新疆中小型堤防工程設計工作要領簡析

◎ 唐占君 哈密托實水利水電勘測設計有限責任公司

1.現場踏勘

（1）明確工程任務及要求，并明確項目資金來源，審查單位等內容。

（2）以全局觀念，針對保護對象結合地形地貌全面勘察。河道防護治理工程：調查上下游關系，明確來水、匯水，下游泄水通道及洪水容納、消散等情況，河道與居民點、涉水建筑物（橋、堰、閘）等關系，歷史洪痕點、地質（地形地貌、整體或局部覆蓋層與基巖）。平原區防護工程：防護對象周邊地形地貌，確立上游來水水系、流經區域及對防護對象造成損害，因地制宜，采用“上導下輸”的原則確定防護方案及堤（渠）線布置。

（3）調查主要建材及砂石骨料場位置，對儲量、質量評價。成品骨料明確價格，對其質量評價，確定運距及道路情況。

（4）調查歷史洪水，記錄洪水發生年份，水位位置。

（5）了解河道礙洪建筑物（吊腳樓、河道違章架橋等）拆遷難度，明確工程征地難易程度及補償標準。

2.資料收集

（1）已獲批的規劃報告及實施規劃的批復意見或項目背景相關文件，或城、鄉防洪規劃報告及水系圖。

（2）工程河段上下游已經報批的河道治理工程相關設計報告。

（3）上游工程基本資料（如上游電站、水庫），對工程河段洪水影響較大工程運行管理資料（汛期泄洪情況）、交叉工程資料（如經過的鐵路、公路等重要設施）及其他相關工程資料（地質資料、水文資料）。

（4）城市/鄉鎮規劃資料及規劃平面圖。

（5）項目區城、鎮、村社會經濟狀況資料、政府工作報告或統計年鑒。

3.測量

（1）測量范圍：根據規劃堤線及業主要求，確定工程位置，河道兩岸至少向外延伸至歷史最高洪水位以上1m，并標注洪痕位置、高程。

（2）測量比例尺：中小河流治理及堤防工程，可研階段按1：2000，初設階段1：1000。

（3）縱橫斷面：可研、初設階段橫斷面間距分別為100～200和50～100m，卡口及河道斷面變化較大處橫斷面間距應加密，河道上的橋、堰、閘等涉水建筑物斷面必測，橫斷面要求與河道垂直。

測量看現場時主要水工設計人員必須到場，現場布置任務，加強溝通，做好相關記錄。

4.洪水計算

確定工程研究區洪水來源，流經區域、下泄通道及滯洪、消散區域，一般研究區洪水主要來源有：①山區的融雪洪水及暴雨洪水；②山區的暴雨融冰雪混合型洪水；③戈壁暴雨洪水和水庫排泄匯合洪水；④戈壁洪水和上游河溝下泄匯合洪水。

根據調查資料和歷史文獻記載資料，洪水計算應注重合理性分析。設計洪水計算根據規范采用多種方法分析計算，加以論證其合理性。

5.工程設計

5.1 工程規模

根據《防洪標準》（GB50210-2014）、《城市防洪工程設計規范》（GB/T 50805-2012）、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）等相關規范確定堤防工程等別及建筑物級別。

5.2 工程選址、堤線布置

（1）河道治理工程：根據河道地形、地質、涉河建筑物及兩岸布局確定堤線、堤型。

（2）平原區防護工程：根據地形地貌、地質，上游洪水類型、流經區域及下游泄水通道等，結合周圍生產生活環境和工程造價，防洪堤和泄洪渠布線盡量利用地形條件，同時避開耕地和居民區，減少耕地、搬遷賠償等，綜合確定堤線。

推薦方案確定后及時與業主對接，敲定最終堤線、堤距、堤型方案，若涉及大面積拆遷占地的，應讓業主出具拆遷的相關說明。

5.3 堤防設計

（1）結構形式選取。結合治理段地形地貌、地質、洪水等自然條件及運行管理水平和當地施工條件等及其他自然與人為因素，按照因地制宜，降低工程投資的原則，經過技術經濟比較后綜合確定。

因堤防填筑材料的不同,堤防結構形式主要有土堤（黏土、砂土、砂礫石等）、石堤（堆石、砌石等）、砼堤、鋼筋砼防洪墻以及分區填筑混合材料堤等，在新疆區域應用多的是土堤；根據堤防橫斷面,有斜坡式、直墻式、直斜復合式等；根據堤防防滲結構,有均質土堤、斜墻式土堤及心墻式土堤。

