高曉靜

（呂梁市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 山西呂梁 033000）

呂梁三川河交匯處堤防斷面設(shè)計(jì)優(yōu)化比選

高曉靜

（呂梁市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 山西呂梁 033000）

三川河是呂梁市境內(nèi)的一條山區(qū)河流，屬于黃河一級(jí)支流，由北川河、東川河、南川河匯合而得名。三河交匯于柳林、離石兩縣邊界處，多年來，由于水事糾紛和河道斷面大彎道多，該段河道一直未得到徹底有效整治。近年來，柳林縣在此興建光電子產(chǎn)業(yè)園區(qū)，要求防洪任務(wù)大、標(biāo)準(zhǔn)高，對(duì)此本文對(duì)該段堤防進(jìn)行了重力式漿砌石和扶壁式鋼筋混凝土堤防斷面比較分析，主要從經(jīng)濟(jì)合理、高度安全、優(yōu)缺點(diǎn)適用性幾方面進(jìn)行了比較，從中推選鋼筋混凝土扶壁式擋土墻結(jié)構(gòu)斷面更適用于本工程項(xiàng)目。

堤防斷面 設(shè)計(jì)優(yōu)化 比選

1　基本情況

三川河屬黃河一級(jí)支流，由北川河、東川河、南川河匯集而成，以北川河為主源，流經(jīng)離石城西接納東川河水，再經(jīng)交口鎮(zhèn)攬入南川河水，故形成三川河，然后貫穿柳林縣城后于石西鄉(xiāng)西河口村注入黃河左岸。河道全長(zhǎng)174.9km，流域面積4161km2，河道平均縱坡5.73‰。北川河是三川河的一級(jí)正源，發(fā)源于方山縣開府鄉(xiāng)赤堅(jiān)嶺村，河道全長(zhǎng)110km，流域面積1476km2，主河道縱坡6.4‰。東川河由大東川河與小東川河組成，主流為大東川河，發(fā)源于呂梁薛公嶺山神林溝，由東向西貫穿于離石市的吳城鎮(zhèn)、王營(yíng)莊鄉(xiāng)、田家會(huì)鎮(zhèn)和城關(guān)鎮(zhèn)，在離石市區(qū)西南的王家坡村匯入北川河。河道全長(zhǎng)67km，流域面積922.2km2，河道平均縱坡14‰。南川河發(fā)源于呂梁山西麓，中陽縣劉家坪鄉(xiāng)上頂山鳳尾溝，由南向北流經(jīng)劉家坪鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)、金羅鎮(zhèn)，在金羅鎮(zhèn)的道棠村與離石市接址的交口鎮(zhèn)注入三川河。河流全長(zhǎng)47.8km。流域面積為851.57km2，河道縱坡上段（中陽縣城以上）15.4%，下段1%。

三川河屬暖溫帶大陸性氣候區(qū)，濕熱交替分明，四季分明，雨量分布極不均勻,汛期(6-9月)降水量約占全年雨量的70%左右,最大月降雨量一般發(fā)生在7、8月。歷年平均氣溫10.5℃，最冷1月平均氣溫-6.1℃，最熱7月平均氣溫24.6℃，無霜期171-277天，多年平均降雨量500～600mm，最大凍土深度100cm。

三川河上游段屬離石、柳林縣界河，河道兩岸僅有土坡護(hù)堤，一直以來侵占河道現(xiàn)象嚴(yán)重，水事糾紛不斷，至使該段河堤一直未得到整治，每逢汛期山洪暴發(fā)時(shí)，沿河村莊、廠礦基本上是小洪小災(zāi)、大洪大災(zāi)。近年來，柳林縣在該段左岸建設(shè)李家灣光電子產(chǎn)業(yè)園區(qū)，為保證園區(qū)的正常生產(chǎn)及工礦企業(yè)的生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，盡快在園區(qū)臨河側(cè)修筑護(hù)岸堤防工程，是必要而迫切的。

根據(jù)工程建設(shè)要求，柳林李家灣光電子產(chǎn)業(yè)園區(qū)段堤防工程主要任務(wù)是：在三川河上游左岸修筑防洪堤防，并疏通河道，使河道防洪能力達(dá)到50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。一期工程范圍及長(zhǎng)度：北至三川河王家塔大橋，南至劉家溝支溝匯入口以下100m處，樁號(hào)范圍1+732.4～2+500，全長(zhǎng)767.6m。

2　堤防斷面設(shè)計(jì)

2.1防洪標(biāo)準(zhǔn)4

根據(jù)李家灣光電子產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合企業(yè)一期建設(shè)規(guī)模及項(xiàng)目區(qū)位置處于呂梁市區(qū)范圍（屬于中等城市），綜合確定該段堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，洪峰流量為3704.5m3/s。

