中小型河道治理的新型護砌型式探究

劉佩樓

(山東省臨沂市水利勘測設(shè)計院，山東 臨沂 276001)

1 工程概況及存在問題

1.1 工程概況

東汶河位于山東省沂蒙山區(qū)腹地，屬淮河流域沂河的一級支流，發(fā)源于臨沂市蒙陰縣聯(lián)城鄉(xiāng)楊家榛子崖村西山，流經(jīng)蒙陰和沂南兩個縣，在沂南縣殷莊附近匯入沂河，總長132km，流域面積2428km2，干流平均比降4.95‰。

蒙陰縣境內(nèi)東汶河流域呈闊葉形，最高點位于聯(lián)城鄉(xiāng)西南新泰境內(nèi)，高程794.2m，支流多而長，長度5km以上的一級支流14條，其中20km以上的有東儒來河、南官莊河、桃墟河，二級支流8條。

東汶河下游綜合治理工程位于東汶河下游，岸堤水庫回水段，左岸為城區(qū)，工程治理范圍為東環(huán)路汶河橋～蒙山五路，工程治理長度為5km，屬典型山區(qū)型河流治理。工程的主要治理目標是通過工程實施，使東汶河下游段達到20年一遇防洪標準，減輕其保護區(qū)內(nèi)的洪、澇災(zāi)害。工程主要內(nèi)容包括堤防工程、灘地治理工程、護灘工程、河道疏浚工程、建筑物工程等。

1.2 工程存在問題

東汶河下游段為多砂河床，河道比降陡，流速急，河槽彎曲多變，流勢不穩(wěn)。現(xiàn)狀工程治理段部分河段采砂嚴重，致使灘地坍塌、河床擴展，河槽逼近堤腳，危及堤防和堤外村莊的安全。同時，東汶河灘地主要由砂壤土、壤土、礫質(zhì)粗砂組成，根據(jù)天然河道水面線計算，當發(fā)生20年一遇洪水時，流速較大(V＞1.5m/s)，多河道的沖刷比降嚴重。因此需要對灘地和堤防進行護砌。

2 灘地護砌型式的方案比選

2.1 護灘工程設(shè)計原則

護灘工程采取平順護砌形式，并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，安全實用，經(jīng)濟合理，便于施工及維護，城區(qū)段考慮生態(tài)親水，同時避免對河道自然面貌和生態(tài)環(huán)境的破壞。

2.2 護灘工程設(shè)計方案

本次護灘型式擬定了2個方案。

方案1為漿砌石護灘型式。護灘采用漿砌塊石護坡，坡比為1∶2，護坡厚300mm，碎石墊層厚100mm，護坡頂高程平設(shè)計灘地高程，基礎(chǔ)為漿砌石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)深為2.2m，寬0.8m，基礎(chǔ)頂高程平設(shè)計河底高程，護灘分縫長度為15m。

方案2為模袋混凝土護灘型式。模袋厚度為200mm，混凝土強度為C20，塌落要求20～23cm，模袋采用矩形無濾點模袋，充實平均厚度為250mm，采用滌綸、丙綸，重量不小于400g/m2，縱向抗拉強度 ＞2200N/5cm，橫向抗拉強度 ＞2000N/5cm，垂直滲透系數(shù)＞1.0×10－3m/s，CBR頂破強度＞4000N。

2.3 模袋混凝土護坡施工順序及施工要點

2.3.1 現(xiàn)場施工程序

基層整理→隱蔽工程驗收→模袋展鋪及縫接→水下模袋布平展→接入混凝土軟管→檢查灌口→混凝土充灌→模袋混凝土厚度檢查→現(xiàn)場清理→資料整理

2.3.2 施工要點

(1)為了滿足模袋施工質(zhì)量，應(yīng)對該處河床進行整平處理，由于水深較深，無法采用水上機械作業(yè)，經(jīng)論證，采用高壓水搶由潛水員在水下沖填整平。

(2)為使模袋鋪設(shè)達到設(shè)計要求，需配備1～2艘船配合施工。

(3)模袋鋪設(shè):將按設(shè)計要求縫制好的模袋在岸上展開，將靠岸上的一端用鋼管樁固定好，然后由操作人員用船把另一端拉到河中，直至到設(shè)計位置。經(jīng)檢查達到要求方可充灌砼。