河道治理工程中，石料貯備量滿足工程需求，可以選擇漿砌塊（卵）石、鋼筋石籠防沖結構的土堤，或者采用石堤。在穿越城市、鄉鎮的河道治理工程中，結合河道現狀及兩岸環境，采用砼防洪墻形式，可避免過多征地拆遷，亦可以結合生態景觀、休閑娛樂及商業開發所需進行堤岸布設及其他配套設施建設。

防洪土堤斷面形式一般為梯形結構，按照堤防工程級別、堤身結構、填筑土質、風浪、護坡形式、堤高及施工及運行條件進行堤防結構設計，堤頂寬度取3-8m；堤坡系數一般取1：1.5-1：3.0；堤身填筑、沖刷坑回填料應滿足規范，堤身填筑、基礎開挖擾動面壓實指標：砂礫石相對密度≥0.75-0.85，細粒土壓實度≥0.93-0.95。

新疆區域土堤護坡形式一般常用的有砼護坡、漿砌石（干砌石）護坡、雷諾護墊及生態格網結構等。

①砼護坡一般為10-20cm厚砼板護坡，護坡至沖刷坑底部。現澆砼標號C20F200，護坡、封頂板縱向每2～3m設板間縫，橫向板間縫設在護坡斜面中間，縫寬2cm，高壓閉孔板填塞。

②漿砌石護坡一般為30-60cm厚漿砌塊（卵）石護坡，護坡至沖刷坑底部。防洪堤縱向每5-8m設沉降縫，縫寬2cm，高壓閉孔板填塞，縱向每30-50m設砼隔墻。

③雷諾護墊厚30cm，網箱采用六邊形雙絞合鋅鋁合金絲網（鋼絲網鍍高爾凡）編制而成，下設無紡布（200g/m2）。石籠單元格尺寸厚0.3m，寬1.5m，雷諾護墊石籠填充石料粒徑為75～150mm，雷諾護墊網箱采用六邊形雙絞合鋅鋁合金絲網（鋼絲網鍍高爾凡）編制而成。

④生態格網結構是堤防與生態環境治理相結合的柔性生態技術型護坡，將鋼絲或者其它金屬絲線采用機械鉸合編織成多鉸狀格網組裝箱，箱體內填充符合要求的填充材料而成的組合體。填充料包括塊石、卵石、砼塊及其他特定生態功能的產品等，須滿足其結構體的功能要求。

目前在新疆區域生態格網結構的應用主要用于河湖護岸及擋土設施建設，主要特點是達成人文景觀環境與生物生長環境相互涵養的仿自然生態環境。

生態格網結構：岸坡坡比系數i≤1.5 時，采用綠濱護坡；i ＞1.5 時，根據現狀采用固濱擋墻或加筋固濱擋墻結構。固濱籠網目規格（80mm×100mm，100mm×120mm，130mm×150mm）。綠濱護坡的厚度為 t≧2DM（DM為中值粒徑）。

（2）水力計算。堤防的水力計算采用明渠恒定非均勻漸變流水面曲線的計算方法—逐段試算法進行計算。首部起始端以臨界水深起調，采用逐段試算法計算水面線。

（3）結構穩定分析。

①滲流分析。根據規范對防洪壩和壩基土滲透變形類別進行判定，計算出允許水力坡降J允。選取最不利堤防斷面，筑料滲透系數及c、φ值，計算防洪壩及壩基滲透比降是否小于J允，否則壩基存在滲透破壞；計算堤身和地基中滲流場的分布,確定退水條件下堤身浸潤線位置，分析評價堤身和地基滲透穩定驗算是否滿足規范要求。

②穩定性計算。防洪堤壩、防洪墻、坡式護岸及穿堤建筑物須進行抗滑穩定計算,確定抗滑穩定安全系數Kc滿足規范要求，上下游堤坡抗滑穩定計算一般采用瑞典圓弧法，按施工期、水位降落期和穩定滲流期分別計算。防洪墻及穿堤建筑物須進行抗傾穩定計算，必須滿足規范要求。

6.結語

在新疆常見的中小型堤防工程設計工作中，必須按照工作流程及相關規范，并且緊密聯系實際，科學合理的堤線布置、堤型選擇及堤防工程結構形式確定，并嚴格按照規范做好水力、結構計算和穩定分析。