2.2堤防高度

堤頂高程應(yīng)按設(shè)計(jì)洪水位或設(shè)計(jì)高潮位加堤頂超高確定，而堤防超高由設(shè)計(jì)波浪爬高、設(shè)計(jì)風(fēng)壅增長(zhǎng)高度和安全加高三者相加得出。水力計(jì)算斷面取1+700～2+800段進(jìn)行計(jì)算，綜合糙率取0.030，設(shè)計(jì)縱坡為0.004596。由于正常水深大于臨界水深，水流形態(tài)為緩流，故選取下游比較平緩順直河段斷面2+800作為控制斷面。采用河道恒定流水面曲線公式向上游推算水面線，彎道部分加1/2橫向水位差。計(jì)算采用濟(jì)南《百圖水力計(jì)算軟件2004》。

堤防基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)滿足抗沖刷和凍結(jié)深度的要求。水流平行于河堤產(chǎn)生的沖刷按《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》式（D2.2-1）計(jì)算，彎道最大沖深值計(jì)算公式采用《水力計(jì)算手冊(cè)（第二版）》式8-3-36計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算，不同樁號(hào)段采用不同的堤防高及基礎(chǔ)埋深。樁號(hào)1+732.4～1+900段，堤防高6m，基礎(chǔ)埋深2.5m；1+950～2+200段，堤防高6.2m，基礎(chǔ)埋深3m；樁號(hào)2+200～2+500段處于凹岸彎道，堤防高6.7m，基礎(chǔ)埋深3.5m。

3　堤防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮到本工程項(xiàng)目堤防斷面大，建筑高度較高，從重力式漿砌石堤防和扶壁式鋼筋混凝土堤防斷面分別進(jìn)行了穩(wěn)定分析，在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定基礎(chǔ)上進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化比選。

3.1重力式漿砌石堤防

選取6.7m高堤防進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，地基為礫石土，河堤頂寬0.6m，基礎(chǔ)埋深3.5m。迎水坡比為1:0.2，背水坡比為1:0.45，迎水坡外延0.6m，背水坡外延0.6m。

土壓力按庫侖主動(dòng)土壓力計(jì)算，計(jì)算公式及安全系數(shù)均取自《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》。

穩(wěn)定計(jì)算成果見表1。

表1　穩(wěn)定計(jì)算成果表

圖1　堤防斷面圖

3.2扶壁式鋼筋混凝土堤防

扶壁式堤防采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)結(jié)合M7.5漿砌石防沖齒墻。河堤穩(wěn)定計(jì)算選堤防高度6.7m，15m段長(zhǎng)的斷面進(jìn)行計(jì)算，地基為礫石土。墻趾高度0.8m，墻踵高度0.8m，墻頂寬度0.5m，扶壁底寬4.22m（即坡比1：0.63）。每15m堤防設(shè)扶壁3個(gè)，左壁長(zhǎng)度2.25m，右壁長(zhǎng)度2.25m，扶壁間距4.5，扶壁厚度0.5m。摩擦系數(shù)采用0.5（采用地勘報(bào)告數(shù)據(jù)），墻體容重25KN/m3，土容重18KN/m3，墻后回家墻土內(nèi)摩擦角不小于30度，地震烈度6度及以下。穩(wěn)定分析計(jì)算采用濟(jì)南《百圖水工擋土墻設(shè)計(jì)軟件》。計(jì)算斷面見圖1。

穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果：

抗滑系數(shù) K1=1.879 （Kc允許=1.30，抗滑穩(wěn)定滿足要求）

抗傾系數(shù) K2=3.610 （Ko允許=1.55，抗傾穩(wěn)定滿足要求）

4　堤防斷面設(shè)計(jì)比選

選取墻高6.7m，段長(zhǎng)1m的堤防分別從重力式漿砌石堤防和扶壁式鋼筋混凝土堤防進(jìn)行了分析比較，見表2。

表2　堤防設(shè)計(jì)斷面比選表

5　結(jié)論

從以上斷面比選表結(jié)合三川河交匯處堤防實(shí)際情況（堤防建筑高度為9.5m～10.2m）,從經(jīng)濟(jì)合理、高度安全、優(yōu)缺點(diǎn)適用性幾方面分析比較，扶壁式鋼筋混凝土堤防結(jié)構(gòu)型式更適用于本工程項(xiàng)目，雖然施工過程需要配置鋼筋，施工較麻煩，但是比較大體積的漿砌塊石，施工質(zhì)量更易于控制，并且扶壁式鋼筋混凝土堤防基礎(chǔ)結(jié)合漿砌石防沖齒墻，有效地解決了堤防抗沖深能力不足的問題。因此，本工程項(xiàng)目堤防采用扶壁式鋼筋混凝土堤防結(jié)構(gòu)型式。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.08.026

TV87

B

1672-2469（2014）08-0083-03

高曉靜（1974年—），女，工程師。