沂江城上段河道治理工程護(hù)岸設(shè)計(jì)分析

宋明華，趙小軍

(1.江西省吉安市新干縣應(yīng)急管理局，江西 吉安 331300； 2.江西省宜春市樟樹市水利局，江西 宜春 331200)

1 工程概況

新干縣沂江河城上段中小河流治理工程位于新干縣城上鄉(xiāng)境內(nèi)，上游起于河陂村，下游止于大坑村附近，治理河道總長(zhǎng)20.000 km，其中沂江河城上段長(zhǎng)13.455 km，江上水支流長(zhǎng)5.260 km，七琴水支流長(zhǎng)1.285 km。現(xiàn)狀河道存在的主要問題為河道岸坡陡峭、濕滑，岸坡抗河水沖刷能力弱，幾乎無(wú)法抵抗。設(shè)計(jì)兩岸新建護(hù)岸總長(zhǎng)16.272 km，其中新建干砌石護(hù)坡長(zhǎng)3.372 km，新建漿砌石擋墻護(hù)岸長(zhǎng)2.975 km，新建混凝土預(yù)制塊護(hù)坡長(zhǎng)4.220 km，新建聯(lián)鎖式混凝土生態(tài)護(hù)坡4.205 km，新建生態(tài)擋墻護(hù)岸1.500 km。

工程防護(hù)區(qū)面積約為2.55 km2，保護(hù)人口多達(dá)0.6萬(wàn)人，保護(hù)耕地300 hm2。

2 護(hù)岸工程設(shè)計(jì)

2.1 漿砌石擋墻護(hù)岸

本工程在河岸旁、濱河公路段、水流湍急的地區(qū)、橋梁的上下游部分和傍河房屋密集段。沂江屬我國(guó)境內(nèi)江河支流，一旦產(chǎn)生水災(zāi)，其水流速度快、水平面上漲迅速、洪水沖擊力強(qiáng)。為了防止水流不斷沖刷河堤岸腳，就要采取特殊的漿砌石擋墻齒腳護(hù)岸，以此來減少河水造成的危害。

該段河道坡降大，且屬于迎流頂沖段和崩岸段，比鄰公路無(wú)法削坡。結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧?、地形地貌、氣候天氣等條件，采用漿砌石重力式擋墻護(hù)岸，斷面型式分別是直立式擋墻和仰斜式擋墻。直立式擋墻頂寬大約0.5 m，背水面坡比為1∶0.3，墻高3.0 m左右，基礎(chǔ)持力層為砂卵石層，深入河床沖刷線以下1.0 m，每隔10.0 m設(shè)置一沉降縫，縫內(nèi)填閉孔泡沫板；仰斜式擋墻頂寬0.5 m，迎水面坡比1∶0.5，背水面坡比為1∶0.3，墻高3.0 m左右，基礎(chǔ)持力層為砂卵石層，深入河床沖刷線以下1.0 m，每10.0 m設(shè)一沉降縫，縫內(nèi)填閉孔泡沫板[1-3]。

2.2 混凝土預(yù)制塊護(hù)坡

對(duì)邊坡較緩且靠近村莊的河岸采用混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，能夠有效地減少災(zāi)害的產(chǎn)生。 混凝土預(yù)制塊采用六角形，邊長(zhǎng)30 cm，其混凝土標(biāo)號(hào)為C15。

經(jīng)計(jì)算混凝土預(yù)制塊護(hù)坡厚度t=9.1 cm，參考類似工程在15 cm左右，預(yù)制塊厚度取0.1 m，混凝土預(yù)制塊下設(shè)墊層，由卵石、砂石等材料組建而成，厚0.1 m[1]。

對(duì)河道坡降小的迎流頂沖段和崩岸段、岸坡較緩且地質(zhì)條件較好的河岸，采用C15混凝土齒墻上接混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，C15混凝土齒墻頂高程與河床設(shè)計(jì)高程保持一致，齒墻頂寬50 cm，高80 cm，墻頂以上接厚10 cm的混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，預(yù)制塊護(hù)坡底下設(shè)10 cm厚砂礫料墊層，護(hù)坡坡比為1∶1.5，坡頂為寬80 cm的混凝土壓頂，護(hù)坡頂部高程與河岸高程相同，要保證其處在同一水平面上。

