賀佩君
(塔城地區(qū)白楊河引水工程建設(shè)管理局,新疆 塔城834700)
新疆和布克河各支流主要發(fā)源于北部、西北部的薩吾爾山。在和布克河北岸,由潛水(泉水)匯集而成的較大支流有4 條,分別是白仙薩拉、哈拉薩拉、納倫和布克及鐵布肯烏散。和布克河流域分布特征是水系發(fā)達(dá),河(溝)數(shù)量多,但流程短,水量小,水系形狀不規(guī)則,河流南岸幾乎無(wú)支流匯入,最終以潛流的形式匯入瑪納斯湖。
和布克河夏孜蓋段防洪工程位于和布克賽爾蒙古自治縣夏孜蓋鄉(xiāng)境內(nèi),地理位置東經(jīng)85°19′~85°27′,北緯46°45′~46°48′。
和布克河夏孜蓋河段的左岸屬農(nóng)十師184團(tuán)地界,該河岸局部地段在2010 年底已做防護(hù),防護(hù)型式為混凝土護(hù)坡,長(zhǎng)約2.9 km。堤防的堆填料是河床內(nèi)的砂礫石。堤身高4.0~6.0 m,堤頂寬4.50 m,堤底寬大約10.0 m 左右。堤內(nèi)的凍脹土已全部清除,并且全部換填成了符合堤料的砂礫石料?;炷撩姘宓氖┕べ|(zhì)量符合規(guī)范要求。局部地段的建筑物基礎(chǔ)埋深較淺使得沖刷嚴(yán)重的地段其面板底部被沖毀。夏孜蓋河段的右岸屬和豐縣夏孜蓋地界,現(xiàn)狀未建設(shè)防洪工程,故每年的洪水期,當(dāng)?shù)鼐杞M織大量人力、物力、財(cái)力進(jìn)行抗洪搶險(xiǎn),由于基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,雖每年均進(jìn)行防洪抗洪,洪災(zāi)損失基本上每年都有發(fā)生,當(dāng)?shù)厝嗣駥?duì)此苦不堪言。因此,做好防洪工程成為當(dāng)務(wù)之急。
本次防洪工程建設(shè)任務(wù)是對(duì)和布克河夏孜蓋段右岸進(jìn)行防洪治理,使困擾兩岸幾十年的洪災(zāi)問(wèn)題得以有效解決。工程防護(hù)對(duì)象主要為夏孜蓋鄉(xiāng)(托熱特村、夏孜蓋村、桑布根拜興村、巴音托洛蓋村)的居民、農(nóng)田等。防護(hù)內(nèi)容為:防護(hù)總?cè)丝跀?shù)1 591 人、耕地85.06 hm2。
防洪工程從和布克河鐵路橋?yàn)槠瘘c(diǎn)樁號(hào)為0+000~5+000,整治河道長(zhǎng)5.0 km,防洪堤總長(zhǎng)5.0 km,總體走向大致由西向東布置。
根據(jù)項(xiàng)目區(qū)地形情況及需保護(hù)的范圍,結(jié)合河道平面位置變化情況,工程盡可能布置在河道沖刷嚴(yán)重及需保護(hù)范圍的外圍,并結(jié)合地形,將防洪堤建在地勢(shì)較高處,以便節(jié)省工程投資。
在進(jìn)行防洪工程建設(shè)時(shí),根據(jù)襯砌形式不同,采取混凝土護(hù)坡、雷諾護(hù)墊護(hù)坡、漿砌石護(hù)坡三種形式進(jìn)行比較。
1)混凝土護(hù)坡。堤頂寬4.0 m,內(nèi)邊坡為1∶1.75、外邊坡為1∶2。上游面從上至下依次為:15 cm 厚混凝土護(hù)坡,30 cm 厚砂礫料墊層,為防止底部沖刷,地面以下護(hù)坡采用20 cm 厚混凝土板護(hù)坡,將混凝土護(hù)坡沿1∶1.75 的邊坡延伸至底部沖刷深度,設(shè)混凝土齒墻。
2)雷諾護(hù)墊護(hù)坡。護(hù)坡型式采用0.3 m 厚護(hù)墊襯砌,護(hù)墊為網(wǎng)箱型式,大小采用3.0 m×2.0 m×0.3 m。網(wǎng)格大小采用80 mm×100 mm,網(wǎng)絲直徑2.5 mm,邊絲直徑3.2 mm,厚度為500 mm。網(wǎng)箱和網(wǎng)箱之間采用16#扎絲聯(lián)接。
3)漿砌石護(hù)坡。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告,如果采用漿砌石護(hù)坡方案需要爆破開(kāi)采,初步估算本方案造價(jià)較高。因此本次設(shè)計(jì)不采用漿砌石護(hù)坡方案。
綜合考慮防洪堤護(hù)坡形式選擇即混凝土護(hù)坡方案。
根據(jù)設(shè)計(jì)斷面對(duì)項(xiàng)目區(qū)洪溝的過(guò)洪能力進(jìn)行水力計(jì)算,按明渠均勻流計(jì)算。
1)綜合糙率n 計(jì)算。根據(jù)斷面周界上糙率采用加權(quán)糙率計(jì)算方法。各斷面的綜合糙率范圍在0.03~0.034 之間。
