薩克打克庫木堤防工程設計探討

喬冠鋒

（喀什地區水利水電勘測設計院，新疆 喀什 844000）

1 工程概況

莎車縣薩克打克庫木防洪工程位于莎車縣阿瓦提鎮薩達克庫木村葉爾羌河右岸，為護岸工程，布置在右岸，總長3.045 km，起點樁號109+327，末點樁號112+372，防洪標準為10 a 一遇，起點（109+327）處設計洪峰流量2630 m3/s，設計洪水位1202.32 m，終點樁號112+372，設計洪峰流量2600 m3/s，設計洪水位1200.04 m。

該工程位于葉爾羌河沖洪積細土平原上，葉爾羌河沖洪積細土平原地勢總體為南高北低，由西南向北東緩傾，葉爾羌河流向由南向北。工程區屬昆侖山北麓的西南坳陷區、塔里木地臺南緣的西南臺坡及巴楚臺隆的西北部。本工程區地質構造較為穩定，無大的活動斷層通過，無斷裂構造發育及其它不良地質現象。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306-2015），本地區地震動峰值加速度為0.10 g，地震動反應譜特征周期為0.45 s，相應的地震基本烈度為Ⅶ度。

根據防洪堤地層巖性、地下水埋深等情況分析，地層的透水性，主要取決于地層的巖性及其連通程度，衡量地層的透水性指標為滲透系數。防洪堤沿線的地層巖性以粉土和粉細砂為主。粉土的滲透系數為5.13×10-4cm/s；粉細砂的滲透系數為5.77×10-3cm/s；平均滲透系數為2.85×10-3cm/s，屬弱～中等透水層，因此應采取防滲措施。

2 堤防工程設計分析

2.1 堤防工程結構設計

根據《堤防工程設計規范》（GB 50286-2013），該防洪工程堤頂寬度的確定除滿足堤身穩定的要求外，主要考慮施工及搶險期間施工車輛上堤運行和管理交通、構造及其它要求，故堤頂寬度確定為4.0 m，路面鋪設厚30 cm 的砂礫石路面，砂礫石路面下鋪設500 g/m2無紡布，路面下設的無紡布與雷諾護坡下的無紡布布置為一體。以增強路面穩定性，靠河岸堤頂側設置L 型路沿石。聚酯短纖無紡布技術指標規格應滿足相關技術要求。

2.2 堤坡設計分析

根據《堤防工程設計規范》（GB 50286-2013）有關規定，通過穩定計算確定堤防迎水面采用1∶2.5，背水面采用1∶2.0。

2.3 堤身加固設計

本次加固樁號109+327～112+372，長3.045 km。加固堤防先對原有護坡及基礎拆除清理，清基厚30 cm，穿越舊防洪堤段，拆除舊堤，并對堤身進行檢測和夯實，整理堤頂及坡面，按照設計堤頂高程、斷面形式及坡度進行填筑及坡面護砌。壩體填筑土料不得含有雜草、草根、樹根等雜物。堤防粘性土填筑碾壓密實度不應低于0.91，無粘性土碾壓后相對密度不應低于0.6[1]。

2.4 防沖刷設計

本次設計主要根據實測資料分析選擇沖刷深度，并結合已建工程中水毀實測沖深資料，同時考慮防護后河段沖刷深度相應減少的因素，從工程的安全角度考慮，確定堤防工程基礎沖刷深度為1.0 m；在河流沖刷嚴重段111+000～111+500，確定堤防工程基礎沖刷深度為4.0 m。結合葉爾羌河中上游河段已建防洪工程經驗，考慮到便于施工及減少投資，基礎挖深1.2 m 左右。

3 堤防工程斷面型式選擇

根據防洪段河水流態及特點，結合堤身結構型式及護坡材料、基礎防護型式的選擇以及工程的造價等因素，本階段擬定以下兩種方案進行比較。

3.1 方案一：采用雷諾護坡、格賓石籠+四邊六面砼透水框架防沖

109+327～111+200 斷 面 型 式 按 堤 防 設 計 ，111+200～112+372 斷面型式按護岸設計。全斷面雷諾墊層護坡，格賓石籠+四面六邊砼透水框架護腳。防洪堤斷面型式為梯形，109+327～111+000 高6.0 m，堤頂寬度4.0 m；111+000～11 1+500 高7.9 m，堤頂寬度4.0 m；111+500～112+372 高7.1 m，堤頂寬度4.0 m。

