永濟(jì)市灣灣河河道治理工程設(shè)計(jì)淺析

王肖迪

（山西汾河流域管理有限公司，山西 太原 030002）

1 工程概況

永濟(jì)市位于山西省西南部，運(yùn)城盆地西南角。東西寬49 km，南北長(zhǎng)43.5 km，總面積1 208 km2。下轄3個(gè)街道、7 個(gè)鎮(zhèn)，人口46.21 萬(wàn)，永濟(jì)古有通衢大道，西至長(zhǎng)安，北達(dá)幽燕，黃河水運(yùn)上溯龍門，下抵三門，“隔秦稱塞，臨晉名關(guān)”的蒲津渡口連接秦晉兩地。

灣灣河發(fā)源于永濟(jì)市虞鄉(xiāng)鎮(zhèn)陶家窯村，流經(jīng)虞鄉(xiāng)、卿頭2 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在城東辦事處孫常村西匯入姚暹渠，屬季節(jié)性河流。河道全長(zhǎng)25 km，控制流域面積254 km2，縱坡5.66‰，河床糙率在0.002 5～0.03 之間。河道內(nèi)較大支流有王官峪溝道、風(fēng)柏峪溝道、石佛寺溝道、張家窯溝道。

隨著灣灣河兩岸村莊經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，兩岸的農(nóng)田不斷被開墾利用，棄土直接棄于灣灣河內(nèi)，加之生活垃圾和棄渣均堆積在河道內(nèi)側(cè)，導(dǎo)致河內(nèi)淤積嚴(yán)重，河床十分凌亂，河道斷面變淺變窄，行洪能力大大下降，直接威脅兩岸人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。河道防洪體系不完善，河流生態(tài)環(huán)境日趨惡化，制約了河道兩岸經(jīng)濟(jì)發(fā)展，與永濟(jì)市的總體發(fā)展規(guī)劃極不協(xié)調(diào)。

為提高沿河兩岸的防洪標(biāo)準(zhǔn)，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，改善河道生態(tài)環(huán)境，確保河道兩岸保護(hù)對(duì)象的防洪安全，完善防洪體系，發(fā)揮灣灣河在沿線村莊防洪、防汛等方面的重要作用，對(duì)灣灣河河道進(jìn)行治理。本次工程治理段總長(zhǎng)度20.983 km，共涉及20 余村莊，4.58 萬(wàn)人口及0.36 萬(wàn)hm2耕地。

2 工程地質(zhì)

本區(qū)所處大地構(gòu)造單元為臨汾-運(yùn)城新斷陷之運(yùn)城凹陷與豫皖斷塊之中條山塊隆交匯處，其北側(cè)為稷王山陷隆，南側(cè)為芮城新裂陷。燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了本區(qū)基本的構(gòu)造框架，地殼大面積拱起，塊隆抬升，新斷陷下降，形成斷陷盆地，即新生代以來(lái)本區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為地殼的不均勻升降運(yùn)動(dòng)，山區(qū)明顯上升，盆地相對(duì)下降，現(xiàn)地殼處于相對(duì)穩(wěn)定時(shí)期。

主河槽呈折線型分布，河道凹岸段在洪水頂沖作用下，岸坡易遭受沖刷破壞。河道兩岸沿線分布有村莊、農(nóng)田，且現(xiàn)狀河床局部略高于兩岸，存在洪水沖刷問題。

堤防地層巖性為第四系全新統(tǒng)洪沖積Q4pal低液限粉土，據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)，Q4pal低液限粉土層濕陷系數(shù)δs2.0 為0.003，土層具有濕陷性。依據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB 50487-2008）附錄T 和《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB 50025-2018）進(jìn)行初判，Q4pal土層為非自重濕陷性場(chǎng)地。沿線地層為第四系全新統(tǒng)洪沖積物Q4pal，巖性上部為第四系全新統(tǒng)洪沖積物Q4pal低液限粉土層，下部為卵石混合土層，且同一種地層巖性在不同地段物理力學(xué)性質(zhì)也存在一定差異，存在地基不均勻沉降變形問題。

