王秀紅

遼寧省大伙房水庫管理局113007

護(hù)坡工程在南雜木河道整治中的探討

王秀紅

遼寧省大伙房水庫管理局113007

通過水面線、堤防沖刷、混凝土護(hù)坡面板厚度等計算，對大伙房水庫上游南雜木大橋下游右岸護(hù)坡工程在河道整治中的作用進(jìn)行了復(fù)核，從而保證了修建的護(hù)坡工程既達(dá)到了安全穩(wěn)定，又節(jié)省了工程量，降低了工程投入。

護(hù)坡工程；復(fù)核計算

1、工程概況

南雜木大橋下游右岸護(hù)坡在大伙房水庫上游南雜木大橋下游渾河河道上，地形為河床及漫灘，防洪堤兩側(cè)為階地，河床高程128.5～132.5米高程之間，階地在132.0～134.0米高程之間。護(hù)坡全長2026米，寬度200余米，為土堤，經(jīng)多年的河水沖刷和下游采砂，護(hù)坡不完整，破損嚴(yán)重，局部曾經(jīng)決口，致使附近的農(nóng)田被淹，嚴(yán)重影響周邊居民生產(chǎn)、生活，不能滿足河道的防洪要求，同時也威脅202國道的安全。

2、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

河流防護(hù)對象為渾河流域周邊居民生命財產(chǎn)安全。根據(jù)國標(biāo)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）一般城鎮(zhèn)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為“50～20”年，因在該設(shè)計范圍內(nèi)保護(hù)對象位于北雜木村，屬農(nóng)村段。因此本次設(shè)計，確定利用修建堤防來解決河道整治問題，河道防洪標(biāo)準(zhǔn)取下限為20年一遇洪水，工程等級為4等。

修建的堤防堤頂寬度3.0米，堤頂為136～133.2米，坡比1:2，混凝土護(hù)坡厚10cm，背水坡為自然土坡，護(hù)坡砼為C20，抗凍標(biāo)號采用F200，齒墻基礎(chǔ)坐落在基巖上，齒墻頂高程為132.5～129.0米，比降為0.175%，與河道比降基本一致。

3、復(fù)核計算

3.1 水面線計算

3.1.1 控制斷面水位

本工程位于大伙房水庫回水范圍內(nèi)，洪水頻率對應(yīng)的水位采用水庫除險加固的洪水調(diào)節(jié)成果，洪峰流量采用渾河支流洪峰成果。南雜木護(hù)坡運行水位與流量關(guān)系見表3-1。

表3-1

3.1.2 水面線計算

公式：Z2+αV22/(2g)= Z1+α V12/(2g)+hf+hj

式中：Z1Z2-上下游計算斷面水位；

hf-沿程水頭損失；hj-局部水頭損失；

α - 修正系數(shù)，取α=1。

計算成果見表3-2。

表3-2 p=5%水力計算成果表

3.2 堤防沖刷深度計算

水流平順岸坡產(chǎn)生的沖刷：

hB=hP*[(Vcp/V允)n-1]

由公式：Q=AV，V= Q/A

A=（b+mh）h=[200+2×（132.71-129.00）]×（132.71-129.00）=769.5 m2，

V= Q/A=2140/769.5=2.78 m/s。

查水力學(xué)相關(guān)資料，選明渠均勻流河底為無黏性土質(zhì)渠道中砂的最大允許不沖流速為0.50m/s，則

hB=hP*[(Vcp/V允)n-1]=3.71*[(2.78/0.50)1/4-1]=2.0 m

hB——局部沖刷深度（m），從水面算起；

hP——沖刷處的水深（m），以設(shè)計水位最大深度代替；

Vcp——平均流速（m/s）；

V允——河床面上允許不沖流速；

n——與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，取n=1/4。

根據(jù)挖探坑得知，渠道土壤分布從上至下依次為：細(xì)砂、中砂、粗砂、礫石、卵石、漂石、基巖，當(dāng)水流沖刷至渠底為大卵石時，河底為無黏性土質(zhì)渠道大卵石的最大允許不沖流速為3.0m/s，則hB=hP*[(Vcp/V允)n-1]=3.71*[(2.78/3.0)1/4-1]<0，水流將不再對渠底造成沖刷。

3.3 齒墻深度確定

經(jīng)計算得知堤岸順?biāo)鳑_刷深度最大為2.0m，樁號0+000至0+830斷面河道平順?biāo)鳎瑯短?+830至2+026斷面河道為圓弧段，又由挖探坑得知，樁號0+830至2+026斷面之間基巖深度在1.66～2.80米之間，該段為圓弧斜沖，為安全起見，該部分齒墻挖到基巖，同時滿足抗沖刷的要求。

樁號0+000至0+830斷面之間，從基巖分布走向分析，巖基埋深在2.66～6.46米之間，如選擇齒墻基礎(chǔ)均坐在巖基上，護(hù)坡下延，因巖基分布不規(guī)則，不好控制護(hù)坡線及坡面順暢，挖方量過大，與已形成的護(hù)坡銜接也較困難。從渠道土壤分布來看，在埋深2.2至2.5米之間出現(xiàn)有卵石，當(dāng)水流沖刷至渠底為大卵石時，將不再造成沖刷，從計算得知護(hù)坡齒墻應(yīng)大于2.00m以保證堤岸抗沖刷能力，綜合考慮后，我們選擇齒墻深度為2.2米。

3.4 混凝土面板厚度計算

3.4.1 波高、波周期、波長計算

由風(fēng)浪要素計算公式計算波高、波周期：

gH/v2=0.13th[0.7(gd/ v2)0.7]th{0.0018(gF/v2)0.45/0.13 th[0.7(gd/ v2)0.7]}

gT/v=13.9(gH/v2)0.5

式中 H—平均波高（m）；

T—平均波周期（s）；

v—計算風(fēng)速（m/s）；

F—風(fēng)區(qū)長度（m）；

d—水域的平均水深（m）；

g—重力加速度（9.81m/s2）；

計算得H=0.33m, T=2.55s。

查表C.1.3—2得波長L=f(2.55,3.71)=10.08 m。

3.4.2 混凝土面板厚度計算

混凝土板作為土堤護(hù)面時，滿足整體穩(wěn)定所需的護(hù)面板厚度按下式計算：

t =nH[r/(rb-r)*L/Bm]1/2

式中 t—混凝土護(hù)面板厚度（m）；

n—系數(shù)，對開縫板取0.075；

H—計算波高（m）；

rb—混凝土板的重度（KN/m3）；

r—水的重度（KN/m3）；

L—波長（m）；

B—沿斜坡方向的護(hù)面板長度（m）；

m—斜坡坡率（度）；

將數(shù)值帶入t =nH[r/(rb-r)*L/Bm]1/2公式，計算得t =0.043m=4.3cm。我們采用10cm厚混凝土護(hù)坡滿足混凝土板整體穩(wěn)定需要。

4、結(jié)論

通過復(fù)核計算，證明了堤防邊坡穩(wěn)定計算滿足邊坡穩(wěn)定的規(guī)范要求，可以解決河道沖刷問題，理論上是可行的。實際施工中要注意回填土堤的碾壓，以避免引起不均勻沉降。

堤防工程設(shè)計規(guī)范.GB50286—98

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.04.022

王秀紅（1969.9.20）、籍貫:河北省、性別:女、學(xué)歷:大學(xué)、職稱:高級工程師、研究方向:水利工程,單位名稱：遼寧省大伙房水庫管理局。