干渠以南亦有零星農(nóng)田從干渠引水灌溉。目前新北干渠205 國道以東已完成襯砌，205 國道以西段現(xiàn)狀仍為土質(zhì)渠道，現(xiàn)狀存在邊坡坍塌、河道淤積等問題，影響渠道正常輸水灌溉。新北干渠沿線多為粉土、粉質(zhì)黏土，土質(zhì)較差，水土流失嚴重，為減少水土流失，維護水生態(tài)安全、改善水體環(huán)境，以“水安全、水環(huán)境、水景觀、水文化、水經(jīng)濟”協(xié)調(diào)發(fā)展為設(shè)計思路，著力構(gòu)建集防洪排澇、水生態(tài)、水環(huán)境、水景觀為一體的水環(huán)境體系，針對渠道沿線水力條件及土質(zhì)特點，對新北干渠進行生態(tài)護砌。

1.2 工程地質(zhì)

鉆探深度范圍內(nèi)的土層可分為7 個工程地質(zhì)層，各層土的滲透系數(shù)及堤防設(shè)計參數(shù)見表1。

1.3 現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定復(fù)核

新北干渠沿線多為粉土、粉質(zhì)黏土，土質(zhì)較差，邊坡為1︰2.5。采用河海大學(xué)研發(fā)的autobank7.6軟件（選用瑞典法）復(fù)核現(xiàn)狀斷面的安全。選取設(shè)計水位驟降期復(fù)核，臨水側(cè)水位由設(shè)計水位經(jīng)過2天下降1.5m，背水側(cè)水位按附近地面以下1.0m 取值。在此工況下抗滑系數(shù)均小于允許值，不滿足規(guī)范要求?？够€(wěn)定計算示意圖見圖1。

2 護砌方式的選擇

針對新北干渠工程特點，現(xiàn)將石籠墻護砌、重力式擋土墻護坡、混凝土+聯(lián)鎖塊護坡三種護砌形式進行比選。

方案一：石籠墻護砌

石籠護砌形式：石籠規(guī)格分別為4.0m×2.5m×0.3m（長× 寬× 高）、4.0m×2.0m×1.0m（長×寬×高）、4.0m×1.0m×1.0m（長×寬×高）、設(shè)計墻頂高程8.55～8.12m，擋土高度2.30m。墻頂以上邊坡采用播撒狗牙根草籽護坡，同時為防止石籠墻前面坡面水流沖刷，提高河坡的抗沖性能，在坡面處采用10%水泥土對坡面深度20～30cm 范圍內(nèi)進行土質(zhì)改良，具體設(shè)計斷面見圖2。

表1 各層土的滲透系數(shù)及堤防設(shè)計參數(shù)表

方案二：重力式擋土墻護坡

采用2.3m 高擋土墻擋土，擋土高度2.3m，擋土墻底板厚0.3m。墻頂以上邊坡采用播撒狗牙根草籽護坡，同時為防止石籠墻前面坡面水流沖刷，提高河坡的抗沖性能，在坡面處采用10%水泥土對坡面深度20～30cm 范圍內(nèi)進行土質(zhì)改良，具體設(shè)計斷面見圖3。

方案三：混凝土+聯(lián)鎖塊護坡

混凝土+聯(lián)鎖塊護坡：設(shè)計水位以下采用現(xiàn)澆混凝土護坡，護砌厚度為10cm，邊坡系數(shù)為1︰3.0，設(shè)計水位以上采用聯(lián)鎖塊，聯(lián)鎖塊厚8cm，聯(lián)鎖塊下設(shè)5cm 瓜子片和土工布一層。采用混凝土護坡與生態(tài)護坡相結(jié)合的護砌方式，混凝土護坡每隔200m設(shè)置一道20m 生態(tài)護坡，具體設(shè)計斷面見圖4。

圖1 現(xiàn)狀渠道驟降期抗滑穩(wěn)定計算圖

圖2 石籠墻護砌標準斷面圖

圖3 重力式擋土墻護砌標準斷面圖

根據(jù)上述三種方案的自身特點，該工程從施工難度、抗沖能力、景觀效果、占地、后期養(yǎng)護等方面進行了比較，具體比選情況見表2。

經(jīng)比選可知：方案二投資比較大，無透水性，不利于水生動植物生存，對渠道生態(tài)系統(tǒng)影響較大，景觀效果較差。方案三投資最少，對生態(tài)系統(tǒng)影響較小，但是新北干渠土質(zhì)較差，采用autobank7.6 計算邊坡穩(wěn)定，在邊坡滿足1︰3 的情況下才穩(wěn)定，需要擴挖河道占地，新北干渠緊鄰道路，沒有條件擴挖河口。方案一采用石籠擋墻護砌。石籠擋墻為全透水結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)水土交換，提供了植物、動物的生存空間，生態(tài)效果好。該方案主要優(yōu)點是適應(yīng)地基變形能力強，施工工藝簡單，投資較省，耐久性能達到50年以上，同時工程實施后，可縮窄原梯形渠道河口占地面積，減緩邊坡，有效地改善現(xiàn)狀水土流失問題，保障渠道安全運行。經(jīng)綜合比選，本次推薦方案一。

3 結(jié)語

圖4 混凝土+聯(lián)鎖塊護砌標準斷面圖

表2 護砌比選方案對比表

格賓石籠護坡防治要求：一是要滿足防洪抗沖標準要求，構(gòu)建結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗沖刷的護岸結(jié)構(gòu)；二是河流護岸需滿足岸坡生態(tài)平衡要求，構(gòu)建能透水、透氣、適合植物生長的生態(tài)防護平臺，建立良性的河岸生態(tài)系統(tǒng)。

格賓石籠護坡技術(shù)主要圍繞三個方面：（1）與傳統(tǒng)護坡技術(shù)的結(jié)合；（2）與土工合成材料的結(jié)合；（3）基質(zhì)研發(fā)和施工方式的創(chuàng)新。這三個技術(shù)方向不同程度上將生態(tài)的理念引入到河道岸坡防護中，充分發(fā)揮植被的固土護坡以及防沖刷功效，同時為動植物和微生物提供生存空間，為人類提供河岸休閑景觀空間■