馬浩然

（新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

A水利樞紐工程于2005年底建成發(fā)電，經(jīng)過(guò)近十年的運(yùn)行，庫(kù)區(qū)尾段16 km～18 km處的右岸庫(kù)岸出現(xiàn)庫(kù)岸再造。因沖刷、風(fēng)化等因素的影響，岸邊向岸里逐步推移，對(duì)岸邊的居民區(qū)造成一定的威脅，急需對(duì)該段庫(kù)岸進(jìn)行防護(hù)處理。本文針對(duì)A水利樞紐岸坡防洪工程進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

1 工程概況

A水利樞紐工程是某河干流規(guī)劃中的控制性工程，其開(kāi)發(fā)任務(wù)以灌溉為主，兼有發(fā)電、防洪等綜合利用效益。A水利樞紐工程是大(1)型一等工程，由攔河壩、泄洪系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)三大部分組成。主要建筑物包括粘土心墻壩、表孔溢洪洞、中孔泄洪洞、深孔排沙放空洞、發(fā)電引水洞和電站廠房。

A水利樞紐工程護(hù)岸施工段全長(zhǎng)約1.66 km，位于庫(kù)區(qū)移民橋下游約3 km～5 km庫(kù)區(qū)右岸（某鄉(xiāng)境內(nèi)），庫(kù)岸為Ⅱ級(jí)侵蝕堆積階地，階地前緣有明顯的階坎，高出河床25 m～30 m，階面寬300 m～1000 m，地勢(shì)平坦開(kāi)闊。

2 岸坡穩(wěn)定性計(jì)算

2.1 計(jì)算參數(shù)

根據(jù)地質(zhì)，C值可取38°，φ值0.2 MPa，計(jì)算采用簡(jiǎn)化畢肖甫法，岸坡穩(wěn)定分析選取的計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算參數(shù)表

2.2 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

根據(jù)《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》，邊坡為4級(jí)建筑物，邊坡的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)按照邊坡的級(jí)別和規(guī)范要求選擇:正常運(yùn)用條件:1.10；非常運(yùn)用條件Ⅰ:1.05；非常運(yùn)用條件Ⅱ:1.00。

根據(jù)邊坡等級(jí)，本次只計(jì)算正常運(yùn)行條件（1.10）下的邊坡穩(wěn)定情況。

2.3 計(jì)算結(jié)果

本次計(jì)算采用水科院編制的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析程序（STAB-2005）進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算最小安全系數(shù)

采用簡(jiǎn)化畢肖普法的安全系數(shù)允許范圍為1.25～1.35。由計(jì)算結(jié)果可以看出，對(duì)于具有一定深度的滑裂面，工程邊坡的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求，即邊坡是穩(wěn)定的。

3 岸坡防護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 護(hù)岸基礎(chǔ)防沖設(shè)計(jì)

（1）沖坑深度計(jì)算

掏刷坑深度計(jì)算按照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50286-2013附錄D進(jìn)行計(jì)算。

式中:hs為局部沖刷深度，m；H0為沖刷處的水深，m；vcp為近岸垂線平均流速，m/s；vc為泥沙啟動(dòng)流速，m/s；n為系數(shù)，與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，取n=1/4～1/6；d為河床砂礫石中值粒徑，m；rs、r分別為卵石與水的容重，kN/m3；η 為水流流速不均勻系數(shù)，根據(jù)水流流向和岸坡交角α查表得出。

（2）計(jì)算斷面選擇

為達(dá)到計(jì)算精度要求，需選取不同的具有代表性的斷面進(jìn)行計(jì)算。本次計(jì)算選取 1#、3#、7#、9#、10#、17#、18# 斷面，其中3#、9#、17# 斷面水流與岸坡無(wú)交角，1#、7#、10#、18# 斷面水流與岸坡存在交角。

（3）護(hù)岸基礎(chǔ)

河灘表層為第四系上更新統(tǒng)沖積物（Qal3)砂卵礫石，厚度大于20 m，采用混凝土防沖墻作為護(hù)坡基礎(chǔ)。

下部水流沖坑內(nèi)設(shè)置混凝土防沖墻，防沖墻厚度1.0 m，高2.0 m，底高程位于最低河床以下2.0 m，為簡(jiǎn)化施工，采用水下混凝土澆筑。

3.2 護(hù)坡

護(hù)坡按高程采用不同的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì):水下緩坡至基礎(chǔ)防沖墻頂段，對(duì)岸坡進(jìn)行簡(jiǎn)單的修整后采用格賓網(wǎng)墊護(hù)坡；緩坡與陡坡變坡點(diǎn)至護(hù)坡頂1001 m高程段，由于岸坡偏陡，且位于水上，地質(zhì)建議水上永久邊坡為1∶1.5～1.75，按永久邊坡開(kāi)挖會(huì)影響到岸坡邊居住的居民，產(chǎn)生移民搬遷的問(wèn)題，因此采用混凝土板護(hù)坡，與格賓連接處設(shè)置混凝土齒墻，護(hù)坡板與岸坡連接采用φ25的自進(jìn)式注漿錨桿加強(qiáng)混凝土護(hù)坡板岸坡的連接[1]。

