大洼縣西崗子險工設(shè)計分析

閆錫臣

【摘要】本工程為大洼縣遼河干流治理工程西崗子險工段進行整治加固，消除險情隱患，減少河岸沖兌，確保岸線平順、清晰，穩(wěn)定局部河勢，為今后的遼河河道綜合治理工作奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】遼河；險工；平順護岸；沖刷深度

1、險工現(xiàn)狀

遼河是我國七大江河之一，發(fā)源于內(nèi)蒙古克什克騰旗芝瑞鎮(zhèn)，流經(jīng)河北、內(nèi)蒙古、吉林、遼寧四省區(qū)，至盤錦市注入渤海，全長1383km。遼河流域位于我國東北地區(qū)西南部，東西橫跨經(jīng)度9°，南北縱貫緯度4°30′，東以長白山脈與第二松花江、YLJ流域分界；西接大興安嶺南端，并與內(nèi)蒙古高原的大、小雞林河及公吉爾河流域相鄰；南以七老圖山、努魯兒虎山及醫(yī)巫閭山與灤河、大小凌河流域毗連；北以松遼分水嶺和松花江流域相接。全流域集水面積191946km2，其中遼寧省境內(nèi)的面積為40988km2，占流域面積的21.35%。盤錦市大洼縣西崗子險工段位于遼河下游河口處，每逢汛期洪水與潮水相互作用，平時河道受潮水控制，遇洪水期沖刷嚴重。

2、存在問題

一直以來，大洼縣在遼河流域在河道治理方面，沒有大的投入，僅做了一些零星、分散的小項目，雖取得了一定的成績，但隨著時間推移，原來的工程項目逐步老化失效。加上后續(xù)的小規(guī)模治理缺乏全面規(guī)劃指導(dǎo)，河道仍然存在許多問題，主要有：（1）河道治理工程薄弱，多年來，遼河河道綜合治理在本地區(qū)建設(shè)上投入很少，現(xiàn)沿岸全部沒有防護，原有的河堤及護岸損壞后也不能得到及時恢復(fù)，致使許多河段存在防洪隱患。（2）游蕩河槽破壞嚴重，經(jīng)過近30年來，項目區(qū)成為遼河游蕩性河段，同時治理是比較復(fù)雜的，流勢散亂多變，難以控制，現(xiàn)有民堤距岸坎不足5米。后方為遼河規(guī)劃堤防軸線，如任其發(fā)展，影響規(guī)劃實施。

3、工程等級和防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014）、《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-2013）、《遼河流域防洪規(guī)劃》，盤山閘至河口防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年。大洼縣位于盤山閘至河口段，本工程河段防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。

4、工程布置

大洼縣西崗子險工段段位于遼河入?？谏嫌?，大斷面L1和L2之間，該險工段工程起點與上游南崗子險工段終點相接，終點至險工末端，險工末端為入?？?，岸坡較緩。西崗子險工段總長度為700m。采用平順護岸進行防護。

5、險工設(shè)計

5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

0.00m水位以上開始進行削坡，先削出寬1m的一個平臺，設(shè)1m×1m戧臺，保持水上、水下防護工程的穩(wěn)定。0.00米以上至岸坎頂采用0.5m固賓籠防護護岸岸坎頂部處理主要有以近年險工護岸的經(jīng)驗，在水上部護岸的頂端，為使護岸與灘面銜接良好，以防止在洪水期、大潮期形成后部淘刷，并阻止灘面雨水或河水入侵，防止坡面遭到破壞，將石籠向外延長5.0m，在灘面上平臺上壓0.4m綠賓墊壓重穩(wěn)固。護坡石籠與護頂石籠交界處設(shè)置0.7m厚固賓籠網(wǎng)箱，保證護頂石籠的穩(wěn)定。

0.00m水位以下為排體，柴排為本工程的主體結(jié)構(gòu)。柴排應(yīng)用水下者稱為沉排，主要起護底防沖作用。柴排由梢把扎成網(wǎng)格狀的排底，上縱橫鋪3 層梢料，再以梢把與排底相對應(yīng)將梢料用鐵線擰緊扎實。使用時柴排上壓塊石，沉放固定在設(shè)計位置。沉排要自主河槽方向上逐個疊加沉放。疊加的長度為1m。沉排在水下的穩(wěn)定性，決定于能否浮動和滑動兩種因素，1、塊石粒徑不得小于30cm，2、每平方米柴排需塊石0.6m3。河床坡度1：2.5，鋪排和下排時必須使排底的最下層梢把垂直于河床坡度，增加沉排的穩(wěn)定性。

5.2 破面厚度設(shè)計

根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-2013）的規(guī)定，在波浪作用下，斜坡堤干砌石護坡的護面厚度t（m）可按下式計算：

將各參數(shù)代入上式中，計算得t=0.26m。根據(jù)大洼縣險工護岸工程的實際經(jīng)驗，護坡厚度取0.50m。

5.3 沖刷深度設(shè)計

根據(jù)《遼河流域防洪規(guī)劃》石佛寺水庫以下河段兩岸堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。為確保護岸工程的安全，按50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)對坡腳的沖刷深度進行復(fù)核。

計算采用《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286-2013）附錄D中公式，公式及計算過程如下：水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷深度計算：

5.4 排體長度設(shè)計

排體坡面部分和水平部分在設(shè)計分開計算排體長度。排體坡面部分按削坡后實際地形確定長度；水平部分排長要據(jù)沖刷深計算、河槽深泓線及水下地形確定?，F(xiàn)有險工河槽深泓線距岸坎較近、水下有明顯坡度的，沉排過深泓線長度應(yīng)不小于3倍沖刷深；反之，沉排長度按坡腳外不小于3倍沖刷深控制。

本工程位置處在渤海海水回水范圍之內(nèi)常年受潮水回水影響，且主槽寬度較寬深泓線距岸坎相對較近，所以本次設(shè)計在滿足沉排的穩(wěn)定性前提下，依據(jù)過深泓線3倍沖刷深度選取排長。依據(jù)實際測量資料，該險工段深泓線距岸坎20—40m之間，初步選取排長為41.5m。上游南崗子險工段排長為50m左右，為使上下游排體銜接良好、整體性強，同時綜合考慮施工要求，本次設(shè)計排長為50m。

5.5 排體壓載塊石粒徑

為保證沉排上壓石不被水沖走，必須通過計算石塊的起動流速來確定粒徑。

計算結(jié)果為0.186m，考慮水流對拋石影響，取d=30cm

5.6 排體壓載厚度

壓石厚度，有壓石重量與水流對沉排浮力平衡條件加以確定。其計算如下：

T1=（K（1-ε2）（1-rs）T2）/（（1-εt）（γs-1））經(jīng)計算：t1=0.37m，

結(jié)論：根據(jù)已有工程的經(jīng)驗，結(jié)合本地實際特點，因此壓石設(shè)計厚度為0.6m。

6、結(jié)語

遼河下游的河勢穩(wěn)定關(guān)系到全局，通過穩(wěn)定河勢、治理岸坡，形成清晰、平順、生態(tài)型的岸線，對遼河自然保護區(qū)發(fā)展提供基礎(chǔ)性保障。對控制水土流失、確保水流順暢下泄具有重要意義。

參考文獻：

[1] 《堤防設(shè)計規(guī)范》（GB50286-2013）

[2] 《河道整治設(shè)計規(guī)范》（GB50707-2011）