吳建華

(莆田市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，福建 莆田 351100)

1 工程概況

東郊河發(fā)源于莆田市荔城區(qū)新度鎮(zhèn)的壺公山，流經(jīng)新度鎮(zhèn)的大坂、桂林、龍頭、溝尾、東郊村、進(jìn)入黃石鎮(zhèn)沙坂、登瀛、井后、華堤村，在下游分為兩叉，分別從橋兜水閘和江東水閘排入木蘭溪。東郊河總的流域面積為45.4km2，河道總長17.5km，平均河道比降8.9‰。本次東郊河上游新度集鎮(zhèn)段整治工程擬對(duì)東郊河上游共5.25km河段進(jìn)行整治。實(shí)施本工程后，可以使區(qū)域內(nèi)防洪標(biāo)準(zhǔn)由原來的不到5年一遇提高到10年一遇，是完善木蘭溪下游防洪體系的重要工程，使區(qū)域內(nèi)防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到規(guī)范要求。

2 總體思路

東郊河是木蘭溪流域南洋片區(qū)的行洪主河道之一，河道兩岸產(chǎn)業(yè)和人口密集，河水污染嚴(yán)重，河床淤積嚴(yán)重，河道寬度變化較大，沿河違章設(shè)障嚴(yán)重，河道的蓄水、行洪能力大大降低，沿河環(huán)境極其臟亂。

根據(jù)河道淤積現(xiàn)狀分析，本次擬對(duì)東郊河河段進(jìn)行整治，對(duì)河道進(jìn)行清淤，加大河道深度。根據(jù)河道現(xiàn)狀，擬定一定的河道寬度，對(duì)河岸進(jìn)行平順整治，對(duì)河道斷面狹窄處進(jìn)行拓寬，使整治后的岸線平順，水流順暢。并且為確保河道行洪安全，對(duì)所整治河道兩岸進(jìn)行護(hù)岸建設(shè)，在河道兩岸填筑堤防，并在堤防上進(jìn)行景觀綠化，在河道適合位置設(shè)計(jì)親水平臺(tái)，用以改善生物生存環(huán)境和水生態(tài)。

3 護(hù)岸擋墻設(shè)計(jì)

3.1 擋墻型式選擇

根據(jù)近年河道整治的工程經(jīng)驗(yàn)，工程擬采用的擋土墻在材料上主要分砌石(干砌、漿砌)擋土墻、混凝土(鋼筋混凝土)擋土墻、生態(tài)擋土墻(石籠擋墻、自嵌式生態(tài)塊)。

砌石擋墻和混凝土擋墻主要強(qiáng)調(diào)其強(qiáng)度功效，整體穩(wěn)定性好，抗水流沖刷能力高，一般靠自身重力維持擋墻穩(wěn)定，所以擋墻自身體積較大，對(duì)地基承載力要求較高。在通常情況下，砌石擋墻和混凝土擋墻會(huì)把河道水體和墻后土壤隔離開，阻擋了水體交換，不利于一些水生物的生存，整個(gè)擋墻呆板笨重，寸草不生，外觀效果不好，對(duì)生態(tài)環(huán)境不夠友好。

生態(tài)擋土墻(自嵌式生態(tài)塊、石籠擋墻)采用新的結(jié)構(gòu)型式，確保擋土墻前后水體聯(lián)通，不破壞現(xiàn)有的水生態(tài)環(huán)境，墻體留有孔洞或縫隙，有利于植物的生長，工程的建設(shè)尊重了物種的多樣性，保持了生物的營養(yǎng)和水循環(huán)，維持了擋墻周邊植物生存環(huán)境和水生動(dòng)物的棲息地質(zhì)量。使河道的生態(tài)系統(tǒng)得到了有效的保護(hù)。

