河道岸坡整治工程設計研究

郭陽，吳永娜

（1.河南靈捷水利勘測設計研究有限公司，河南 南陽 473000；2.西峽縣水利局，河南 西峽 474500）

1 河道岸坡整治工程概況

此次岸坡整治工程，結合河道疏浚工程，對邕河樁號0+000～0+706段左右岸坡護砌1.41 km；對分洪渠0+120～0+720左右岸護砌1.20 km，合計2.61 km。

2 河道岸坡整治工程設計

2.1 護岸形式

邕河治理段河道岸坡上部岸坡巖性主要為重粉質壤土，下部為粗砂層，對河道拓寬后，岸坡抗沖刷能力較低。為保證岸坡穩定和行洪安全，需對河道岸坡進行防護。選擇護坡形式既要充分考慮就地取材，又要注重堅固耐久且利于施工維修等綜合因素，處于河岸段不同位置或不同部位均可選用不同的護坡形式。臺地以下護岸采用Mu60M7.5漿砌石重力式擋墻，擋墻埋深1.00 m；臺地以上采用C20混凝土擋墻，擋墻埋深0.50 m，擋墻每隔10 m 設置伸縮縫一道，內填閉孔泡沫板?；炷翐鯄υ诖怪备叨?.50 m以上設DN10PVC排水孔，縱橫間距2.00 m一個，梅花型布置。邊坡為鋪草皮護坡。

2.2 工程布置原則

岸坡防護布置遵循以下原則：①防護線路選擇彎道頂沖部位；②以人口集中聚集區為主，服務于人員活動的區域，對臨近村莊及鎮區段的河道岸坡進行護砌；③兼顧上下游，與現有的防護工程合理銜接；④投資經濟；⑤結合基地整體規劃。

2.3 護岸結構設計

邕河樁號0+000～0+706段，臺地以下護岸采用Mu60M7.5漿砌石擋墻，擋墻頂寬0.40 m，坡比1 ∶0.45，擋墻埋深1.00 m；水生種植池采用Mu60M7.5漿砌石擋墻，擋墻頂寬0.40 m，坡比1 ∶0.40，擋墻埋深0.50 m；臺地以上采用C20 混凝土擋墻，擋墻頂寬0.40 m，坡比1∶0.50，擋墻埋深0.50 m，擋墻每隔10 m設置伸縮縫一道，內填閉孔泡沫板。擋墻在垂直高度0.50 m以上設DN10PVC排水孔，縱橫間距2 m一個，梅花型布置?？紤]右岸規劃建筑基礎較高，采用自嵌式生態磚擋墻銜接。生態磚基礎采用C20 混凝土，頂部采用預制C20 混凝土壓頂，后背填土可采用加筋土以保持邊坡穩定。

分洪渠樁號0+120～0+720 段，臺地以下為C20 混凝土擋墻，擋墻頂寬0.40，坡比1 ∶0.40，擋墻埋深1.00 m；臺地以上采用C20 混凝土擋墻，擋墻頂寬0.40 m，坡比1 ∶0.40，擋墻埋深0.50 m，擋墻每隔10 m 設置伸縮縫一道，內填閉孔泡沫板。混凝土擋墻在垂直高度0.50 m 以上設DN10PVC 排水孔，縱橫間距2 m一個，梅花型布置。邊坡為草籽護坡。

3 堤防設計

3.1 新建堤防堤身斷面設計的基本要求

①堤防斷面堤頂高程。堤頂超高采用0.30～0.80 m。②堤防斷面堤頂寬度。按規范要求，此工程為4 級堤防，堤頂寬度規劃為3 m。③內外邊坡。按照規范要求，依據堤防等級、堤高等條件，經穩定計算，在確定內邊坡采用1 ∶2～1 ∶2.50，外邊坡與地面銜接一致。④堤防斷面堤頂結構。堤頂路面由堤頂中心線向內外兩側傾斜，坡度2%以滿足堤頂排水要求。

3.2 河岸堤防堤身加高培厚

河道岸坡堤防各堤段堤身加培按擬定的標準斷面進行加培。外灘較寬且堤內房屋較多的堤段采用外幫加培，深泓逼岸或外灘較窄的堤段采用內幫加培，堤防高、寬、邊坡達標的堤段采取兩邊幫加培；同時要節約工程量，局部順直堤線。

為保證新老堤結合緊密，無論外幫還是內幫，填筑前設計將堤坡和堤腳的草皮、樹根、腐殖物等清理干凈，清基范圍為加培邊界外延0.50 m，清基厚度為0.20 m。填筑時應將坡面刨毛，保持應有的水分，并分層碾壓密實。