(4)充灌順序自上而下。

(5)灌口速度應(yīng)控制在8～12m3/h范圍內(nèi)，充灌應(yīng)連續(xù)進行，充灌滿撤管后將灌口扎緊。

2.4 護灘型式方案的比較

2個方案在抗沖刷效果、抗冰凍性能、施工技術(shù)可行性和投資等方面比較結(jié)果見表1。

表1 護灘結(jié)構(gòu)型式比較表

由表1可以看出，該河段為砂質(zhì)河床段，且處于岸堤水庫回水段，基礎(chǔ)底水深較大(大于1.5m)且護灘頂高程與岸堤水庫回水位相差不大(小于1m)，如采用漿砌石護坡，需填筑圍堰且施工基坑排水困難，投資較大，如改為土工模袋混凝土施工，則施工快捷，投資相對較省。本次工程采用方案2。

3 堤防護坡型式的方案比選

3.1 護坡工程設(shè)計原則

安全實用，經(jīng)濟合理，便于施工及維護，景觀、生態(tài)盡量與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

3.2 設(shè)計護坡型式及方案比較

本次護坡型式擬定了3個方案。

方案1為漿砌石護坡型式。采用漿砌塊石護坡，坡比為 1∶2，護坡厚 300mm，碎石墊層厚100mm，護坡頂高程平設(shè)計堤頂高程，基礎(chǔ)為漿砌石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)深為2.2m，寬0.8m，基礎(chǔ)頂高程平設(shè)計灘地高程，護灘分縫長度為15m。

方案2為干砌石護坡型式護坡。采用干砌塊石護坡，坡比為1∶2，護坡厚300mm，碎石墊層厚100mm，護坡頂高程平設(shè)計堤頂高程，基礎(chǔ)為漿砌石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)深為2.2m，寬0.8m，基礎(chǔ)頂高程平設(shè)計灘地高程，護灘分縫長度為15m。

方案3為混凝土預(yù)制塊護坡型式。采用混凝土預(yù)制塊護坡，邊坡1∶3，護坡厚度150mm，護坡下設(shè)100mm厚的碎石墊層，下設(shè)防滲土工膜(200g/m2－0.4mm－200g/m2)，堤腳處設(shè)M10漿砌石矩形斷面基礎(chǔ)，埋深為1.2m，寬度0.5m。預(yù)制塊之間孔隙可以栽插植物增加生態(tài)性。混凝土預(yù)制塊護砌至20年一遇設(shè)計洪水位，洪水位以上采用草皮護坡。

3個方案在抗沖刷效果、抗冰凍性能、施工技術(shù)可行性和投資等方面比較結(jié)果見表1。

表2 護坡結(jié)構(gòu)型式方案比較表

由表2可以看出，漿砌石方案投資最小，具有抗凍性、整體性和消浪作用好的優(yōu)點，且石料規(guī)格和尺寸要求低，該區(qū)石料來源充足，采用漿砌塊石護坡方案符合就地取材，節(jié)約投資的原則。由于東汶河河流速急，而險工段又大多處于彎道，若采用干砌塊石護坡水流座彎頂沖順縫淘刷嚴重，采用干砌塊石護坡技術(shù)可行性較差。混凝土預(yù)制塊護坡耐沖刷較好，孔隙間可栽植綠化樹種，符合現(xiàn)代生態(tài)河道治理的理念，并且施工簡便，施工工期短，質(zhì)量有保證。

根據(jù)本工程特點，結(jié)合已建工程經(jīng)驗和實際情況，采用預(yù)制混凝土塊護坡。預(yù)制混凝土塊厚度0.15m，邊坡1∶3，下設(shè)碎石墊層厚0.1m，基礎(chǔ)采用漿砌塊亂石結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)論

中小河流河道整治工程中，生態(tài)理念日益深入人心，河道治理工程傳統(tǒng)的護砌型式為漿砌塊石護坡，不但受到原材料產(chǎn)地距離的限制，還受施工期水位等施工條件的約束，以致施工速度慢、施工成本高。東汶河治理工程通過采用模袋混凝土護灘，大大提高了施工速度，降低了施工成本;護堤工程采用混凝土預(yù)制塊型式，定型生產(chǎn)，安裝方便，大大加快了施工速度，同時混凝土預(yù)制塊的預(yù)留孔可以種植綠化植物，起到了較好的生態(tài)效果。總之，東汶河治理工程通過采用新工藝、新材料，取得了較好的治理效果，積累了一定的實踐經(jīng)驗，為其他類似的河道治理工程起到借鑒作用。

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