河道治理中護岸工程設計與施工分析

熊志鋒

(豐城市水利局，江西 宜春 331100)

1 工程概況

本工程位于豐城市秀富水橋東段。河道綜合治理總長7.11 km，其中秀富水干流長5.37 km，干流治理起始于吳家上游200 m處，終止于與支流富水匯流口；富水支流治理長1.74 km，支流治理起始于富水桐木橋，終止于與干流秀富水匯流口。下游兩岸局部岸坡加固是本次河道治理主要項目之一。本次工程河道綜合治理總長7.11 km，其中河道岸坡加固長2.27 km。本工程最主要的目的為通過邊坡加固穩定河岸，將河段區域不足的防洪能力進一步提高，進而保障區域的生態安全。工程根據河岸現狀及地質情況采用不同護岸加固方式，河岸護岸加固方式主要有兩種，一是對沖刷嚴重的凹岸迎流頂沖河岸段，采用拋石固腳+干砌塊石護坡，總長1.80 km；二是靠近房屋且沖刷嚴重的凹岸迎流頂沖河岸段，拋石固腳+漿砌石擋墻，總長0.47 km。

2 工程設計

2.1 施工組織設計

工程治理任務是對秀富水橋東段實施綜合治理，開展防洪、河道整治，并兼顧排澇，工程總體上盡可能維持原河道布置不變。根據上述布置原則，本工程河線布置綜合考慮兩岸間距、河岸當前實際走向、工程建設的地形地質條件以及河流中的水流條件等因素，從現場踏勘中獲得大量數據并對其進行分析論證，已經建好的岸坡原則上保持其岸線不變。施工組織設計需要對場內交通、施工供電、施工供水、混凝土拌合系統、棄渣場等事務進行全面設計[1]。

2.2 環境保護設計

工程涉及河流為秀富水，按照江西省對地表水的劃分，工程所在河段為保護區，水質目標定位Ⅲ類水；項目施工期廢水處理達標后回用于混凝土拌合系統或綜合利用，施工廢水的處理嚴格執行《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)一級標準。環境保護設計中建議采取的保護措施有多種，對于混凝土拌合廢水而言，需要確保進水水質為pH值為9～12，SS5000 mg/L。處理目標為將混凝土拌合廢水處理后回用。處理此類物質需要使用的工藝是中和絮凝結合沉淀工藝處理。就含油廢水處理而言，進水水質為SS500 mg/L，石油類的一般濃度為100 mg/L。最終處理的目標定為出水后的水質符合SS70 mg/L，同時石油類濃度控制在10 mg/L。處理工藝為吸附過濾+沉淀工藝處理。處理基坑廢水時本工程按照三峽與其他水利工程項目的處理經驗，不采用額外措施對其進行處理，只投加絮凝劑，確保廢水被充分靜置沉淀，靜置時間為2 h，靜置完成后將廢水抽出并將其排放到當地灌溉用水的渠道，安排人工對剩余污泥進行定時清除。在處理工程中產生的生活污水時，能夠將其投入化糞池實施初級處理，初步處理完成之后再將其輸送至附近的農田當作農家肥使用。環境保護中，還需要注意水土的保持，施工期間需要落實場地排水工作，在施工結束之后，進行全面整地，并幫助占用地區的植被恢復。水土保持設計中要求施工結束后，清除場地雜物，進行土地平整，面積0.10 hm2。通常施工場地應當根據當地地形實況設置土質的排水溝，此類臨時排水溝大多是梯形斷面，坡比為1∶1.0，溝深1.0 m。排水溝總長220 m，土方開挖110.0 m3。

2.3 護坡、護腳、斷面設計

本工程護岸采用干砌塊石進行護坡，在波浪作用下，斜坡干砌塊石護岸坡面厚度按下式(1)計算：

(1)

式中：K1為系數，其中干砌塊石取0.266、砌方石與條石取0.225；t為干砌塊石護岸整體護面厚度，m；γ為水的重度，kN/m3，γb為塊石重度，kN/m3；L為波長，m；D為岸坡前的水深，m；H為計算的波高，m；m為斜坡坡率，取1.5～5.0；α表示斜坡坡角，(°);D/L≥0.125的情況下H取4%；D/L<0.125的情況下H取13%。

為了符合規范，護腳塊石中起到穩定作用的抗沖粒徑需要通過式(2)～式(3)進行計算：

(2)

(3)

式中：d為折算直徑，通常其依據球徑進行折算，m；W為石塊重量，kN；v為示水流流速，m/s，g為重力加速度，取9.81 m/s2；c為石塊在運動過程中的穩定系數，當底坡水平時，c取1.2，當堤坡傾斜時，c取0.9；γs為石塊容重，取26.5 kN/m3；γ為水的容重，取10 kN/m3。從公式中計算得出，該工程中護腳的抗沖粒徑在0.12～0.18之間。本次設計中采用的多種斷面加固以當前岸坡的實際情況為依據，進行分段加固，最終滿足經濟合理與生態美觀兼顧的需求2-3]。各護岸斷面型式具體設計如下：拋石固腳+干砌塊石護坡(如圖1)，拋石固腳+漿砌石擋墻(如圖2)。