堤身填筑土料為粉質壤土和粉質粘土，設計填筑壓實度不應小于0.90，填筑土料含水量與最優含水量允許偏差小于±3%。

3.3 堤線布置及堤距

根據邕河實測資料和現有建筑物情況，堤線布置根據上下游、左右岸統籌兼顧的指導思想，遵循少拆遷少占地；堤線力求平穩，各堤段平緩連接，不采用折線急彎堤線，盡可能避開軟弱地基、強透水地基、深水地帶和古河道；不縮窄行洪斷面，確保行洪安全，且工程布置與周圍規劃建設相協調，確定堤線按現有位置，保證基本不縮窄現有河道行洪斷面。

3.4 堤型選擇

河道堤防對C20混凝土擋墻、漿砌石擋墻2種方案進行比較。方案一：采用Mu60M7.5 漿砌石擋墻，Mu60M7.5 漿砌石抗凍、抗磨和耐久性好（使用年限25-40 a），施工簡單，投資較小，糙率大，透水性好。方案二：采用C20混凝土擋墻，C20混凝土糙率小、弱透水、抗沖、耐久性好（使用年限30-40 a），但施工受季節影響較大，投資稍高。

經綜合比較，此次邕河設計親水平臺下采用漿砌石擋墻，平臺以上采用C20混凝土擋墻；分洪渠采用C20混凝土擋墻。

3.5 堤頂高程確定

根據《堤防工程設計規范》，邕河防洪標準按20 年一遇設計，堤防工程級別為4 級，4 級堤防安全加高0.30～0.60 m。設計堤頂高程=設計洪水位+安全超高。設計安全超高=設計波浪爬高+風壅增高+安全加高。風浪要素按以下公式進行計算：

式（2）中：RP為風浪累積頻率為P 的平均波浪爬高（m）；m為坡比系數（取2.00）；KΔ為斜坡糙率和滲透性系數（生態混凝土塊取0.90）；KV為經驗系數（查表取1.01）；Kp為風浪爬高累積頻率換算系數；H-為堤前波浪的平均波高（m）；L為堤前波浪的波長（m）。計算結果邕河20年一遇為0.02 m。

風壅水面高度按以下公式進行計算：

式（3）中：e是計算點風壅水面高度（m）；K是綜合摩阻系數（取K=3.6×10-6）；V是設計風速（取7 m/s）；F是由計算點逆風向量到對岸的距離（m）；d 是水域平均水深（m）；β是風向垂直于堤軸線法線的夾角（°）。

計算結果邕河壅高很小可以忽略不計。

根據計算結構，邕河設計安全超高20 年一遇為0.32 m?！兜谭拦こ淘O計規范》6.3.3條規定土堤頂面應高出設計靜水位0.30 m以上，堤頂超高取0.30～0.80 m。經計算，采用邕河堤防設計標準，該段堤頂超高選取0.30 m。

4 河道岸坡基礎沖刷分析計算

4.1 水流平行于岸坡產生的沖刷計算

式（4）中：hB—局部沖刷深度（m）；hp—沖刷處水深（m），以近似設計水位最大深度計算；Vcp—平均流速（取3.40 m/s）；V允—河床面上允許不沖流速，卵石V允=1.50 m/s；n—與岸坡形狀有關的系數（取0.25）。

4.2 河道水流流向斜沖岸坡造成的沖刷計算

式（5）中：HB—從河底算起的局部沖深（m）；α—水流流向與岸坡交角（°），α=20°；m—護岸工程迎水面邊坡系數（取2）；d—坡腳處土壤計算粒徑（取2.50 cm）；vj—水流的局部沖刷流速。

經計算，邕河20 年一遇最大沖刷深度為0.58 m，因此，基礎埋深取1.00 m；分洪渠分洪160 m3/s 時最大沖刷深度為0.63 m，因此，基礎埋深采取1 m。

5 擋土墻穩定分析

根據《堤防工程設計規范》，重力式擋墻計算工況荷載組合為：①設計工況1，完建期；②設計工況2，墻前設計洪水；③校核工況，墻前設計洪水，地震。

計算結果顯示，河岸堤防擋土墻抗滑安全系數均大于規范允許值，擋土墻抗滑穩定滿足規范標準要求。

6 結語

綜上所述，河道岸坡整治工程設計包括工程概況，護岸整治工程設計，新建堤防、護岸基礎沖刷分析計算，擋墻穩定分析。河道護岸整治工程設計成果可為類似工程提供參考。