郭軍輝
(吐魯番市水利水電勘測設(shè)計研究院,新疆 吐魯番 838000)
白楊河城區(qū)上游段防洪工程為鄉(xiāng)村段防洪工程,洪水設(shè)計標準為10 a 一遇,洪峰流量為120 m3/s,防洪堤建設(shè)長度為11.886 km。防洪河段防護區(qū)的等級為Ⅳ等,堤防級別為5 級,主要建筑物級別為5 級,次要建筑物及臨時工程級別為5 級。
2016 年8 月2 日凌晨2 時~3 時,受強對流天氣影響,白楊河發(fā)生暴雨型洪水。洪峰流量達到20 a 一遇。白楊河城區(qū)上游段防洪工程設(shè)計洪水標準為10 a 一遇,設(shè)計洪水流量為120 m3/s,經(jīng)分析,“8.2”洪水流量已遠超白楊河城區(qū)上游段防洪工程設(shè)計洪水標準。因此,超標準洪水是造成白楊河城區(qū)上游段防洪堤破壞的主要原因[1]。
本次測量白楊河防洪堤的總長度為10.8 km,其中未損毀段的防洪堤長度為7.862 km,已損毀段的防洪堤長度為2.938 km。
本工程防護區(qū)保護農(nóng)田面積5.1 萬畝,保護鄉(xiāng)村人口1.21萬人,根據(jù)《防洪標準》(GB 50201-2014)表4.3.1 中規(guī)定,鄉(xiāng)村防護區(qū)防洪標準為10 a~20 a 一遇洪水,結(jié)合《吐魯番地區(qū)重點中小河流近期治理建設(shè)規(guī)劃報告》《托克遜縣白楊河流域防洪規(guī)劃》和《托克遜縣白楊河城區(qū)上游段防洪工程(代可研)》中確定,該段防洪工程設(shè)計洪水標準均為P=10%(10 a 一遇),本次設(shè)計防洪標準取P=10%(10 a 一遇),與原工程設(shè)計標準保持一致。
(1)未損毀段設(shè)計
未損毀段的防洪堤長度為7.862 km,其中基礎(chǔ)埋深大于1 m的長度為4.858 km,基礎(chǔ)埋深小于1 m 的長度為3.004 km,經(jīng)現(xiàn)場測量及計算該段防洪堤基礎(chǔ)埋深均不能滿足設(shè)計埋深要求[2],本次設(shè)計,未損毀段堤身采用現(xiàn)狀防洪堤堤身,只在基礎(chǔ)部位做加固處理。
1)基礎(chǔ)埋深≥1 m
若現(xiàn)狀防洪堤基礎(chǔ)埋深≥1 m 時,基礎(chǔ)加固見圖1。開挖時沿混凝土面板以1∶1.75 的坡度進行開挖,挖至原防洪堤面板基礎(chǔ)高程后,以1∶0.2 的坡度挖至設(shè)計基礎(chǔ)高程,之后砌筑重力式漿砌石基礎(chǔ),漿砌石基礎(chǔ)高度為0~1.5 m,砌筑完成后,基礎(chǔ)回填料采用開挖料分層碾壓回填,相對密度不小于0.6,基礎(chǔ)漿砌石每10 m 設(shè)置一道伸縮變形縫,縫寬2 cm,縫內(nèi)填高壓閉孔板。
圖1 未損毀段基礎(chǔ)埋深≥1 m 修復典型橫斷面圖
2)基礎(chǔ)埋深<1 m
若現(xiàn)狀防洪堤基礎(chǔ)埋深0~1 m 時,基礎(chǔ)加固見圖2。開挖及砌筑與埋深≥1 m 相同,僅漿砌石基礎(chǔ)高度不同,為1.5 m~2.5 m。
圖2 未損毀段基礎(chǔ)埋深<1 m 修復典型橫斷面圖
(2)損毀段設(shè)計
損毀段的防洪堤長度為2.938 km,損毀形式主要有:①無面板,堤身全部損毀段防洪堤的長度為0.903 km;②無面板,迎水面堤身局部損毀段防洪堤的長度為0.565 km;③面板塌陷,堤身較完整段防洪堤的長度為1.470 km。
防洪堤損毀形式①和②的堤身需要重新填筑碾壓,堤身采用外運砂礫石回填料分層碾壓回填,相對密度不小于0.7,堤身填筑完成后,迎水面采用M15 砂漿找平,找平層厚度為3 cm,在找平層上襯砌混凝土板,結(jié)構(gòu)與原堤身相同,即設(shè)計洪水位以下護坡厚度為20 cm,設(shè)計洪水位以上護坡厚度由20 cm 漸變至10 cm?;A(chǔ)加固與未損毀段相同,采用重力式漿砌石結(jié)構(gòu)砌筑。典型橫斷面見圖3、圖4。
