堤防水毀恢復工程建設的測算及設計

雷瑞麗

摘 要：本文結合寧遠縣堤防水毀恢復工程實例，對水毀工程中的堤防設計設計以及河道水位等進行測算與分析，研究探討最優方案。

關鍵詞：堤防水毀恢復工程 測算 施工設計

1.引言

對于居住在河流兩岸的居民來講，堤防安全至關重要?，F階段，因極端天氣頻繁，堤防防洪標準低導致洪水沖毀堤防的情況多有發生，因此洪水過后的堤防水毀恢復工程顯得至關重要，因地制宜的加強工程測算和方案設計，才能保證堤防不會再次在洪澇災害中受損。

2.工程概況

2013年8月16日8時，寧遠縣境內普降大到暴雨，加上上游藍山縣暴雨，兩股洪水相疊，造成山洪爆發，水位陡漲，導致灣井鎮29個村受災嚴重。暴雨引發大面積泥石流，全鎮2萬人受災，沖毀道路16多公里，河堤16公里，房屋100多座，農作物幾千畝，造成直接經濟損失過億元。東江河灣井鎮、泠江河冷水鎮兩岸堤防已被沖毀，居民處在無堤防保護狀態，為保障兩岸居民的生命財產安全，急需進行堤防水毀恢復工程。

寧遠縣堤防水毀恢復工程位于水上洞村，水毀恢復工程保護區共有0.46萬多人口，耕地面積0.32萬畝，擁有豐富的森林資源、旅游資源，為寧遠地區糧食主產區。

堤防水毀恢復工程河道長1.765km，需新建堤防3.441km，清障河道27150m3。其中，左岸堤防長1.767km，右岸堤防長1.674km。根據《防洪標準（GB50201-94）》，流域等級為IV級，防洪標準為10年一遇，工程建筑物為5級，采用10年一遇最大24小時暴雨24小時排干治澇標準。

3.堤防水毀恢復工程洪峰測算與斷面設計

3.1工程洪峰流測算

寧遠河發源于寧遠縣南部的金雞嶺北，屬湘江二級支流，瀟水一級支流。集雨面積597平方公里，落差1045米，河流坡降6.26‰，多年平均流量14.1m3/s。工程河段上游設有九嶷水文站，該站于1978年12月設立，系寧遠縣水市水庫入庫站，為寧遠河代表站。

根據九嶷水文站實測水文資料可知，工程屬寧遠河流域。寧遠河屬湘江二級支流，瀟水一級支流，河流坡降6.26‰，平均流量14.1m3/s，平均徑流4.73億m3/s。河流左岸支流發育，右岸支流少而短，不對稱。采用水文比擬法進行各控制斷面洪峰流量測算，如式（1）。式中，Qp、Qm分別為設計斷面洪峰流量和參證數值，Fp和Fm分別為對應的設計和參證斷面上流域集水面積，n則是經驗系數，取0.67。根據測算可得，工程10年一遇設計洪峰流量為962m3/s。

Qp=（Fp/Fm）n×Qm （1）

按照水市水庫調洪原則，水庫水位在128.8m以上，入庫洪水流量超出泄流能力時開啟所有閘門自由泄流，以利用水庫的調洪減峰。根據水市水庫下泄流量成果，加上區間流量，求得控制斷面10年一遇實際洪峰流量為593 m3/s。結合區域實際情況，各河段糙率系數n取值0.035-0.038。采用標準化程序對防洪堤修建前后各頻率下各斷面洪水位進行計算。

3.2堤防斷面設計

堤防工程采用C15毛石砼墻式結構、重力擋墻與雷諾護墊復合結構。

毛石砼擋墻設計采用階梯型式，分三級，每級高度為1m，頂部高程以設計洪水位加0.8m控制。底部基礎為2米，高度1m，基礎之上自下而上分別設置1.1×1.0m（寬×高） 0.6×1.0m（寬×高）的毛石砼擋墻，基礎與擋墻之間采用Φ16接茬筋相連。墻身設排水孔，孔徑5cm，采用DN50PVC管排水，間距2.5m，梅花型布置。擋墻每隔10m設一變形縫，縫寬為2cm，瀝青杉板嵌縫。擋墻基礎均座落在相對持力層上，基礎埋深1m。

