北沙河險工段工程設計與施工探析

劉 丹

(遼寧中澤設計服務有限公司， 遼寧 撫順 113000)

1 概 述

北沙河是太子河右岸的主要支流，全長117km，流域面積1618.27km2。絕大部分為山地，由陳相屯至沙河鋪進入丘陵區，自沙河鋪以下，特別是過了長大鐵路橋以后則進入平原區。北沙河東支自西湖區張其寨入本溪，東向西流入賓牛村，經石橋子支流向西北轉，經外頭山，出大子堡，入沈陽姚千戶屯。

2 工程布置

北沙河險工護岸20處總計5501m，涉及五個街道，此次針對2081m范圍共計五處工程的護腳下切、坡面破壞情況進行維修治理。防止河流繼續沖刷，產生側向沖蝕，尤其烏金溝和皮家灣，堤防河岸為沙質堤岸，對堤坡如不及時防護，極易擴大危及堤防和附近居民的安全。工程在原建筑基礎上進行維修加固布置，以5處分部工程為單位安排施工場地，就近布設進場臨時道路。主要建筑物為干砌石籠護坡、護腳[1-3]。

工程主要建筑物包括烏金溝段石籠護坡、皮家灣段石籠護坡、林盛大橋段石籠拋石護腳、林盛秀匠段石籠拋石護腳、紅菱煙臺段石籠拋石護腳五處。岸坡防護采用當地比較成熟的防護型式，采用鐵絲石籠對岸坡進行防護，護腳為石籠水平防護。根據相似工程經驗，石籠厚度采用0.35m，石籠下鋪400g/m2無紡布反濾。

3 工程設計

3.1 烏金溝段工程

設計標準按10a一遇洪水進行設計，對北沙河道5處進行了實測，其中烏金溝段，位于姚千大橋處717m，陳相皮家灣段300 m，紅菱煙臺段260 m，林盛秀匠段492 m，林盛大橋段341 m。使用GPS測量儀器，分成若干個測量斷面，測繪出樁號河道縱、橫斷面圖、河道平面位置圖、主要踩點的各個高程。

(1)

計算結果見表1。

表1 烏金溝段10、20a一遇洪峰流量

續表1 烏金溝段10、20a一遇洪峰流量

因此10a一遇設計洪水量為936m3/s。

斷面設計根據明渠均勻流公式，采用試算法確定，設計尺寸根據實際情況做相應調整。

明渠均勻流計算公式：

Q計=ωc(Ri)1/2

(2)

式中：Q計為渠道設計流量，m3/s；ω為過水斷面積，m2；ω=(b+mh)h；X為濕周，m；X=b+2h(1+m2)1/2；R為水利半徑，R=ω/X，m；c為謝才系數，c=1/nR1/6。

設計流量計算，見表2。

表2 設計流量計算

結構設計根據10a一遇標準設計水位為75.00m。超高0.5m。設計土坡坡比為1∶3，能夠滿足穩定要求。

北沙河烏金溝護岸分兩段，第一段在北沙河左岸從0+000～0+517共495m，形式采用石籠砌石護坡，獨立格體，鐵絲連接牢固。石籠頂端和上、下游采用漿砌石壓頂封邊，M7.5砂漿砌筑抹面。護坡厚度0.35m。石籠下鋪400g土工布反濾，收邊處壓入土基內1m，防止被水沖出掀起產生破壞。護腳為了便于施工，保證質量和安全，采用沉排拋石，排體為土工布底墊，0.15m直徑柳笆，1m×1m“井”字支撐，鐵線固定，上面人工拋石壓排。厚度均為0.35m。第二段在烏金溝左岸0+722～0+944(烏金溝與北沙河交接處)護岸長222m。形式采用石籠砌石護坡，獨立格體，護坡厚度0.35m，鐵絲連接牢固。護腳采用石籠砌石格體，石籠下鋪400g土工布反濾，收邊處壓入土基內1m，防止被水沖出掀起產生破壞。基底土坡采用河內沙礫料填筑碾壓，壓實度>0.90。砌石面回填土入縫，形成自然長草保護。烏金溝左岸上游鋪設工程進場臨時道路40m。

3.2 皮家灣段

皮家灣險工修復是在原有的護岸0+083段開始修護，到0+354段為止；采用石籠護岸。工程在原有基礎上向河內延伸，增加一級護腳，底高程同現狀河底，防止沖刷。推土機推土筑坡，削坡，填至1∶3的坡度，回填土要分層填筑碾壓；整平壓實后，鋪設土工布，上部鍍鋅鐵絲籠砌石護坡，網孔直徑15cm，分成格室，干砌石填箱組砌，然后鐵絲封口，連塊鉸接牢固。石籠護坡厚度0.35m，護腳干砌石籠格體。鋪設工程進場臨時道路374m(進場段103m和護坡段271m)。

3.3 林盛街道林盛大橋段工程

林盛大橋段護岸工程修建于2000年以前，工程運行基本穩定原有石籠護坡覆土穩固，沉排護底落淤，但由于水流淘刷，河槽下切1m左右，在沉排前端形成水下陡面，如果不采取措施，沉排易被破壞。設計采用拋石護底和石籠固腳相結合的形式，石籠下鋪土工布反濾，防止沉排前端破壞。修筑進場和場內臨時沙石道路[4-6]。

