孫雷

蒲河綜合治理工程堤防加固與護岸設(shè)計方案探討

孫雷

（遼寧石佛寺供水有限責(zé)任公司，遼寧沈陽110000）

蒲河存在汛期塌岸等問題，亟需治理。結(jié)合流域概況及相關(guān)資料，提出治理方案，確定工程等別與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，對原有堤防進行加固設(shè)計，提出堤防防滲加固方案，采用石籠、卵石、植物防護相結(jié)合的方式進行套堤的岸坡防護。通過綜合治理，達到了生態(tài)修復(fù)的目的。

河流綜合治理；堤防加固；攔河工程；岸坡防護工程

蒲河為渾河右岸較大的一條支流，發(fā)源于鐵嶺縣橫道河子鄉(xiāng)想兒山，自東北流向西南，從鐵嶺縣百貫屯進入沈陽市新城子區(qū)望濱鄉(xiāng)古砬子村，并貫穿沈陽的新城子、東陵、于洪、新民、遼中等五個區(qū)、縣（市），于遼中縣老觀坨鄉(xiāng)黑魚溝村注入渾河。蒲河河道全長205 km，沈陽界內(nèi)長為178.75 km。蒲河流經(jīng)于洪區(qū)的西北部，該段為蒲河的中游段，于洪區(qū)境內(nèi)河長32 km，基本上是平原地區(qū)。

蒲河局部河段不滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)，套堤邊坡陡且未進行防護，存在汛期塌岸等問題，不僅對防洪不利，也不適應(yīng)區(qū)域發(fā)展對環(huán)境的要求。通過加固堤防、防護岸坡、疏浚河道等綜合治理措施的實施，可使河道行洪能力達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，保障區(qū)域防洪安全；并使河道及沿河兩岸水美、景美，成為人們休閑度假的好場所，有利于促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和投資環(huán)境的完善[1-3]。

1 工程規(guī)劃

規(guī)劃范圍內(nèi)蒲河堤防已經(jīng)多年整修，最近一次是2004年，堤線已基本固定，本次規(guī)劃仍采用原堤線；對規(guī)劃范圍內(nèi)未達到防洪標(biāo)準(zhǔn)的堤段進行加高、加固，以滿足防洪要求。蒲河大堤、套堤堤防均未進行防護，洪水時土堤受河水淘刷易引起塌岸，對大堤安全不利，也不適應(yīng)水景觀要求。此次對蒲河兩岸進行適當(dāng)防護，防護型式綜合考慮河段位置兼顧防洪與水景觀需要。

2 堤防加固設(shè)計

按照《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-98）[4]及《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201-94)[5]中關(guān)于水利工程等級和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，蒲河堤防工程的級別為4級。

2.1 堤防結(jié)構(gòu)型式

蒲河堤防工程按4級堤防設(shè)計，堤頂高程采用20年一遇設(shè)計洪水位加超高確定；九龍河堤防工程按5級堤防設(shè)計，堤頂高程采用10年一遇設(shè)計洪水位加超高確定。依據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-98）有關(guān)規(guī)定，堤頂超高應(yīng)為風(fēng)浪爬高加安全加高再加風(fēng)壅增水高度，其中安全加高按規(guī)范要求4級堤防采用0.6 m，5級堤防采用0.5 m。堤頂超高計算公式：

根據(jù)計算結(jié)果，蒲河沈山鐵路橋以下至區(qū)界采用堤頂超高1.5 m。需要對堤防進行加固設(shè)計，堤防加固設(shè)計成果表見表1，堤防加固工程典型斷面圖見圖1。

圖1 蒲河堤防加固工程典型斷面圖

2.2 堤防防滲加固設(shè)計

根據(jù)堤防的工程特點及目前堤防防滲加固技術(shù)，結(jié)合堤防堤身、基礎(chǔ)及地理位置的實際情況，提出劈裂灌漿防滲、多頭小直徑深層攪拌噴灌漿成墻兩種堤防防滲加固設(shè)計方案進行比較[3-5]。

表1 蒲河大堤堤防加固設(shè)計成果表

2.2.1 方案技術(shù)經(jīng)濟比選

在流行病學(xué)實踐教學(xué)中開展PBL教學(xué)能夠加深學(xué)生對流行病學(xué)現(xiàn)場調(diào)查的理解和應(yīng)用，學(xué)會專業(yè)文獻查閱方法，從而掌握以解決問題為中心、多種學(xué)習(xí)途徑相整合的學(xué)習(xí)方法；通過團隊內(nèi)和團隊間交流，培養(yǎng)學(xué)生團隊精神；通過PBL教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生運用流行病學(xué)知識和技能解決實際問題的能力；PBL教學(xué)中小組總結(jié)的過程也對學(xué)生課題分析、語言表達及寫作能力的培養(yǎng)具有重要意義[3，4]。由此可見，PBL教學(xué)在流行病學(xué)實踐教學(xué)中的應(yīng)用，不僅充分發(fā)揮了流行病學(xué)學(xué)科特點，加深學(xué)生對理論知識的理解，而且能夠通過學(xué)生的自我學(xué)習(xí)和再學(xué)習(xí)，使其在未來的醫(yī)學(xué)實踐與職業(yè)生涯中盡快適應(yīng)工作要求，并為持續(xù)學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。