2.3 干砌石護(hù)坡

對(duì)迎流頂沖河岸和地質(zhì)條件較差的河岸采用干砌石護(hù)坡。

沂江河蜿蜒曲折，水流沖擊力大，水流量也較高，在河道凹岸，形成迎流頂沖。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與實(shí)際分析，沂江河兩岸共有22個(gè)迎流頂沖險(xiǎn)段，長(zhǎng)度共有3372 m。護(hù)坡塊石須選用完整、無(wú)裂痕、無(wú)裂縫、無(wú)風(fēng)化的石塊進(jìn)行護(hù)坡，經(jīng)計(jì)算以及參考類似工程，干砌石護(hù)坡的厚度選用0.4 m，下設(shè)砂卵石墊層，墊層厚10 cm。

對(duì)河道坡降小的迎流頂沖段和崩岸段、岸坡較緩且地質(zhì)條件較差的河岸采用C15混凝土齒墻上接干砌石護(hù)坡，C15混凝土齒墻頂高程要與河床設(shè)計(jì)高程保持一致，齒墻頂寬50 cm，底寬86 cm，高約1 m，墻頂以上接厚40 cm的干砌石護(hù)坡，干砌石護(hù)坡底下設(shè)厚10 cm砂礫料墊層，護(hù)坡坡比為1∶1.5，坡頂為寬75 cm厚10 cm的混凝土壓頂，護(hù)坡頂部高程與河岸高程持平，并盡量保持在同一水平面上。

2.4 聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡

對(duì)河道坡降小的迎流頂沖段和崩岸段、岸坡較緩且有景觀要求的村莊或果園河段，采取聯(lián)鎖式混凝土生態(tài)護(hù)坡型式進(jìn)行處理。河岸采用C15混凝土齒墻上接聯(lián)鎖式混凝土砌塊護(hù)坡處理，C15混凝土齒墻頂高程與河床設(shè)計(jì)高程持平，齒墻頂寬0.5 m，底寬0.6 m，高0.8 m。常水位以下采用實(shí)心混凝土塊，常水位以上采用空心混凝土塊鋪筑，空心混凝土塊內(nèi)可鋪筑植物或撒草籽[2]。聯(lián)鎖式混凝土砌塊下設(shè)一層土工布，護(hù)坡坡比為1∶1.5，坡頂為50 cm寬10 cm厚混凝土壓頂，護(hù)坡頂部高程與河岸高程持平，并盡量保持在同一高度上。

2.5 生態(tài)擋墻護(hù)岸

對(duì)河道經(jīng)過城上鄉(xiāng)鎮(zhèn)段比鄰建筑物無(wú)法削坡、且有景觀要求的河段考慮采用生態(tài)擋土墻護(hù)岸，在增強(qiáng)河岸穩(wěn)定性的同時(shí)，也提高了生態(tài)觀賞性。

生態(tài)擋土墻頂寬0.4 m，迎水面坡比1∶0.15，墻高3.0 m，砂卵石層為其基本持力層，深入河床沖刷線以下80 cm，生態(tài)擋土墻混凝土基礎(chǔ)和壓頂每20 m設(shè)一條分縫，縫寬20 mm，閉孔泡沫板塞縫，與擋土墻支護(hù)柱交錯(cuò)設(shè)置。砌塊背水面常水位以下采用厚30 cm良好級(jí)配碎石鋪筑，碎石粒徑5～40 mm；常水位以上采用厚30 cm良好級(jí)配碎石(粒徑5～40 mm)+黏土混合料。配比為良好級(jí)配碎石∶黏土=6∶4。墻后每隔60 cm高鋪設(shè)一層土工格柵，鋪設(shè)寬度為0.8倍擋墻高度，墻后填土必須分層回填壓實(shí)，每層厚度≤30 cm。生態(tài)型擋墻砌塊標(biāo)準(zhǔn)直面型，外形尺寸458 mm×305 mm×200 mm，單塊重量40 kg。生態(tài)景觀塊連接件材質(zhì)為玻璃纖維插銷，土工格柵雙向抗拉強(qiáng)度≥50 kN/m2，格柵前端通過玻璃纖維插銷和砌塊固定[3]。生態(tài)擋墻于常水位之上區(qū)域應(yīng)設(shè)計(jì)綠化配套方案。

