南秦河南秦新區堤防設計方案探析

孫 坎，王瑋琳，蘇 文

(商洛市水電勘測設計院，陜西 商洛 726000)

1 概 況

南秦河發源于商州區楊斜鎮東岳廟雞冠嶺，屬丹江右岸一級支流，干流長49 km，流域面積576 km2，河道平均比降16.6‰，河流由西向東，于商州區劉灣辦事處仁塬村匯人丹江[1]。南秦河屬山區河流，洪水具有陡漲陡落、歷時較短的特點。據調查，流域歷次洪水后河道主槽未有明顯擺動，河寬基本為50～110 m，無明顯的河岸垮塌現象發生，河道主槽基本在河道內擺動，河床比較穩定。河道沖淤變化基本平衡，略有下切。

南秦河下游為南秦新區，區域內人口4.13萬人，11.67 hm2耕地。長期以來，因為河道縮窄，導致河床下切嚴重，多處出現河岸淘刷破壞。近幾年隨著G312公路、寧西鐵路、滬陜高速公路等基礎設施的大規模修建，在南秦河以及下游丹江河道大量采取河床砂礫石，造成丹江干流河床逐步下切，南秦河也隨著丹江主河道逐年下切。歷經多次洪水破壞，造成南秦河堤多處基礎懸空、部分堤岸坍塌和河道改線等，至今無法恢復。

2 河道現狀及存在的問題

2.1 河道現狀

南秦河流域屬土石山區，洪水災害不斷，曾多次進行過加固和維修。受歷史條件和建設資金所限，工程設計和施工標準普遍較低，加之歷年水毀等，使得防洪工程隱患重重。南秦河口段防洪工程位于南秦河新車站大橋南秦河口，長度約3 km。其中上段：水利部門2010年通過陜西省重點防洪工程實施的M7.5漿砌石護坡，原設計20年一遇洪水，基礎埋深2.5 m，堤防總高度7.5 m，安全超高為1.0 m，基礎以上部分坡比為1∶1.5，該部分目前河道下切，堤防頂沖段露根比較嚴重，局部垮塌，河道樁號為N1Y0+000-N1Y1+082、N1Z0+000-N1Z0+920，總長度約為2 km多。南秦河下段：為天然岸坎(土坎)，受洪水沖刷已造成水土流失，危及背水一側的耕地、村莊及公路。根據南秦河總體規劃需要治理的部分，此段主要位于南秦河河口位置處，河道樁號為N2Z0+000-N2Z0+838，左岸總長度約為0.838 km。

2.2 存在主要問題

(1)缺乏統一的規劃設計，尚未形成較完整的防洪體系。

(2)河床下切嚴重。該段工程項目區上游建有南秦水庫，由于水庫的攔沙作用，河道內無泥沙下泄，同時，前幾年下游河道內采砂嚴重，導致河道下切速度較快。

(3)南秦河下段。為天然岸坎(土坎)，受洪水沖刷已造成水土流失，危及背水一側的耕地、村莊及公路。

3 工程規模與布局

3.1 防洪標準

本次治理工程位于商洛市中心城區，人口、工礦、企事業單位集中，依據《防洪標準》(GB 50201—2014)，并結合按防護區重要程度確定工程段的防洪標準，確定本次護岸(堤防)防洪標準為50年一遇洪水[2]。基于潛壩工程對兩岸護岸基礎安全性具有重要作用，本次潛壩加固工程防洪標準亦為50年一遇洪水。

3.2 工程布局

南秦河防洪護岸工程主要是順適河勢，強化堤坡襯砌，加強堤腳防沖保護，以提高河道行洪能力，使設計標準以內的洪水無災，設計標準以外的洪水災害損失降低到最低程度，促進當地社會、經濟全面發展。南秦河段治理工程新建護岸長度838 m，加固護岸長度2002 m，合計2840 m。本段工程分2段，具體布局如下：

(1)南秦河上段。新車站橋-大流峪入匯口(上)，加固護岸2002 m，其中，左岸加固護岸920 m(樁號N1Z0+000-N1Z0+920)，起點接新車站橋橋臺，終點接龜山大道路基，本次擬對堤腳加固；右岸加固護岸1082 m(樁號N1Y0+000-N1Y1+082)。起點接新車站橋橋臺，終點接南環路橋橋臺(大流峪入匯口左岸)，本次擬堤腳加固。

(2)南秦河下段。大流峪入匯口下大約180 m處-商鞅大道橋，本段左岸新建護岸838 m(樁號N2Z0+000-N2Z0+838)，起點接龜山路基，終點接南秦河口商鞅大道橋橋臺。

4 堤防護岸設計

本次防洪工程設計依據因勢利導、加強重點的原則，在充分利用地形地勢的基礎上，對現狀已被沖毀的堤防安排新建護岸，對堤防防洪能力低的河段進行護岸。充分利用現狀堤防工程和天然節點，廢除、重建局部對河勢有不利影響或堤距過窄的堤防工程，局部不合理堤段，堤線布置兼顧左右岸、上下游，平面形態順暢，支流匯入角適度減小，適當放寬匯流區干流堤距[3]。

4.1 護岸頂高程設計

根據《河道整治設計規范》(GB 50707—2011)，結合工程現狀情況，護岸設計按照防沖不防淹要求，護岸頂高程為設計洪水位加0.5 m。

考慮到此工程主要位于商洛市中心城區處，為保證河道治理后的整體效果，對現狀岸坎高度大于水位加0.5 m的段落，護岸頂高程適當調高，與現狀岸坎高程基本吻合，并且治理段岸頂頂高程上下游保持平順；對上下游均有已成擋墻的段落，護岸頂高程與上下游已成工程平順銜接。