（1）劈裂灌漿防滲（方案一）

劈裂灌漿即沿壩體軸線方向，將合適的泥漿利用灌漿壓力注入壩體，使壩體劈裂形成鉛直連續(xù)的防滲帷幕，并填充與劈裂縫連通的孔洞，以增強壩體的防滲能力。

（2）多頭小直徑深層攪拌噴灌漿造墻（方案二）

防滲墻厚度計算公式：

式中：T為最小防滲墻厚度（m）；ΔH為最大上、下游水頭差（m），[J]為高噴防滲墻允許水力坡降，參考相關(guān)資料取60。計算工況下上、下游最大水位差5.28 m，計算得T=0.09 m。考慮到施工中可能存在的誤差，選用樁徑為350 mm，樁間最大搭接70 mm，搭接處理論最小成墻厚度210 mm，可滿足防滲墻厚度的要求。方案布置：自壩頂順軸線方向布置深層攪拌樁防滲墻。防滲墻頂部高程為33.5 m，底部深入壩基線2.0 m。多頭小直徑深層攪拌防滲墻面積1775 m2，平均深度6.3 m。

2.2.2 方案選定

上述2種方案都可以達到降低壩體浸潤線，控制壩體滲流量的目的，為保證工程的經(jīng)濟最優(yōu)與便于施工的目的，還需要上述2種方案進行方案比選。對劈裂灌漿防滲、多頭小直徑深層攪拌樁2個方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，通過各方案設(shè)計的要求，綜合比較，多頭小直徑深層攪拌樁方案對施工條件要求低，施工周期短，施工難度低，防滲效果最好，本著高效可行經(jīng)濟耐用原則，本次堤防防滲設(shè)計擬采用方案二多頭小直徑深層攪拌樁成墻的方案。同時由于堤防防滲深度最大只有6.5 m，且基礎(chǔ)均為粉質(zhì)粘土，基礎(chǔ)防滲效果較好，所以本次加固設(shè)計擬選用此方案。防滲方案對比表見表2。

表2 防滲加固方案綜合對比表

表3 沖刷深度計算成果表

3 岸坡防護工程

3.1 護岸方案比選

在一般的護岸設(shè)計方案中普遍采用干砌石護坡、砼板塊護坡，石籠、卵石、植物防護相結(jié)合的岸坡等。由于干砌石護坡塊石粒徑難以滿足要求，施工困難，實際人工費用較高，施工隊伍稀缺。砼板塊護坡方案具有施工方便。砼板塊護坡方案雖然施工方便、維修維護費用低的優(yōu)點，但是適應(yīng)變形能力較差。采用石籠、卵石、植物防護相結(jié)合的岸坡防護造價相對較低，同時可以保護環(huán)境水土流失，固本次護岸選用該方案。

3.2 護岸斷面形式確定

根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-2013）附錄D中D. 2.2章節(jié)的規(guī)定，平順護岸沖刷深度可按下列公式計算：

式中：hs為局部沖刷深度（m）；Ho為沖刷處的水深（m）；Hcp為近岸垂線平均流速（m/s）；Hc為泥沙的起動流速，采用張瑞瑾公式計算（m/s）；n為與防護岸坡在平面上的形狀有關(guān)，取1/6；U為行進流速（m/s）；η為水流流速不均勻系數(shù)，根據(jù)水流流向與岸坡交角α確定，取1.0。

根據(jù)計算結(jié)果，沖刷深度為1.07 m，石籠護底長度采用4.0 m。

考慮到工程實際情況，本次護岸主槽兩側(cè)采用6 m長石籠護底，石籠延至河岸0.5 m，河兩岸緊接石籠進行卵石結(jié)合耐淹植物護岸，高1.5 m，其上直至套堤坡頂播灑草籽進行植物防護，同時亦可滿足景觀要求；套堤背水坡亦播灑草籽進行植物防護。蒲河兩側(cè)大堤距主槽較遠，最大堤距超過1000m，且現(xiàn)灘地已栽種樹，堤腳流速較小，故不安排工程措施，僅對大堤迎背水坡播灑草籽進行植物防護。具體工程布置型式見圖2。

4 結(jié)論

通過加固堤防、防護岸坡等綜合治理措施的實施，蒲河河道生態(tài)得到了一定的恢復(fù)，河道基本滿足防洪設(shè)計要求。經(jīng)計算對蒲河部分堤段進行了加固設(shè)計，設(shè)計了堤防防滲加固方案，采用石籠、卵石、植物防護相結(jié)合的方式進行套堤的岸坡防護，達到了生態(tài)修復(fù)的目的，既保證了工程質(zhì)量，又體現(xiàn)了人水和諧。

[1]程安,張琳.灃渭新區(qū)河流綜合治理淺[J].陜西水利,2011,(3):107-109. DOI:10.3969.1673-9000.2011.03.056.

[2]張曦,魏元芹,萬艷雷等.基于生態(tài)理念的城鎮(zhèn)河流綜合治理技術(shù)體系研究

[3]張學(xué)明.河流綜合治理中河流人工濕地建設(shè)研究[J].城市建設(shè)理論研究,2011,(15).

[4]GB 50201-94防洪標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5]GB 50286-2013堤防工程設(shè)計規(guī)范[S].

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1673-9000（2017）02-0070-02

2016-09-18

孫雷（1980-），男，遼寧營口人，工程師，主要從事水利工程工作。