隨著社會(huì)的發(fā)展，環(huán)保和節(jié)能政策的不斷實(shí)施，傳統(tǒng)砌石擋墻和混凝土擋墻，材料單價(jià)越來越昂貴，采購運(yùn)距越來越遠(yuǎn)，增加了整個(gè)工程的工程造價(jià)和環(huán)保法律風(fēng)險(xiǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)水清案綠，環(huán)境協(xié)調(diào)美觀的河道整治目標(biāo)，同時(shí)節(jié)省工程投資，東郊河上游新度集鎮(zhèn)段整治工程采用生態(tài)擋土墻。

3.2 擋墻斷面布置

莆田市荔城區(qū)東郊河整治工程涉及整治的河段為東郊河中上游段，起始樁號(hào)位于西埔樞紐，終點(diǎn)至荔城區(qū)與城廂區(qū)交界處，涉及東郊主河道長度2.56km，涉及四條支流2.69km，堤距選擇綜合地形地貌條件，以及規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，堤距越小，計(jì)算水面線越高，需要兩岸擋墻高度以及涉及的填土高度越高，而堤距定的越大，所需占地面積越大，為了河道附近居民更好的親水需求，河道擋墻高度設(shè)置在2m左右，墻頂設(shè)置人行步道。本工程綜合用地面積及擋墻高度，結(jié)合東郊河下游堤距寬度，根據(jù)水文分析計(jì)算，以及根據(jù)岸線規(guī)劃原則結(jié)合河道水面線計(jì)算成果，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較分析后，確定東郊河河道整治岸線布置。本項(xiàng)目區(qū)樁號(hào)D0+000～D2+644河寬規(guī)劃25m，樁號(hào)D2+644～3+440段河寬15m，分叉支流DC0+000～C1+410段河道寬度10m。

3.2.1石籠擋墻斷面布置

樁號(hào)D2+644～3+440及樁號(hào)DC0+000～C1+410段河道位于東郊河上游山區(qū)，河道坡降較大，設(shè)計(jì)洪水工況下，水流速度較大，最大流速為3.41m/s，石籠擋墻加生態(tài)塊護(hù)坡方案可適用于流速較大的堤岸，石籠擋墻采用石籠把片石、毛石或卵石等塊頭較小的材料，用規(guī)格的石籠包裝形成整體性較好的結(jié)構(gòu)，適用于流速較大的河道，其充分利用小塊石料，本身就是一種生態(tài)再利用，結(jié)合常水位以上的生態(tài)塊護(hù)坡其生態(tài)性較好。

石籠擋墻斷面高度2.0m，均分兩層，底層石籠網(wǎng)規(guī)格為4m×1.5m×1m(長×寬×高)，頂層石籠網(wǎng)規(guī)格為4m×1m×1m(長×寬×高)；斷面分別為1.0m×1.0m、1.5m×1.0m，石籠采用雙絞格網(wǎng)型式，采用特制鍍鋅低碳鋼絲并包覆PVC。網(wǎng)身絲徑為2.6mm，包覆PVC后直徑為3.8mm，框線直徑為3.4mm，包覆PVC后直徑4.6mm。鍍鋅量大于260g/m，抗拉強(qiáng)度大于400MPa，延伸率不低于12%；石籠內(nèi)隔網(wǎng)的綁扎要求：隔網(wǎng)與網(wǎng)身的四處交角各綁扎一道，間隔網(wǎng)與網(wǎng)身交接處每間隔20cm綁扎一道，間隔網(wǎng)與網(wǎng)身間的相鄰框線，必須采用組合線聯(lián)結(jié)，即用綁扎線一孔繞一圈接一孔繞二圈呈螺旋狀穿孔絞繞聯(lián)結(jié)，封蓋網(wǎng)與網(wǎng)身、間隔網(wǎng)間相交邊框線必須每間隔20cm綁扎一道；石籠內(nèi)填充石料粒徑在1.5～2.0倍網(wǎng)孔大小，填充料必須是堅(jiān)固密實(shí)、耐風(fēng)化好的石料，嚴(yán)禁使用風(fēng)化石。墻背回填級(jí)配碎石墊層0.30m。斷面型式如圖1所示。