2)堤防高度確定。本次防洪工程斷面型式為單側(cè)防洪堤襯砌,超高計(jì)算也計(jì)入波浪及風(fēng)壅水高。根據(jù)本次堤防設(shè)計(jì)為混凝土護(hù)坡,堤防工程級(jí)別為5 級(jí),根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286-2013)確定,5 級(jí)建筑物安全超高取值為0.5 m。
3)防洪堤基礎(chǔ)深度計(jì)算。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄D 規(guī)定,采用沖刷公式計(jì)算沖刷深度。根據(jù)河道特性,并結(jié)合多年來(lái)已建護(hù)岸工程的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算沖刷深度,確定護(hù)岸基礎(chǔ)埋深。防洪堤迎水面坡腳沖刷基礎(chǔ)埋深通過(guò)局部沖刷和斜沖計(jì)算,同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)匾呀üこ套罱K確定基礎(chǔ)埋深為3.0~3.5 m。
1)設(shè)計(jì)凍深。根據(jù)地質(zhì)資料,右岸防洪堤段堤身填需要削坡部位為凍脹性土,根據(jù)《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL211-2006),需對(duì)此段進(jìn)行抗凍脹計(jì)算。根據(jù)《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄B 計(jì)算設(shè)計(jì)凍深。經(jīng)計(jì)算,本防洪工程設(shè)計(jì)凍深為1.57 m。
2)土的凍脹量。h=1.25 Zd0.71e-0.013Zw,式中:h 為地表凍脹量,cm;Zd為設(shè)計(jì)凍深,m;Zw 為計(jì)算點(diǎn)的地下水位深度,cm。經(jīng)計(jì)算h=1.68 cm,據(jù)此可根據(jù)《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL211-2006)中表3.0.9 查得土的凍脹級(jí)別為Ⅰ級(jí)。
3)墊層厚度。根據(jù)土的凍脹級(jí)別及《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL211-2006)要求,防凍層厚度不宜小于0.8 倍當(dāng)?shù)刈畲髢錾睿?.83 m),即墊層厚度為1.46 m。
根據(jù)工程區(qū)的土和地下水取樣分析可知,環(huán)境水對(duì)混凝土均無(wú)腐蝕性;地基砂礫石、砂壤土層對(duì)混凝土具有中等腐蝕性。
針對(duì)以上地質(zhì)問(wèn)題本階段處理方案為:本工程初步選定堤防材料為混凝土板,斷面型式為梯形斷面,混凝土板下設(shè)30 cm 厚的砂礫料墊層,用于隔離基礎(chǔ)土與混凝土板的接觸,從而防止基礎(chǔ)土對(duì)混凝土的腐蝕。
和布克河夏孜蓋段防洪工程防洪形式為防洪堤,本次防洪工程右側(cè)單側(cè)防護(hù)總長(zhǎng)5.0 km。防洪堤高2.1~2.9 m,堤頂寬4.0 m,內(nèi)邊坡為1∶1.75、外邊坡為1∶2。上游面從上至下依次為:15 cm 厚混凝土護(hù)坡,30 cm 厚砂礫料墊層,為防止底部沖刷,地面以下護(hù)坡采用20 cm 厚混凝土板護(hù)坡,將混凝土護(hù)坡沿1∶1.75 的邊坡延伸至底部沖刷深度3.0~3.5 m 深齒墻處,混凝土齒墻厚0.3 m,高0.5m?;炷涟遄o(hù)坡每隔2.5 m 設(shè)一道縱橫縫,混凝土齒墻每隔2.5 m 設(shè)一道橫縫,縫寬均為2.0 cm,填縫材料為高壓閉孔板。防洪堤每100 m設(shè)一道防沖隔墻,寬度30 cm,厚度80 cm,混凝土指標(biāo)為C25F200W4。
本次以新疆和布克河夏蓋孜段為研究對(duì)象,對(duì)該地區(qū)的防洪現(xiàn)狀進(jìn)行分析,對(duì)防洪工程總體布置進(jìn)行了探討,最終確定了防洪堤的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。為類似地區(qū)、類似工程提供了一定的參考。