漠河縣北極村護岸工程設計綜述

劉姍姍

(齊齊哈爾市江東灌澇區服務中心，黑龍江 齊齊哈爾 161001)

1 工程概況

黑龍江漠河鄉江段位于黑龍江上游，漠河縣漠河鄉境內，地理位置E122°21′-122°22′，N53°29′-53°27′，為反S型江道，全長近11km。黑龍江流經漠河鄉，由北向南流，連續有兩個彎道，上彎道凹岸在俄方且為陡崖，江岸挑流頂沖我側；下彎道在我側為一大凹岸，江水緊靠漠河鄉流過，江面平均寬度為400-600m。

為防止江岸沖刷坍塌，造成大面積的國土流失，保護沿江人民群眾生產、生活的安全，國家于1986年投資修建了漠河鄉護岸工程，在2001年-2005年間，又陸續修建了漠河鄉下段護岸以及漠河鄉上段護岸的上下兩部分。而與此同時，由于老護岸工程建成較早，經過近20年的運行，由于水流頂沖、風浪淘刷，尤其是2000年冰壩破壞、流冰期冰排的強烈撞擊，使該護岸大部分已被嚴重破壞，為使該段江岸不形成新的沖刷，使新老護岸的建設形成完整的防護體系，因此本次對水毀嚴重段1191m長護岸進行整修重建設計。

2 護岸破壞原因分析及治理的必要性

2.1 護岸破壞原因分析

2.1.1 岸邊情況

由于我側漠河鄉江岸正處在江水大轉彎的凹岸，為中高水時期的頂沖段，受河流彎曲產生了橫向環流作用，再加上風浪的淘刷，冰排的撞擊，以及江岸土質松散等各方面的因素，使大片國土逐年被水流沖走。

2.1.2 護岸破壞的主要原因

已建護岸已發揮防護作用，并取得良好效益，但由于長期水流沖刷，局部遭受破壞，從現場綜合查勘調查分析看，現將遭受破壞的原因簡述如下：

1)受長期水流風浪的淘刷和冰排冰凌和沖撞，從而導致護坡砌石疏松脫落；

2)波浪淘刷，使反濾層發生滑動錯位，進而產生砌石空隙逐漸變大，水流把細粒帶走，導致護岸凹陷，砌石脫落；

3)遭受坡水淘刷，坡肩沒有壓頂處理，護腳長度不足，導致基礎被淘空，引起造成砌石脫落滑落等；

4)冰壩冰凌的撞擊，使護坡毀壞。由于該地區發生冰壩，流冰期冰塊大、撞擊程序非常劇烈，造成護岸嚴重塌毀。

2.2 護岸治理的必要性

漠河鄉所在江段為黑龍江上游大型彎道，漠河鄉地處凹岸的岸邊，由于受俄羅斯側的對過大套子島的約束，江水主流偏向我側江岸，加之我側江岸土質結構疏松，植被破壞嚴重，抗沖能力極弱，在河流彎曲產生的橫向環流作用，風浪的淘刷，冰排的撞擊等作用下，使大片江岸坍塌被水流沖走，平均每年塌岸3-5m。

為此，國家于1986年投資修建了漠河鄉護岸工程，護岸建成后收到了較好的效果，在一定程度上穩定了河勢，防止了切灘改道，保護了沿江居民的生命財產、耕地，防止了大片國土流失。

但由于當時投資力度不大，護岸建設長度不足，致使老護岸上下游又有新的沖刷塌岸發生。塌岸最為嚴重的漠河鄉下段護岸初步設計已于2001年由松遼水利委員會批復建設；2002年又對漠河鄉上段護岸做了初步設計，該護岸包括兩部分，上部分護岸是在老護岸的起點向上游延伸，長度513m，下部分護岸是在老護岸的終點向下游延長并與漠河鄉下段護岸銜接，長度3800m。該設計已由水利部松遼水利委員會批復，現正在建設中。

本次設計即為老護岸的水毀整修重建工程。由于工程建成較早，經過近20年的運行，雖取得了較好的效果，但由于水流頂沖、風浪淘刷，尤其是2000年冰壩破壞、流冰期冰排的強烈撞擊，使該護岸大部分已被嚴重破壞，為使該段江岸不形成新的沖刷，使新老護岸的建設形成完整的防護體系，本次對水毀嚴重段1191m長護岸進行重新設計修建[1]。

3 工程設計

3.1 護坡結構型式的選擇

對于護岸結構型式，本次設計選用干砌石、混凝土板及漿砌條石三種材料進行對比其優缺點，如表1所示。

表1 護岸型式對比表

經過方案比較，雖然干砌石造價低，但漠河縣石料質量較差，而且量少，開采困難。考慮北極村屬于國家三級旅游風景區，護岸造型與周邊環境相協調，增強觀賞性，選擇預制混凝土板結構型式。