3 邊坡穩(wěn)定計(jì)算分析

堤防整體抗滑穩(wěn)定計(jì)算采用瑞典圓弧滑動(dòng)法。選擇樁號(hào)YK6+700、YK4+400、YK5+800斷面進(jìn)行計(jì)算,如圖1～圖6。設(shè)計(jì)斷面邊坡整體穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

從表1可以看出，整體的抗滑穩(wěn)定性滿足要求。

圖1 YK6+700段岸坡施工期穩(wěn)定計(jì)算成果

圖2 YK6+700段岸坡高水位穩(wěn)定計(jì)算成果

圖3 YK4+400段岸坡施工期穩(wěn)定計(jì)算成果

圖4 YK4+400段岸坡高水位穩(wěn)定計(jì)算成果

圖5 YK5+800段岸坡施工期穩(wěn)定計(jì)算成果

圖6 YK5+800段岸坡高水位穩(wěn)定計(jì)算成果

4 漿砌石擋墻穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算

4.1 計(jì)算工況

(1)工況1。施工期完成建造情況，墻前無(wú)水，無(wú)任何情況產(chǎn)生。

(2)工況2。常水位的運(yùn)行情況，墻前為常水位，沒有高過其他水位高程。

(3)工況3。設(shè)計(jì)洪水運(yùn)用情況，墻前為設(shè)計(jì)水位。

4.2 計(jì)算斷面

選取最大的斷面進(jìn)行計(jì)算，本次選取的計(jì)算斷面簡(jiǎn)圖如圖7。

圖7 漿砌石擋墻穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算(單位：mm)

4.3 計(jì)算成果

計(jì)算結(jié)果見表2、表3。

根據(jù)表3，不同形式的漿砌石擋墻在不同工況抗滑、抗傾及基底應(yīng)力計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

表2 荷載組合

表3 漿砌石擋墻穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算成果表

5 結(jié) 語(yǔ)

新干縣沂江河城上段中小河流治理工程針對(duì)河道岸坡現(xiàn)狀不同險(xiǎn)情分別采取不同的護(hù)岸型式。對(duì)河道迎流頂沖段和崩岸段，且比鄰公路無(wú)法削坡的河段，采用漿砌石擋墻護(hù)岸；對(duì)岸坡較緩靠近村莊的河段采取混凝土預(yù)制塊護(hù)坡；對(duì)迎流頂沖河岸和地質(zhì)條件較差的河岸采用干砌石護(hù)坡；對(duì)河道坡降小的迎流頂沖段和崩岸段、岸坡較緩且有景觀要求的村莊或果園河段，采取聯(lián)鎖式混凝土生態(tài)護(hù)坡。對(duì)城上鄉(xiāng)比鄰建筑物無(wú)法削坡，且有景觀要求的河段采用生態(tài)擋土墻護(hù)岸。

本文根據(jù)工程實(shí)際情況，因地制宜，對(duì)河道岸坡分段治理，既沒有摒棄傳統(tǒng)的硬質(zhì)護(hù)岸，又采用了生態(tài)護(hù)岸，對(duì)迎流頂沖、岸坡失穩(wěn)等關(guān)鍵部位采用漿砌石擋墻護(hù)岸；對(duì)靠近鄉(xiāng)鎮(zhèn)或村莊等有景觀要求的河段岸坡積極推廣采用連鎖塊混凝土生態(tài)護(hù)坡或生態(tài)擋墻護(hù)岸，兼具防洪與改善生態(tài)美化環(huán)境功能。工程完工后將極大提高新干縣城上鄉(xiāng)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，為城上鄉(xiāng)人民生命財(cái)產(chǎn)安全提供可靠的保障。