工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.20 g，地震烈度為Ⅷ度，應(yīng)進(jìn)行地基土地震液化評(píng)價(jià)。依據(jù)初步判別條件，全新統(tǒng)洪沖積低液限粉土層，粘粒含量19.9%～23.5%，均＜18%，初判為不液化土；Q4pal卵石混合土層初判為不液化土。治理段地基土不存在地震液化問題。

工程區(qū)內(nèi)塊石料、混凝土粗細(xì)骨料缺乏，建議外購(gòu)符合要求的建材。

3 堤防設(shè)計(jì)

結(jié)合河道現(xiàn)狀，按10 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)對(duì)堤防進(jìn)行新建。本次共新建堤防24.627 km，其中漿砌石堤防1.424 km，左岸0.836 km，右岸0.588 km，新建土堤23.203 km，左岸10.541 km，右岸12.662 km。

3.1 土堤設(shè)計(jì)

根據(jù)治導(dǎo)線規(guī)劃，結(jié)合河道現(xiàn)狀，本次設(shè)計(jì)新建土堤23.203 km，其中左岸10.541 km，右岸12.662 km。新建土堤采用梯形斷面，土堤頂寬度3.0 m，臨水側(cè)邊坡比1∶1.5，背水側(cè)邊坡比1∶1.5，兩側(cè)坡面均撒草籽。堤防填筑時(shí)需對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行清基處理，清基深度0.5 m。為滿足抗洪搶險(xiǎn)要求，對(duì)堤頂鋪設(shè)泥結(jié)石堤頂路，土堤斷面見圖1。

圖1 土堤斷面圖

3.2 土堤滲流及滲透穩(wěn)定分析

3.2.1 土層力學(xué)參數(shù)選定

工程段土層物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

表1 工程段土層物理力學(xué)指標(biāo)采用表

3.2.2 滲流計(jì)算成果分析

滲流計(jì)算成果見表2，滲流計(jì)算等勢(shì)線圖見圖2～圖3。

表2 滲流穩(wěn)定計(jì)算分析成果表

圖2 新建堤防斷面穩(wěn)定滲流期滲流計(jì)算圖

圖3 新建堤防斷面水位降落期滲流計(jì)算圖

3.2.3 堤坡穩(wěn)定計(jì)算分析（1）計(jì)算工況及方法

本次設(shè)計(jì)堤防屬5 級(jí)堤防，結(jié)合本工程具體情況與水位組合，計(jì)算工況、計(jì)算方法及要求的安全系數(shù)見表3。

表3 計(jì)算工況、計(jì)算方法及要求的安全系數(shù)

（2）穩(wěn)定計(jì)算成果分析

邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果見表4，滑弧穩(wěn)定計(jì)算見表3、圖4。

表4 邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果匯總表

圖4 新建堤防斷面邊坡穩(wěn)定計(jì)算圖

3.3 新建漿砌石堤防設(shè)計(jì)

新建漿砌石堤防結(jié)合治導(dǎo)線規(guī)劃位置，本次設(shè)計(jì)新建漿砌石堤防1.424 km，新左岸0.836 km，右岸0.588 km，采用重力式漿砌石堤防，設(shè)計(jì)堤高3.2～4.3 m，采用M10 漿砌石，堤頂寬度0.6m，迎水側(cè)邊坡比1∶0.1，背水側(cè)邊坡比1∶0.3，堤前設(shè)墻趾，墻趾高1.0 m，寬0.8 m，地基埋深1.5 m，堤頂設(shè)10 cm 厚C20 素混凝土壓頂。漿砌石堤防堤頂每隔2 m 設(shè)排水管，排水管背水側(cè)設(shè)反濾體包裹，排水管數(shù)量根據(jù)堤防高度及堤后埋土深度確定；每隔10 m 設(shè)沉降縫一道，沉降縫內(nèi)采用高密度聚乙烯泡沫板填充，水泥砂漿勾縫。漿砌石堤防斷面詳見圖5。