防護(hù)庫(kù)岸為1～8斷面、10～13斷面以及15～19斷面，是河床的凹岸，邊坡較陡，一般邊坡在1∶1.45～1.75之間，局部陡峭處在1.2，沖刷較嚴(yán)重，需要對(duì)岸坡進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)長(zhǎng)約為1300 m。

（1）格賓

對(duì)緩坡進(jìn)行整理后，采用格賓網(wǎng)墊護(hù)坡，網(wǎng)墊的結(jié)構(gòu)尺寸為寬1.0 m、長(zhǎng)2.0 m、厚0.3 m，網(wǎng)目為0.06 m×0.06 m。為使格賓不因局部破壞而出現(xiàn)大面積護(hù)坡問(wèn)題，每隔100 m左右設(shè)置一道0.3 m×0.5 m的混凝土橫梁。整個(gè)防護(hù)段設(shè)14道橫梁，可根據(jù)地形情況進(jìn)行適當(dāng)增減。

（2）格賓上部混凝土護(hù)坡板

上部邊坡較陡部分采用混凝土護(hù)坡，當(dāng)邊坡陡于1∶0.5時(shí)，邊坡按1∶0.5護(hù)坡，背坡采用砂礫石原狀邊坡；邊坡緩于1∶0.5時(shí)，按頂寬400 mm等厚混凝土板護(hù)坡?；炷翗?biāo)號(hào)C25F300。混凝土護(hù)坡高度大于3 m時(shí)，設(shè)兩排排水孔，小于3 m時(shí)，設(shè)一排排水孔，排水孔直徑100 mm，孔內(nèi)填無(wú)砂混凝土，以保證及時(shí)排出地下水。

混凝土護(hù)坡板隔3 m設(shè)置一道沉降縫，縫內(nèi)填閉孔泡沫板，每塊板上設(shè)置4根φ25的自進(jìn)式注漿錨桿，錨桿長(zhǎng)4.3 m，深入砂礫石4.0 m，外端頭錨固在混凝土板內(nèi)。

根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算，正常蓄水位以上的砂礫石坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，因此混凝土護(hù)坡板穩(wěn)定。

3.3 淤沙堤

設(shè)置低淤沙堤，增加河底糟率，緩流落淤，使得該段泥沙淤積于此，可以有效地保護(hù)坡腳不再被沖刷[2]。

（1）堤頂高程

河道縱坡約為1/200～1/300，下一級(jí)淤沙堤淤沙后應(yīng)高于前一級(jí)淤沙堤的下游坡腳高程1.5 m左右，應(yīng)間隔約200 m～300 m設(shè)置一道淤沙堤，淤沙堤高較河床高3 m。

（2）淤沙堤布置

處理河段長(zhǎng)約1.6 km，河道縱坡約為1/200～1/300，根據(jù)河道情況設(shè)置6道淤沙堤。1#淤沙堤位于樁號(hào)0+156.633處，堤頂長(zhǎng)67.172 m；2#淤沙堤位于樁號(hào)0+454.647處，堤頂長(zhǎng)40.66 m；3#淤沙堤位于樁號(hào)0+724.383 m處，堤頂長(zhǎng)71.223 m；4#淤沙堤位于樁號(hào)1+003.169處，堤頂長(zhǎng)69.906 m；5#淤沙堤位于樁號(hào) 1+299.023處，堤頂長(zhǎng) 87.092 m；6#淤沙堤位于樁號(hào)1+609.258 m處，堤頂長(zhǎng)69.117 m。

（3）斷面設(shè)計(jì)及填筑

堤頂高程高于河床3 m，為方便機(jī)械施工，頂寬設(shè)5 m，上、下游邊坡均為1∶2.5，為砂礫石填筑，相對(duì)密度Dr≥0.85。上、下游邊坡采用格賓網(wǎng)墊護(hù)坡，格賓下鋪設(shè)反濾無(wú)紡布，反濾無(wú)紡布要求為250 g/m2。見(jiàn)圖1。

圖1 淤沙堤斷面示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

岸坡防洪工程是保證水利工程安全運(yùn)行的關(guān)鍵，應(yīng)慎重對(duì)待。當(dāng)防護(hù)地段較長(zhǎng)，水流性質(zhì)變化大時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程區(qū)域的地形、地質(zhì)和水文環(huán)境，采用不同的防護(hù)類(lèi)型，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)及布置。A水庫(kù)防護(hù)工程自完工以來(lái)，對(duì)其流域周邊安全提供了堅(jiān)實(shí)保障，發(fā)揮了巨大的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。