3.2 護坡工程設計

3.2.1 護坡長度和坡比的確定

通過現場實測橫斷面及岸邊破壞部位，確定護岸長度為1191m。依據工程地形、位置及地質組成等情況通過穩定分析，同時參照下游已建護岸工程坡比值的經驗，本次確定護坡為1∶3.0。

3.2.2 護岸結構設計

1)基本資料

如圖1所示，數據為漠河縣多年風速實測資料，本次計算的風向選用北風，所對應的最大風速平均值為7.70m/s，設計工況下風速取值為對應風速的1.5倍，為11.55m/s，從1∶2.5萬地形圖量取最大吹程為1.6km。

圖1 各風向最大風速平均值玫瑰圖

2)風浪計算

按照堤防工程設計規范采用莆田試驗站公式計劃波浪的平均波高：

(1)

(2)

按平均波周期計算的波長可按下式計算：

(3)

3)混凝土板厚度計算

參照下游已建護岸混凝土板厚度，考慮到漠河鄉江段為冰壩易發區，冰排的撞擊是造成破壞的主要原因，因而護坡厚度在計算的基礎上適當加大，取t=15cm。

為增強混凝土板的性能，施工時每1m3的混凝土摻入1kg的聚丙烯增強纖維網，它能增強混凝土的堅韌性和延展性，增強混凝土板的抗破碎力、抗磨損力、抗沖擊力、抗冰凍能力和抗疲勞能力以及抑制混凝土的塑性收縮龜裂和減少混凝土的裂紋等性能。

3.3 護坡穩定計算

1)穩定計算采用滑動圓弧法進行。

圓弧法穩定計算公式：

(4)

經過計算，護岸的穩定計算結果見表2。

表2 護岸穩定分析成果表

本次選取護岸2處位置，樁號分別為0+400和0+950處，其穩定計算值均大于正常允許值[K]=1.15，故本次邊坡1∶3.0是穩定的。

2)護腳塊石抗沖穩定計算

(5)

(6)

在水流沖刷下，為保證護坡及護腳的塊石其穩定，經計算其抗沖粒徑為18cm[2]。

3.5 護頂、固腳設計

為了防止人類及牲畜破壞和雨水沖刷護岸頂部，本次護岸頂部采用漿砌條石封頂，砌條石規格為寬1.0m，厚度0.15m，并下設下設5cm的素混凝土和10cm 的砂礫石墊層以及無紡布反濾。漠河鄉江段穩定河槽高程均高于多年平均枯水位，其河灘坡度較緩，因此將固腳布置在穩定河床以下。固腳采用梯形結構底寬2.0m，頂寬1.0m，深度為1.0m。

3.6 踏步設計

北極村護岸所在地北極村為國家三級旅游區，每年都有大量游客來此觀光渡假，護岸處臨近邊防哨所及敬老院，為方便游客旅游觀光及當地居民的生產生活，本次設計考慮護坡與踏步相結合，護岸范圍內共新增8處踏步，總長度270m，踏步設計采用漿砌條石臺階，其坡度隨護岸坡比為1∶3.0，每處踏步寬度為20m-90m之間，具體布置見表3[3]。

表3 北極村護岸踏步工程分布表

3.7 人行道工程設計

本次設計在壓頂以外鋪設2.50m寬的人行道，路面采用0.5×0.5m的路面板，其下鋪5cm厚素混凝土和10cm厚砂墊層，人行道邊界以0.5×0.15×0.2m的條石做為路緣。由于當地為旅游區，游人較多，汛期為游人安全考慮，在岸頂以外1m處設石欄桿柱，其間距為4m，柱間以兩條裝飾鐵鏈條相連接。

4 結 語

北極村為漠河鄉政府所在地，有“神州北極”之稱，是國家三級旅游風景區，每年都有大批中外游客來此觀光、游覽，每年夏至時的漠河“北極光”節現在已經享譽海內外，為保護國土，加大基礎設施建設，振興地方經濟，漠河縣政府把發展旅游業確定為縣域經濟的又一個有力措施。北極村護岸工程的恢復建設，將保護寶貴的國土不再發生流失，也使沿江自然人文景觀受到保護，不再處于被沖刷流失的危險，對促進本地區各業經濟發展，將發揮積極作用；為促進邊疆地區的穩定、社會的安定團結、振興地方農業、發展鄉鎮企業創造了有利條件。該項工程是保護國土疆界的長遠重大的基本建設，是對外開放發展經貿的重要條件建設。