4.2 橫斷面比較

根據前述堤線布置原則及所確定的堤距，結合現狀老坎、堤防及已成防洪建筑物狀況，以及實際地形和工程段的實際情況，擬定本次設計河道綜合治理建筑物斷面在滿足防洪要求的同時，重點突出生態、綠化特點。常用的新建護岸形式包括重力式擋墻、重力式擋墻+階梯式生態塊以及蜂窩式生態護坡，現對以上三種方案進行比較，三種擋墻優缺點見表1。

表1 斷面型式比較

(1)重力式擋墻。仰斜重力式擋土墻適合于高度較大的擋土墻，當擋土墻后填土很高時，采用墻身俯斜，依靠自身重力，降低土壓力，增加抗傾力矩，從而減少擋土墻用料，通常采用漿砌石或埋石混凝土建造，但施工期應加強管理，確保墻后填土的壓實質量及墻前址腳的穩定。

(2)重力式擋墻+階梯式生態塊。重力式擋墻與階梯式生態塊組合護岸是一種剛柔相濟的生態護岸形式。通常用于現狀岸坡高度6～10 m的位置。其下部為重力式擋墻，通常采用M7.5漿砌石或埋石混凝土砌筑。上部根據洪水及現狀岸坡高度的需要砌筑階梯式生態塊，再在生態塊內種植綠化草藤，形成綠色駁岸。

(3)蜂巢式生態護坡。蜂巢式網格植草護坡是一項類似于干砌片石護坡的邊坡防護技術，是在修整好的邊坡坡面上拼鋪正六邊形混凝土框磚形成蜂巢式網格后，在網格內鋪填種植土，再在磚框內栽草或種草的一項邊坡防護措施，河床及以下部分采用混凝土或漿砌石材料穩固基礎，此斷面適用于河道較寬的位置。

橫斷面加固一般采用格賓石籠和埋石混凝土加固斷面。格賓石籠主要用于現狀擋墻基礎外漏，穩定性滿足規范要求的位置(穩定性根據地質數據及穩定驗算判定)，起到堤腳綠化及防沖刷的作用；埋石混凝土主要用于現狀擋墻基礎外漏，且穩定性不滿足規范要求的位置。

4.3 橫斷面設計

根據現狀老坎、堤防及已成防洪建筑物狀況，結合實際地形和各工程段不同的情況，對擋墻斷面形式和橫斷面加固方法進行探討，并從技術、經濟、適宜性等多方面進行比選，最終確定建筑物型式。

(1)南秦河上段。該部分現狀河床下切，沖刷露根。由于此段擋墻掉根并不十分嚴重，且位于南秦河上，具有河道生態綠化的特性。本次擬對此段整體進行堤腳加固，在堤腳前采用雙排格賓石籠進行加固，下排斷面尺寸1 m×4 m，上排1 m×2 m，并植草使其保持一定的生態屬性，加固后的下排頂部略高于河道常水位。此段原設計為20年一遇，對下切后的河床進行復測，結合本次推求的50年一遇水面線高程以及現狀護岸頂高程，可知現狀擋墻高度滿足50年一遇設防高度。

(2)南秦河下段。該段現狀為天然土坎，土坎高度5～7 m，長度約為838 m。城市道路龜山大道沿土坎背側距離15～20 m修建，路邊小區林立，居民區較為稠密。對此段岸坎進行防護，對道路及居民房屋財產安全具有重要的意義。現狀岸坎與道路邊為城市公園，從占地少、生態綠化的角度，本段采用重力式擋墻+階梯式生態塊的結構形式，下部為C20埋石混凝土結構擋墻，高度約為3.0～4.6 m，頂寬0.8 m，底寬約1.9～2.6 m，迎水坡1∶0.4，背水坡直立，中間留設2.0 m寬的人行步道，步道厚20 cm，采用C20透水混凝土鋪裝，步道頂高程高于下游丹江上5#橡膠壩蓄水面高程50 cm。護岸上部結構為8～12層階梯式生態塊(單塊尺寸2 m×1 m×0.5 m)，整體高度約4～6 m，坡比1∶1.5，其底部基座采用C20埋石混凝土，尺寸0.5 m×2.5 m，階梯式生態塊內填土植草，其背為砂礫石填筑，砂礫石填筑相對密度≥0.65。

4.4 護岸生態措施

生態措施主要為在格賓石籠內填充生態草袋，袋體的內表面設有海綿層，海綿層內填充有種植土層(含植物種子)，草袋填充率≤15%，草袋靠近格賓石籠外表層，填充率≤15%。種植的草類具有抗旱耐寒四季常綠的特性。生態護岸結構主要使用的是階梯式生態框架預制塊，階梯式生態塊內填土植草，其背為砂礫石填筑，砂礫石填筑相對密度≥0.65。

5 結 語

南秦河南秦新區沒有完整堤防，南秦河入丹江河口上游堤腳沖刷掏空嚴重，下游段為土坎堤防，結合實際，經過探討，提出上游段采用雙排格賓石籠進行堤腳加固，下游段采用重力式擋墻+階梯式生態塊的結構形式進行建設，為提升南秦河南秦新區段防洪工程設計提供了科學依據。