3.4 林盛街道秀匠段工程

秀匠段護岸工程運行基本穩定原有石籠護坡覆土穩固，沉排護底落淤，同樣由于水流淘刷，河槽下切1m左右，在沉排前端形成水下陡面，如果不采取措施，沉排易被破壞。設計采用拋石護底和石籠固腳相結合的形式，石籠下鋪土工布反濾，防止沉排前端破壞。修筑進場和場內臨時沙石道路。

3.5 紅菱街道煙臺段

紅菱段護岸工程也由于水流淘刷，河槽下切，在沉排前端形成水下陡面，如果不采取措施，沉排易被破壞。設計采用拋石護底和石籠固腳相結合的形式，防止沉排前端破壞。石籠下鋪土工布反濾。修筑進場和場內臨時沙石道路。

4 施工組織設計

4.1 施工條件

4.1.1 工程交通條件

工程外部交通方便，緊鄰鄉鎮公路。建筑材料可以通過公路運到現場。場內交通不便，主要依靠堤頂土路，局部需要鋪設臨時施工道路進入作業倉面。建材、石料及其他建筑材料可在附近購買，采購半徑≤50km。場內交通，烏金溝左岸上游鋪設工程進場臨時道路40m；皮家灣段鋪設工程進場臨時道路374m(進場段103m和護坡段271m)；林盛大橋段鋪設工程進場臨時道路374m(進場段150m和護坡段341m)；林盛秀匠段鋪設工程進場臨時道路752m(進場段260m和護坡段492m)；紅菱煙臺段鋪設工程進場臨時道路330m(進場段70m和護坡段260m)。

4.1.2 施工用水、用電、通訊

施工用水可以在上游打淺水井，現場的直接供應水，生活用水可以從附近村莊的自來水供應，也可以購買純桶裝水，建筑用電使用柴油發電機，工程施工用電僅用于施工現場的照明、抽水、排水、攪拌等，施工用電消耗不大，工程所需水泥需外地采購，汽車運回，按工程進度需要分批購進，需要在施工工地分別設5個料場，及臨時倉庫一座，用于打更、存放工具設備及建筑材料等。具體位置施工單位可按照施工使用方便而設[7-9]。

4.2 施工方法

4.2.1 烏金溝段

土方工程：采用推土機械從河心取沙礫料填筑土坡，坡削、填至1∶3坡度，土方回填采用分層回填碾壓，壓實度>90%。按照相關規范施工鍍鋅鐵絲石籠砌石工程：先整平壓實坡面，鋪設土工布，然后采用鍍鋅鐵絲編籠，網孔直徑15cm，分成格室，干砌石填箱組砌，然后鐵絲封口，連塊鉸接牢固。上下游端部設1.5m深0.5寬漿砌石截止墻，防止水流淘刷破壞。沉排拋石護腳施工：柳笆制作采用1cm徑尼龍繩做筋，將山柴捆扎成15cm直徑的柴笆，長度10m,每米設3處緊固；沉排底墊制作在坡面鋪設土工布，用10#鍍鋅鐵線將柴笆按1m×1m網格固定在底墊上，內鋪扎0.2m厚的散柴，然后拖至坡腳設計位置，整平柳笆網格、底墊布；柴排上壓排石，采用人工拋投，壓排石粒徑大致為0.3-0.35m；投放緊密，以不露散柴為宜。大塊石封邊，壓腳。砌石面覆土：采用回填土入縫保護，填實石縫，上面留有5cm，另一方面，使其自然恢復草坡形成綠化。

4.2.2 皮家灣段

采用推土機推土筑坡，坡削、填至1∶3坡度，土方回填采用分層回填碾壓。鍍鋅鐵絲石籠砌石工程：先整平壓實坡面，鋪設土工布，與原護底銜接，然后采用鍍鋅鐵絲砌石護坡，網孔直徑15cm，分成格室，干砌石填箱組砌，然后鐵絲封口，連塊鉸接牢固。石籠護腳：同樣鋪設土工布反濾，上部鍍鋅鐵絲石籠壓腳，然后回填整平坡腳，下游端部設1.5m深0.5m寬漿砌石截止墻，防止水流淘刷破壞。

4.2.3 林盛大橋段、秀匠段

采用挖掘機坡削、填至1∶3坡度，土方回填采用分層回填碾壓。石籠護腳鋪設土工布反濾，上部鍍鋅鐵絲石籠壓腳，然后回填整平坡腳，腳前端設2m拋石，防止水流淘刷破壞。鍍鋅鐵絲石籠網孔直徑15cm，分成格室，干砌石填箱組砌，然后鐵絲封口，連塊鉸接牢固。

4.2.4 紅菱煙臺段

采用挖掘機坡削、填至1∶3坡度，土方回填采用分層回填碾壓。石籠護腳鋪設土工布反濾，上部鍍鋅鐵絲石籠壓腳，然后回填整平坡腳，腳前端設2m拋石，防止水流淘刷破壞。鍍鋅鐵絲石籠網孔直徑15cm，分成格室，干砌石填箱組砌，然后鐵絲封口，連塊鉸接牢固。

5 結 語

北沙河護岸工程是一項保障和改善人民群眾生存條件，驅害減災的造福民生工程，工程都在河道內，對附近居民生產生活不會造成影響。從環境角度看，不會有大的不利影響，工程的興建是必要的。