圖1 拋石固腳+干砌塊石護坡典型斷面圖(單位：mm)

圖2 拋石固腳+漿砌石擋墻典型斷面圖(單位:mm)

3 護岸工程施工

現狀岸坡及坡腳基本無防護，部分凹岸迎流頂沖段岸坡受洪水長年沖刷已發生崩岸坍塌，嚴重威脅岸邊農田、道路及村莊的安全，為保障當地人民群眾生命及財產安全，對河道局部岸坡進行加固是十分必要的。

3.1 選擇護岸型式

根據《河道整治設計規范》(GB 50707—2011)對堤防護坡的頂部高程作出的規定，其高度必須比洪水位高出0.5 m，灘岸類型的護坡頂部高程則至少需要與灘面相平，最好比灘面略高。本工程當前主要需要對凹岸坍塌段實施有效加固。護坡型式的選擇需因地制宜，在選擇護岸型式和材料時，要注意選擇環保性材料，盡量選擇當地的材料，并且需要因地制宜，盡可能地保留施工區域原有的自然資源，以免對當地生態造成過多破壞。本工程對施工河道的兩岸地形進行了全面分析，并將其與其他同類工程進行，吸取適用的建設經驗，提出了三種護岸型式。方案一：拋石固腳+干砌塊石護坡設計坡腳采用上拋式回填，拋石平臺比枯水位高0.5 m，拋石平臺寬2.0 m，外邊坡坡比為1∶2.0；拋石平臺上接干砌塊石護坡，護坡坡比為1∶2.0，干砌塊石厚0.40 m，下鋪砂礫石墊層厚0.15 m，護坡頂高程與灘岸岸頂齊平。方案二：C20混凝土固腳+C15預制塊護坡設計坡腳采用C20混凝土固腳，固腳深0.8 m，寬0.4 m；護坡采用C15混凝土預制塊護坡，坡比為1∶2.0，護坡厚0.10 m，下鋪砂礫石墊層厚0.10 m,護坡頂布置混凝土壓頂，壓頂厚0.2 m，寬0.4 m。方案三：C20混凝土固腳+生態磚護坡設計坡腳采用C20混凝土固腳，固腳深0.8 m，寬0.4 m；護坡采用自鎖式預制混凝土生態磚砌塊，坡比為1∶2.0，生態磚護坡厚0.15 m，護坡頂布置混凝土壓頂，壓頂厚0.2 m，寬0.4 m。三種方案選擇的材料(如表1)需要生態環保，同時需要滿足安全的前提。因此，從多方面進行考慮，本次設計將對沖刷嚴重的凹岸迎流頂沖坍塌河岸段，采用拋石固腳結合干砌塊石護坡。其他局部臨近房屋及道路凹岸迎流頂沖段采用拋石固腳+漿砌石擋墻護岸[4]。

表1 護岸材料優缺點統計表

3.2 注意施工安全

安全自檢是施工安全管理中重要的一部分，其貫穿于整個工程的施工期間，對施工的各個階段進行安全管控。安全檢查包含的內容很多，例如安全防護的設置是否到位，現場的作業環境是否符合規范，現場的施工人員是否佩戴安全帽等自我防護器具，施工過程中所使用的大型器械是否存在安全隱患等等。需要將安全檢查細分到每一個設備、每一個人員，才能保證施工過程的安全。安全檢查是管理中必不可少的步驟，但在現場施工時經常會遺漏安全檢查。無論是管理制度的定期完善，還是就業人員是否經過安全培訓、應急預案是否準備妥當，都沒有得到應有的管理與檢查，安全管理人員也沒有對現場進行定時巡回，不能發現現場的不安全的行為操作并及時制止給予懲戒。安全管理重在預防，需要將一切安全隱患扼殺在搖籃之中。施工現場的危險源頭主要分為兩種，一種是不安全的行為，包括施工人員亂接電線，不佩戴安全帽，不規范施工等等；另一種則是不安全的狀態，主要是針對使用的設備與材料，要求在每一次使用施工設備之前都需要對設備進行詳細的安全檢查，只有確保設備的安全，才能保障設備使用人員的安全，對于施工所用的材料更需要進行合理放置，易燃易爆炸的物品需要單獨保管，避免造成意外。對于危險源需要進行嚴格的控制，最好在施工前就做好詳細的把控方案，對于所有可能出現的安全問題做詳細的分析，再根據危險的等級進行劃分。還需要建立健全安全管理制度。首先在施工開始前需要制定詳實的施工安全管理計劃，合理規避安全隱患，在施工過程中，要安排專人進行定期安全檢查，在施工結束后，對整個工程進行安全回顧，將此次經驗應用于下次工程的安全防范之中。

4 結 論

本護岸工程在整個河道治理工作中具有不可替代的意義，通過分析其施工組織設計、環境保護設計以及護坡、護腳、斷面設計與探究護岸工程在選擇護岸型式以及施工安全，護岸工程將會獲得更好的建設效果。