女兒河南票區(qū)萬屯橋上、下游段綜合治理堤防護岸工程分析

李春海

(朝陽華盛水利水電設計咨詢有限公司，遼寧 朝陽 122000)

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女兒河南票區(qū)萬屯橋上、下游段綜合治理堤防護岸工程分析

李春海

(朝陽華盛水利水電設計咨詢有限公司，遼寧 朝陽 122000)

女兒河南票區(qū)萬屯橋上、下游段綜合治理河道長度8.8 km，修建堤防護岸工程。采取堤防、護岸防護等綜合治理措施，提高女兒河兩岸村屯、集中居民點、重要基礎設施等防護對象的防洪能力，達到有效防御中小河流洪澇災害的目的，改變洪水風險日趨嚴重的局面，減少人民群眾傷亡和財產(chǎn)損失。

堤防；護岸；護坡；護腳；綠濱墊

1 工程主要設計內(nèi)容

根據(jù)女兒河本河段存在的主要問題及工程任務，制定河道治理方案，確定工程主要設計內(nèi)容為：對女兒河黃土坎鄉(xiāng)8.8 km河段的左右兩岸岸坡進行防護，修建堤防、護岸工程。

2 工程布置與典型設計

2.1 工程平面布置

工程治理范圍為女兒河黃土坎鄉(xiāng)河段，治理河道長度8.8 km，其中左岸治理長度為7.94 km，起訖樁號Z0+000～Z7+940；右岸治理長度7.6395 km，起訖樁號Y0+000～Y7+639.5。為了避免或減少工程占地，護岸工程平面上順應河勢，保障岸線自然形態(tài)。

2.2 工程設計范圍

工程防洪標準為10 a一遇，護岸工程建成后，保護兩岸耕地0.1萬hm2，保護人口1.4萬人，工礦企業(yè)12家，商業(yè)網(wǎng)點近百戶。

女兒河南票區(qū)萬屯橋上、下游段綜合治理工程主要工程措施有堤防工程、新建護岸工程、河道疏浚工程等。

堤防工程：10 a一遇標準堤防總長2087 m。左岸堤防長1036 m，其中新建堤長329 m，樁號為Z0+000～Z0+329，加固堤防長707 m，樁號為Z0+329～Z1+036；右岸堤防長1051 m，其中新建堤長783 m，樁號為Y0+335～Y0+732、Y1+000～Y1+386，加固堤防長268 m，樁號為Y0+732～Y1+1000。

新建護岸工程：新建固濱籠護岸共計5043.5 m，其中左岸新建石籠護岸長2541 m，右岸新建石籠護岸長2502.5 m。

河道疏浚工程：現(xiàn)己完成清淤長度為1.4 km，本變更設計清淤長度為6.602 km，清淤工程樁號為K0+000～K6+602.4。

3 工程斷面設計

3.1 護岸工程方案比較

2010年起，遼寧省中小河流、重點縣、山洪溝等河流治理項目總體規(guī)劃明確提出：“河岸防護應結(jié)合河流生態(tài)建設及周邊群眾需求，宜采用生態(tài)防洪形式。因此本設計選用常用的生態(tài)堤岸防護形式方案。”[1-2]針對河岸防護需求要素進行抗沖能力、景觀效果、生態(tài)效果及工程造價方面的特點評價。

方案1：坡式綠濱墊防護。

防護形式簡介：坡式綠濱墊防護的主要原理為將離散不抗沖的石塊填筑至金屬編制的網(wǎng)箱中，覆蓋于需防護坡面，形成穩(wěn)定性、抗沖性均較好的抗沖整體。主要材料為格網(wǎng)及塊石或卵石。網(wǎng)面一般為鋼絲材質(zhì)，采用機械制成六邊形網(wǎng)孔的網(wǎng)片，外層須進行鍍鋅合金防腐處理。將網(wǎng)片通過綁扎成箱籠，內(nèi)填塊石或卵石做成綠濱墊防護結(jié)構。該種堤岸防護形式于遼寧省小河流治理中應用較為廣泛。