圖3 堤身全部損毀段修復典型橫斷面
圖4 堤身部分損毀段修復典型橫斷面
防洪堤損毀形式③的大部分堤身可保留,面板需拆除并重新襯砌,迎水面及基礎(chǔ)加固處理參照損毀形式①和②。典型橫斷面見圖5。
圖5 面板塌陷段修復典型橫斷面
(3)堤頂寬度與結(jié)構(gòu)
根據(jù)堤頂寬度與堤線位置、被保護區(qū)的重要程度,設(shè)計洪水位下的浸潤要求,以及存放防汛料物和搶險等按規(guī)范要求,本工程堤寬取4.0 m,向迎水面傾斜1%的坡度。
(4)堤身結(jié)構(gòu)形式
防洪堤采用現(xiàn)澆混凝土護面,漿砌石重力式基礎(chǔ)。根據(jù)前述計算堤身高度較低,根據(jù)地質(zhì)資料顯示,墻后所填戈壁土料內(nèi)摩擦角25°~35°左右,根據(jù)工程經(jīng)驗,迎水坡邊坡可取m=1.75,背水坡采用m=1.5(根據(jù)實際地形,有部分防洪堤直接靠在了河岸階地上)。
堤身填筑完成后,迎水面采用M15 砂漿找平,找平層厚度為3 cm,護坡采用C20F200W6 現(xiàn)澆混凝土,設(shè)計洪水位以下護坡厚度為20 cm,設(shè)計洪水位以上護坡厚度由20 cm漸變至10 cm。防洪堤面板接縫處設(shè)置連接筋,連接筋采用HRB400Φ14 間距為50 cm,其中橫縫每6 m 設(shè)置一條連接筋,縱縫內(nèi)均設(shè)置連接筋,混凝土護坡沿防洪堤長度方向每3 m 設(shè)一道變形縫,縫寬2 cm,縫內(nèi)填高壓閉孔板,并用聚氨酯密封膏密封縫。
(5)混凝土深隔墻設(shè)計
沿防洪堤每隔50 m 設(shè)混凝土深隔墻,隔墻尺寸寬為0.4 m,厚度為0.8 m?;炷敛捎肅20F200W6 現(xiàn)澆混凝土。
(6)填筑標準
在鋪料時,先把上游與混凝土護坡接觸面坡面上大于60 mm 的料以及表層大約50 cm 厚的粉砂土及雜物清除,對填筑土料要求其具有足夠的密實度和必要的變形模量,以減小其變形量,采用砂礫石填筑,最大粒徑不超過150 mm,小于5 mm的顆粒含量控制在30%左右,小于0.075 mm 的顆粒含量為8%,碾壓后相對密度Dr≥0.70?;A(chǔ)回填料采用開挖料分層碾壓回填,相對密度Dr≥0.60。
(7)防洪堤地基排水設(shè)計
在防洪堤迎水坡沿堤線設(shè)計排水溝,斷面形式為等腰梯形。排水溝尺寸下底寬為0.5 m,高度為0.5 m,邊坡為1∶1;沿線每隔400 m 設(shè)集水坑,以便放置離心泵將水抽出。離心泵型號為IS65-50-125A,電機功率為7 kW。
本次水毀修復工程,全線均修建丁字壩,考慮到工程投資、施工進度和水流對基礎(chǔ)的淘刷以及水流中推移質(zhì)對防洪堤的破壞,每隔70 m 修建一道丁字壩,長度為7 m,丁字壩總高度為3 m,丁壩與防洪堤夾角為45°。并在丁壩下游側(cè)設(shè)置鉛絲石籠,鉛絲石籠寬1 m,高1 m。單個鉛絲石籠長度為2 m,鉛絲籠采用鍍鋅鋼絲擰編,孔徑為60 mm×80 mm,絲徑4 mm,卵石粒徑大于200 mm。
白楊河城區(qū)上游段防洪工程位于城區(qū)上游,該段洪水影響區(qū)域防洪工程關(guān)系著當?shù)厝嗣裆敭a(chǎn)安全、耕地、交通、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施的安全運行,同時對當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展有著極其重要的作用。防洪工程的正常運行和作用發(fā)揮,是保證當?shù)亟?jīng)濟健康發(fā)展首要條件。
因受2016 年“8.2”洪災影響,工程段河道部分堤防被沖毀,導致原有保護段堤防不能形成封閉的防洪體系,嚴重威脅著該處人民的生命財產(chǎn)安全。本段堤防的修復能確保河道右岸形成封閉的防洪體系,確保人民財產(chǎn)的安全。因此,為保護防護區(qū)居民及耕地的安全及確保白楊河正常行洪要求。