3.2.2自嵌式生態(tài)塊擋墻斷面布置

樁號(hào)D0+000～D2+644段河道位于東郊河上游平原區(qū)，河道平順，河道坡降較緩，設(shè)計(jì)洪水工況下，水流最大流速為1.86m/s，采用自嵌式生態(tài)塊擋墻型式，綠化效果更好，自嵌式生態(tài)塊塊外形尺寸400mm×150mm×300mm，生態(tài)砌塊抗壓強(qiáng)度為C20，單塊重量40kg；人工砌筑完成后，迎水面坡度1∶0.17，并留有110mm×150mm綠化生態(tài)孔，為保持墻體整體穩(wěn)定性，設(shè)置三層TGDG80聚丙烯土工格柵，自由端末端用U型釘固定于鋪置面。墻背回填級(jí)配碎石墊層0.30m。斷面型式如圖2所示。

圖1 石籠擋墻堤段典型斷面圖

圖2 自嵌式生態(tài)塊擋墻典型斷面圖

4 穩(wěn)定分析

4.1 擋墻自身穩(wěn)定分析

擋土墻背水坡內(nèi)側(cè)回填粉質(zhì)黏土，其壓實(shí)度不小于0.91，擋墻穩(wěn)定計(jì)算采用SL 379—2007《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》第6節(jié)公式計(jì)算。經(jīng)復(fù)核，兩種生態(tài)擋墻的抗滑及抗傾安全系數(shù)均大于規(guī)范規(guī)定的最小安全系數(shù)，斷面尺寸能滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 堤防整體抗滑穩(wěn)定計(jì)算

堤防整體抗滑穩(wěn)定計(jì)算采用GB 50286—2013《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，本工程具體計(jì)算工況如下：

(1)水位組合

正常運(yùn)用條件：

工況1：迎水側(cè)設(shè)計(jì)洪水位，背水側(cè)相應(yīng)低水位。

工況2：迎水側(cè)設(shè)計(jì)洪水位驟降至常水位。

施工期：

工況3：施工期，堤前后兩側(cè)無水。

(2)計(jì)算方法

土壓力計(jì)算方法穩(wěn)定滲流期采用有效應(yīng)力法，施工期采用總應(yīng)力法，外水位降落期采用有效應(yīng)立法和總應(yīng)力法的小值，墻后填土強(qiáng)度指標(biāo)施工期采用直剪快剪指標(biāo)，穩(wěn)定滲流期采用直剪慢剪指標(biāo)，水位降落期采用固結(jié)快剪指標(biāo)。

按瑞典圓弧滑動(dòng)法計(jì)算，穩(wěn)定計(jì)算采用剛體極限平衡中不計(jì)條塊間作用力的瑞典圓弧法計(jì)算最小安全系數(shù)。計(jì)算采用浙江大學(xué)土木系《STAB》邊坡穩(wěn)定分析程序進(jìn)行電算，計(jì)算滑弧深度從1～50m，滑弧變化步長為0.5m。

經(jīng)計(jì)算堤防整體抗滑穩(wěn)定均大于規(guī)范要求的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，堤身斷面布置滿足規(guī)范穩(wěn)定要求。

5 結(jié)語

東郊河上游新度集鎮(zhèn)段整治工程目前還在施工中，石籠擋墻、自嵌式生態(tài)塊擋墻這兩種生態(tài)擋墻的合理應(yīng)用，既保證了河道的行洪安全，又改善了生物生存環(huán)境和水生態(tài)。結(jié)合堤防上景觀綠化和步行道及親水平臺(tái)的設(shè)置，將本工程建設(shè)成了一個(gè)集防洪與休閑一體的綜合性水利工程。本工程對(duì)石籠擋墻和自嵌式生態(tài)塊的使用，為類似河道整治工程提供了一定的工程經(jīng)驗(yàn)，具有一定的參考價(jià)值。