常用結(jié)構形式：應用綠濱墊防護的堤岸邊坡坡度一般介于1∶2.0～1∶3.0，常用的設計坡度為1∶2.0；綠濱墊厚度一般采用 3 種常用規(guī)格，分別為 17 cm、23 cm及30 cm，遼寧省位于北方地區(qū)，在考慮抗沖性的同時須考慮冬季冰推力的作用，故普遍采用的厚度規(guī)格為30 cm；網(wǎng)片規(guī)格一般要求面層鋼絲直徑不小于2.7 mm，端部鋼絲直徑不小于3.4 mm，網(wǎng)徑尺寸一般要求不大于8 cm×10 cm；內(nèi)填石料一般要求最小粒徑不小于15 cm，最大粒徑不大于 30 cm。

抗沖能力評價：該種防護形式由于將離散不抗沖的較小塊石、卵石形成整體，自身抗沖能力大大加強，且綠濱墊為柔性結(jié)構，能夠適應堤岸邊坡基礎的不均勻沉降，穩(wěn)定性較好。但綠濱墊格網(wǎng)外露，局部較易遭到破壞，網(wǎng)內(nèi)砌石破壞后易脫落，不利岸坡整體穩(wěn)定。根據(jù)湖南馬克菲爾(中國)有限公司的歐洲實驗室數(shù)據(jù)，厚度為30 cm的綠濱墊，極限抗沖流速為4.2 m/s。綜合評價抗沖能力為較好。

景觀效果評價：工程建成后坡面統(tǒng)一坡度，網(wǎng)面及砌石外漏，形成平整的堤岸視覺效果，視覺表現(xiàn)一般。由于綠濱墊厚度較厚，草皮、灌木及水生植物無法大量在坡面種植，僅會有零星雜草在洪水落淤后的坡面生長，無后期景觀加工空間。根據(jù)遼寧省已建工程的實地考察及業(yè)主應用單位反饋，綜合評價景觀效果為一般。

生態(tài)效果評價：綠濱墊為柔性透水結(jié)構，不會隔絕土壤生態(tài)系統(tǒng)與河道流水之間的生態(tài)連接，利于生態(tài)系統(tǒng)交換。綜合評價生態(tài)效果為較好。

工程造價評價：根據(jù)對已建工程的概預算資料統(tǒng)計分析，2.5 m高邊坡，1:2.0坡度的坡式綠濱墊防護投資約 91 萬元/km。綜合評價工程造價為較低。

方案2：直立式固濱籠擋墻防護。

防護形式簡介：直立式固濱籠擋墻防護是將生態(tài)格網(wǎng)組裝成網(wǎng)箱，并裝入塊石等填充料的擋墻形式，主要構成材料為格網(wǎng)及塊石或卵石。網(wǎng)面一般為鋼絲材質(zhì)，采用機械制作成六邊形網(wǎng)孔的網(wǎng)片，外層須進行鍍鋅合金進行防腐處理。將網(wǎng)片通過綁扎成箱籠，內(nèi)填石料等不風化的塊石做成固濱籠擋墻防護結(jié)構。該種堤岸防護形式于遼寧省小河流治理中應用較為廣泛。

常用結(jié)構形式：固濱籠擋墻一般采用直立式或錯階式作為主體結(jié)構，石籠單層厚度一般為1.0 m，頂層厚度一般不小于0.75 m，每增加1.0 m擋墻高度，下層網(wǎng)箱一般應比上層網(wǎng)箱寬0.5 m，以達到結(jié)構穩(wěn)定。格網(wǎng)規(guī)格一般要求面層鋼絲直徑不小于2.7 mm，端部鋼絲直徑不小于3.4 mm，網(wǎng)徑尺寸一般要求13 cm×15 cm；內(nèi)填石料一般要求最小粒徑不小于15 cm，最大粒徑不大于30 cm。本工程固濱籠護腳和擋墻所需網(wǎng)孔尺寸15 cm×15 cm，鍍鋅鋼絲，網(wǎng)面鋼絲、邊端鋼絲直徑不小于4.0 mm。