重力式漿砌石擋墻頂寬0.8m，迎水面垂直，背水面坡比為1：0.3，基礎隨墻高而變化，墻身設排水孔，孔徑5cm，采用DN50PVC管排水，間距2.5m，梅花形布置?；A下設15cm厚C15砼墊層。擋墻每10m設一伸縮縫，縫寬為2cm，瀝青杉板嵌縫。漿砌石頂部高程低于設計洪水位0.7m。漿砌石擋墻上部采用雷諾護墊，上部統一整理成1：2的邊坡，迎水面鋪設雷諾護墊，雷諾護墊厚度為23cm，雷諾護墊下部鋪設聚酯長纖無紡布，雷諾上設40cm×50cm（厚×寬）C20砼平臺壓頂，砼平臺頂部高程以設計洪水位+0.8m控制。

為確定工程穩定性，需對擋墻穩定性和應力進行測算。在正常情況下，擋墻荷載為基本荷載組合，如式（2），其抗滑穩定性安全系數為kc，ΣW為墻體上的全部垂直力和，Σp為墻體上水平力和，？為底板與堤基摩擦系數。抗傾穩定性利用式（3）計算，k0為傾穩定安全系數，Mv和MH分別為抗傾覆力矩和傾覆力矩。

如表1所示，擋墻最小穩定安全系數比規范值1.15要大，最小抗傾穩定安全系數同樣大于規范值1.40，最大基底應力比地基允許承載力250kPa要小，因此穩定性和應力能夠滿足要求。工程基礎埋深為1.0m，可滿足抗沖刷要求。

4.堤防水毀恢復工程建設的設計分析

4.1總體設計原則

以堤防為主，通過統一、合理布局實現工程與新農村建設相結合。受行洪條件、地形等因素影響，需要結合沿線地形進行堤線選擇，使其與洪水的主流線保持平行，為行洪提供便利。同時，堤防布置時還需要減少地基處理和占地等情況。

4.2施工設計

在工程施工過程中，需進行土方開挖、土方回填、漿砌石擋墻、雷諾護墊、毛石混凝土等施工工序。工程使用的河砂、礫石、塊石等材料就地取材，水泥、鋼筋等材料從附近購買。

在施工前，需要采用圍堰分期導流，沿河道中央完成縱向圍堰的設置，每隔500m完成橫向圍堰設置，從而將半邊河道封死。施工期間，需要分段分時施工。圍堰高為施工洪水位加超高0.5m，內外邊坡坡比為1：1，頂寬1.0m，圍堰總長度1290m，需填筑土方量3883m3，施工期為一個枯水期。圍堰填筑利用開挖料，施工后需要利用8t自卸汽車將圍堰廢棄料拉至棄料場。

在主體施工期間，需要在基面及堤基清除好、墻體強度達75%時進行土方填筑，由最低部位開始按水平分層向上鋪土。雷諾護坡采取分區同時施工方式，完成外坡填筑整坡后進行。護岸砌筑采用人工砌筑方式，砌筑前需要將開挖面夯實、平整，并在砂卵石墊層檢驗合格后方可自上而下進行砌筑。填筑嚴禁出現界溝，限制鋪層厚度30cm，每個分段作業面的長度不應小于100m。

毛石混凝土澆筑時，應先鋪一層8～15cm厚混凝土打底，再鋪毛石，毛石插入混凝土約一半后，再灌注混凝土，填滿所有空隙，再逐層鋪砌毛石和澆筑混凝土，直至基礎頂面，保持毛石頂部有不少于10cm厚的混凝土覆蓋層。所摻加毛石數量應控制不超過基礎體積的25%。毛石鋪放應均勻排列，使大面向下，小面向上，毛石間距一般不小于10厘米，離開模板或槽壁距離不小于15厘米。對于階梯形基礎，每一階高內應整分澆筑層，并有二排毛石，每階表面要基本抹平。

在汛期到來前，需完成主體工程，做好清障等工作，以免影響防汛。

5.結論

堤防水毀恢復工程建設直接關系到保護區人民的生命財產安全能否得到保障，所以在建設前期應加強測算與設計方案比選，保證工程在遭遇10年一遇洪水時能夠充分發揮防御作用，穩定性和安全性符合要求。在此基礎上，進行工程具體設計才能實現整體的合理布局和科學設計，繼而為工程建設提供全面保障。

參考文獻：

[1]陳鋒.渭河流域汪家門段堤防工程推求設計洪水方法的探討[J].甘肅水利水電技術， 2014，50（11）：27-30.

[2]李亮.林旭鈿主持會議研究水毀水利工程災后恢復重建工作[J].廣東水利水電， 2013（09）： 76.