圖5 漿砌石堤防斷面圖

3.4 重力式漿砌石擋土墻穩(wěn)定計(jì)算

本次計(jì)算選取高4.3 m 重力式漿砌石堤防計(jì)算危險(xiǎn)斷面。根據(jù)堤防工程特性表中參數(shù)，按照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286-2013）要求，對(duì)重力式擋土墻進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。擋土墻穩(wěn)定性計(jì)算針對(duì)不同墻高和埋深最不利情況驗(yàn)算，穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 擋土墻穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表

以上結(jié)果顯示，最不利情況下?lián)跬翂Φ目够⒖箖A、地基應(yīng)力均滿足要求。

4 附屬工程

4.1 防護(hù)工程

本次治理段防護(hù)工程根據(jù)治導(dǎo)線及現(xiàn)狀地形對(duì)河道凹岸處采用貼坡式格網(wǎng)石籠進(jìn)行防護(hù)，左、右兩岸共15 處，全長(zhǎng)0.686 km，其中左岸0.353 km，右岸0.333 km。貼坡式格網(wǎng)石籠防護(hù)適用于岸坡沖刷破壞較小的河段：格網(wǎng)石籠沿坡面進(jìn)行鋪設(shè)，布設(shè)高度為設(shè)計(jì)洪水位以上0.5 m，斜鋪坡度比1∶1.5；坡腳沿現(xiàn)狀地面橫鋪格網(wǎng)石籠，橫鋪長(zhǎng)度根據(jù)不同防護(hù)河段沖刷深度的不同分別鋪設(shè)；斜坡段石籠底部鋪設(shè)砂卵石墊層，墊層厚度20 cm；砂卵石墊層底部鋪設(shè)反濾土工布。格網(wǎng)石籠規(guī)格根據(jù)格網(wǎng)石籠布置長(zhǎng)度分別采用5.0 m×1.0 m×0.5 m。具體設(shè)計(jì)見圖6。

圖6 土堤凹岸格網(wǎng)石籠防護(hù)斷面圖

4.2 灘槽整治工程

現(xiàn)狀灣灣河河道河槽較窄，局部河段河槽被耕地侵占，無(wú)河槽，本次治理工程對(duì)河道進(jìn)行拓寬，長(zhǎng)度12.999 km，其中左岸9.588 km，右岸3.411 km，設(shè)計(jì)坡比1∶1.5。

4.3 道路工程

4.3.1 堤頂路工程

堤頂?shù)缆沸藿ǖ闹饕饔脼榉姥磽岆U(xiǎn)，治理后，治理段堤防全線貫通，形成貫通的防汛搶險(xiǎn)道路，滿足日常河道維護(hù)管理以及防洪搶險(xiǎn)的需要。本次對(duì)新建土堤采用泥結(jié)石道路，道路寬度3 m，厚度20 cm。路基平整后要嚴(yán)格夯實(shí)，使其壓實(shí)度≥91%。具體設(shè)計(jì)見圖7。

圖7 堤頂路設(shè)計(jì)圖

4.3.2 上堤道路工程

結(jié)合現(xiàn)狀河岸堤防上堤道路情況，本次治理共新建上堤道路57 處。上壩道路坡比為1：10，堤防臨、背水側(cè)均需設(shè)置。上壩道路回填土應(yīng)嚴(yán)格夯實(shí)，使其壓實(shí)度≥91%。具體設(shè)計(jì)見圖8。

圖8 上堤道路設(shè)計(jì)圖

4.4 機(jī)耕橋工程

本次拆除及新建機(jī)耕橋38 座，為平板橋，單跨跨徑15 m，橋?qū)?.5 m，橋面高程與新建堤防堤頂齊平，橋臺(tái)為M10 漿砌石砌筑。

5 結(jié)語(yǔ)

灣灣河河道的主要任務(wù)是行洪，本工程通過對(duì)河道清障疏浚、河堤修建，防洪標(biāo)準(zhǔn)滿足設(shè)計(jì)洪峰流量15 m3/s 的要求，發(fā)揮了保護(hù)沿岸村莊人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要作用。每年可節(jié)省汛期防洪搶險(xiǎn)投入的大量人力、物力和財(cái)力，大大提高了保護(hù)區(qū)內(nèi)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)加快村莊建設(shè)，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。