抗沖能力評價：直立式固濱籠擋墻防護具有較好的延展性和柔性，能適應各種土層性質(zhì)并與之較好的結(jié)合，能很好地適應地基變形，不會因不均勻沉陷而產(chǎn)生沉陷縫等。墻體具有透水和自排水功能，有效解決孔隙水壓力影響，穩(wěn)定能力較強。根據(jù)湖南馬克菲爾(中國)有限公司的歐洲實驗室數(shù)據(jù)，尺寸為 1.0 m×1.0 m×1.0 m的固濱籠擋墻結(jié)構單元，極限抗沖流速為 5.1 m/s。根據(jù)遼寧省已建工程經(jīng)驗，結(jié)合廠家試驗數(shù)據(jù)，綜合評價直立式固濱籠擋墻防護的抗沖能力最強。

景觀效果評價：工程建成后河岸為直立式，一般可作為復式斷面的主槽防護，將濱水灘地景觀與河流水面自然分隔，形成親水、臨水的視覺景觀效果，有利于下階段濱水景觀設計。墻頂網(wǎng)面及砌石外漏，局部會形成平整但灰白的視覺效果。由于固濱籠擋墻厚度較厚，草皮、灌木及水生植物無法大量在墻頂及立面種植，僅會有零星雜草在洪水落淤后的迎水側(cè)生長。根據(jù)遼寧省已建工程的實地考察及業(yè)主應用單位反饋，綜合評價景觀效果為較好。

生態(tài)效果評價：主體為柔性透水結(jié)構，不會隔絕土壤生態(tài)系統(tǒng)與河道流水之間的生態(tài)連接，利于生態(tài)系統(tǒng)交換。但固濱籠擋墻厚度較厚，不利于岸坡上的生物良好生存，生態(tài)系統(tǒng)及生物生存的環(huán)境會遭到一定的破壞。綜合評價生態(tài)效果為一般。

工程造價評價：根據(jù)對已建工程的概預算資料統(tǒng)計分析，2.5 m高邊坡直立式固濱籠擋墻防護投資約164萬元/km。綜合評價工程造價為最高。

根據(jù)以上方案比較結(jié)果可以看出，方案1坡式綠濱墊防護抗沖能力及生態(tài)效果均較好，工程造價較低，各個方面為方案比較中最為均衡的防護形式。因此，本次設計根據(jù)我省已經(jīng)治理的中小河流及南票區(qū)地區(qū)河道整治經(jīng)驗，堤防型式采用綠濱墊護坡、固濱籠護腳；護岸型式采用固濱籠擋墻[3]。

3.2 堤防及護岸工程

根據(jù)我省已經(jīng)治理的中小河流及南票地區(qū)河道整治經(jīng)驗，堤防護坡綠濱墊型式，護腳采用固濱籠型式；護岸采用固濱籠型式。由于保護對象為鄉(xiāng)鎮(zhèn)段房屋及耕地，設計堤防、護岸頂高程以不低于10 a一遇設計水位控制，以現(xiàn)狀坡腳高程低值趨勢線作為設計護腳頂高程，護腳埋深為1.3 m，固濱籠護腳，抗滑、固腳、防沖。

綠濱墊及固濱籠要求廠家成品運至現(xiàn)場，堤防設計迎水坡坡比 1:3.0，背水坡坡比為1:2.5。設計綠濱墊護坡厚度 0.3 m。左岸新建堤防，樁號為Z0+000～Z0+329；左岸加固堤防，樁號Z0+329～Z1+036。右岸新建堤防，樁號為Y0+335～Y0+732、Y1+000～Y1+386；右岸加固堤防，樁號Y0+732～Y1+000。綠濱墊護坡網(wǎng)孔尺寸8 cm×10 cm，鍍高爾凡鋼絲，網(wǎng)面鋼絲直徑Ф 2.2 mm涂塑后Ф 3.2 mm，邊絲采用直徑為Ф 2.7 mm涂塑后Ф 3.7 mm，綁扎鋼絲直徑Ф2.2 mm涂塑后Ф3.2 mm。綠濱墊內(nèi)要求人工砌石，采用石質(zhì)均勻、無裂縫、未風化的優(yōu)質(zhì)石材，塊石飽和抗壓強度不低于 30 MPa(MU30),單體塊石質(zhì)量控制在 7.5～15 kg 之間，最小粒徑不小于20 cm，無尖角、薄片。左右并排石籠之間均采用2.7 mm綠濱墊面鋼絲綁扎、連接、固定。由于現(xiàn)狀邊坡土料為砂礫，級配較好，因此石籠與砂礫基礎部位不新增反濾結(jié)構。背水坡為天然草坡護坡。