沿壩頂每500 m 設置錯車平臺及上堤道路、每100 m 設置里程樁、每1 km 設置一個里程牌及水尺，水尺上標記警戒水位、保證水位。路面鋪設厚30 cm 的砂礫石路面，砂礫石路面下鋪設500 g/m2無紡布，無紡布鋪設至堤頂后坡，無紡布水平向壩體內鋪設1 m，然后埋入深度為0.5 m 的“V”型槽內，邊坡為1∶1，路面下設的無紡布與雷諾護坡下的無紡布布置為一體，以增強路面穩定性。靠河岸堤頂側設置L 型路沿石。109+327～112+372 迎水面邊坡為1∶2.5，背水面邊坡為1∶2.0，背水面為素土夯實；迎水面采用30 cm 厚的雷諾護墊，雷諾護墊下伸至河床以下深度1.6 m，下設500 g/m2無紡布，無紡布下設100 mm 厚砂礫石墊層。雷諾護墊護坡每隔100 m 設置一道格賓石籠隔墻，隔墻寬50 cm，厚80 cm。坡腳放置厚60 cm，寬9.0 m 的格賓石籠水平防護，下設500 g/m2無紡布。在河流沖刷嚴重段，護腳厚度應加厚，防止河流淘刷，故111+000～111+500護腳采用2 層60 cm 厚的格賓石籠防護，下層格賓石籠寬9.0 m，上層格賓石籠寬5.0 m，結合7 m 的四面六邊混凝土透水框架，下設500 g/m2無紡布，上、下層格賓石籠錯縫布置。壩體采用當地土填筑即可，堤防填筑碾壓壓實度不低于0.91。砂礫石墊層相對密度不小于0.60。單公里投資約796.18 萬元。

3.2 方案二：河床以下防沖采用水力插板防沖墻

109+327～111+200 斷面型式按堤防設計，111+200～112+372斷面型式按護岸設計。迎水面采用現澆砼板護坡，砼板厚15 cm，下設礫石墊層厚30 cm。砼板護坡每隔50 m 設置一道隔墻，隔墻寬30 cm，厚60 cm。防沖采用水力插板連續墻形式，109+327～112+372 防沖深度河床以下深8 m。在水力插板連續防沖墻前設有2.7 m 長、0.3 m 寬短丁板，垂直水流方向，與順壩方向水力插板連為一體，下深與水力插板連續防沖墻一致。水力插板連續防沖墻頂部設有鋼筋砼帽梁，鋼筋砼帽梁、拉梁與水力插板連成一體，以增加水力插板的穩定性。帽梁梁高0.5 m，梁寬0.35 m，與水力插板同長布置，拉梁高×寬為0.5 m×0.3 m，凈長5.0 m，每隔8.1 m 設一道。

3.3 方案的比選

對上述兩種方案從建筑材料、施工工期、耐久性、運行安全維修、環境影響和經濟[2]等方面進行綜合考慮和比較，具體見表1。

表1 堤防斷面型式的比較

從建筑材料、施工工期、耐久性、運行安全維修、環境影響和經濟等因素方面綜合考慮，認為方案一采用雷諾護坡、格賓石籠+四邊六面砼透水框架護底方案合理、經濟實用，在施工工期有保證的情況下，耐久性較好，因此推薦方案一，109+327～112+372 段方案一單公里投資796.18 萬元，概算總投資2424.38 萬元。

4 結論

綜上所述，薩克打克庫木防洪工程存在防洪堤滲漏、土體滲透變形、邊坡穩定等工程地質問題，經過論述并提出了采用雷諾護坡，格賓石籠、四邊、六面體砼透水框架防沖的加固方案，有效提升了防洪工程堤防的穩定性。堤防加固設計后，防洪工程地質問題得以有效解決，工程建成運行以來，堤防運行安全穩定，再未出現病險問題。