護岸采用固濱籠結(jié)構，左岸固濱籠護岸Z1+536～Z2+040、Z2+171～Z2+421、Z2+621～Z3+220、Z3+228～Z3+571、Z5+978～Z6+377、Z7+494～Z7+940為固濱籠護岸，護岸地面以上高3.0 m，基礎埋深1.3 m。護岸分四層砌筑，從上層至下層結(jié)構尺寸(寬×高)如下：1.0 m×1.0 m，1.6 m×1.0 m，2.2 m×1.0 m，2.8 m×1.3 m。護岸每10 m為一個單元體。

右岸固濱籠護岸樁號為Y0+000～Y0+324，護岸地面以上高1.5m，基礎埋深1.3m，護岸分三層砌筑，從上層至下層結(jié)構尺寸(寬×高)如下：1.0 m×1.0 m，1.6 m×1.0 m，2.2 m×0.8 m。護岸每10 m為一個單元體。樁號Y1+536～Y1+736、Y2+459～Y2+586、Y3+086～Y3+839、Y3+847～Y4+432、Y7+126～Y7+639.5為固濱籠護岸，但是樁號為Y7+126～Y7+639.5，該段多年受洪水淘刷，岸坎塌陷嚴重，甚至出現(xiàn)較多基坑，沖刷深度1.3 m無法滿足設計河底高程，故對該段采用加深基礎措施。樁號Y7+126～Y7+455護岸地面以上高4.3 m，基礎埋深2.8 m；樁號Y7+455～Y7+639.5護岸地面以上高3.0 mm，基礎埋深1.5 m，該段受地形條件限制，致使基礎埋深不同。護岸分六層砌筑，從上層至下層結(jié)構尺寸(寬×高)如下：1.0 m×1.0 m，1.6 m×1.0 m，2.2 m×1.0 m，2.8 m×1.0 m，3.4 m×1.0 m，4.0 m×0.8 m。地面以上高3.0 m，基礎埋深1.3 m。護岸分四層砌筑，從上層至下層結(jié)構尺寸(寬×高)如下：1.0 m×1.0 m，1.6 m×1.0 m，2.2 m×1.0 m，2.8 m×1.3 m。護岸每10 m為一個單元體。

4 結(jié) 語

工程實施后，將保護女兒河沿岸兩岸耕地0.1萬hm2，保護人口1.4萬人，工礦企業(yè)12家，商業(yè)網(wǎng)點近百戶。同時，在工程設計中充分順應自然的水生態(tài)環(huán)境，河道自然形態(tài)得到保護，改善了農(nóng)村人口的生活條件和人居環(huán)境，提高了當?shù)貜V大農(nóng)村居民的生活質(zhì)量，女兒河本河段建設將成為防洪安全、環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)環(huán)保具有可持續(xù)發(fā)展的新型河道典范。

[1] 鐘春欣,張瑋.傳統(tǒng)型護岸與生態(tài)型護岸[J].紅水河,2006(4):136-139,143.

[2] 左華.桂林環(huán)城水系整治及生態(tài)修復——生態(tài)護岸工程[J].桂林工學院學報,2005(4):437-441.

[3] 趙進勇,魏保義,王曉峰,等.淺談生態(tài)型護岸工程技術[J].廣東水利水電,2007(6):68-72,74.

李春海(1968-)，男，工程師，主要從事水利工程。

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