翟新博

(塔里木河流域干流管理局，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

塔里木河流域基本涵蓋了整個(gè)新疆南部，干流烏斯?jié)M樞紐至阿其克樞紐段是塔里木河中游的防洪重點(diǎn)。該河段為自由河灣，年內(nèi)流量變化大，洪峰高，來(lái)勢(shì)猛，洪水期、枯水期水位變化大。凹岸坍塌、凸岸淤積，洪水季節(jié)，頂沖劇烈，岸坡后退逼近防洪堤，影響防洪堤的安全。為提高該河段防洪能力，需對(duì)規(guī)劃修建的7處護(hù)坡形式進(jìn)行探討。

1 現(xiàn)狀

塔里木河干流長(zhǎng)1321km，項(xiàng)目工程區(qū)位于塔里木盆地北部尉犁縣境內(nèi)，河段全長(zhǎng)239.40km。河道兩岸有部分村莊，大部分地區(qū)為自然生態(tài)林及草地。兩岸共建有堤防117.29km(左岸57.35km，右岸59.94km)，左岸堤防工程部分堤段布置與尉犁縣至喀爾曲尕鄉(xiāng)公路走向一致，防洪堤主要為壤土、砂壤土和粉砂構(gòu)成。地層巖性主要為粉土及粉細(xì)砂互層，局部夾有厚0.3～0.6m左右的灰黃色的砂壤土、壤土，抗沖刷能力差。

2 存在問(wèn)題

工程存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 護(hù)坡不完善

現(xiàn)有護(hù)坡工程均為因害設(shè)防、無(wú)全面統(tǒng)籌考慮意識(shí)，已建成工程多為局部考慮防護(hù)對(duì)象采取工程措施，措施不盡合理，構(gòu)筑防洪工程結(jié)構(gòu)尺寸不夠或范圍小，填筑質(zhì)量不滿足要求。比如592+650～593+080段、599+850～600+200段、672+325～673+500段右護(hù)坡工程，均因?yàn)楹觿?shì)改變，使得洪水頂沖點(diǎn)上移繞流，或者是水流淘刷岸坡，造成堤防出現(xiàn)破損和坍塌。

2.2 護(hù)坡被淘刷坍塌嚴(yán)重

塔里木河干流中游河勢(shì)變化較大，經(jīng)過(guò)十多年運(yùn)行，主河槽距堤岸越來(lái)越近，直接淘刷現(xiàn)有護(hù)坡，比如693+450～693+800段、712+800～713+200段、718+330～718+790段、728+200～728+605段左護(hù)坡工程，受主流頂沖、淘刷、侵蝕，臨水面散拋石松動(dòng)、塌陷，導(dǎo)致堤防塌陷。

2.3 護(hù)坡設(shè)計(jì)不合理，缺乏科學(xué)規(guī)劃

通過(guò)近幾年的運(yùn)行、水蝕、風(fēng)蝕、牲畜踐踏、機(jī)械車輛碾壓等，部分堤段護(hù)坡已經(jīng)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，加之缺乏系統(tǒng)規(guī)劃，沒有建立相應(yīng)的管理制度，使得整個(gè)護(hù)坡工程存在的問(wèn)題較為突出，進(jìn)行防洪工程護(hù)坡建設(shè)十分必要。

3 工程護(hù)坡型式比選

本次擬建防洪工程位于塔里木河干流中游英巴扎至阿其克區(qū)間河段，河道樁號(hào)495+000～734+400。工程任務(wù)為保護(hù)兩岸3.0萬(wàn)畝耕地及8330人生命財(cái)及輸水堤安全，使本河段防洪能力達(dá)到10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)劃修建護(hù)坡7處、長(zhǎng)度3570m，防護(hù)型式采用“坡式護(hù)岸+水平鋪蓋基礎(chǔ)”，以達(dá)到合理利用主體空間。

3.1 堤防護(hù)坡形式比選

(1)方案一：拋石護(hù)坡方案

臨水面護(hù)坡采用拋散石護(hù)坡、水平采用備塌體+拋石護(hù)底方案。此方案適用于開挖基槽難度較大且水流頂沖較大，沖刷較嚴(yán)重的河段，具有施工速度快、環(huán)境污染小的特點(diǎn)。邊坡采用拋石護(hù)坡體(頂寬1.0m，內(nèi)邊坡1∶1.3，外邊坡1∶1.5)、底部敷設(shè)無(wú)紡布?；A(chǔ)采用水平備塌體寬度4m、厚度2.1m(上部為合金鋼絲石籠厚0.7m，下部塊石厚1.4m)、埋深1.0m，如圖1所示。

(2)方案二：合金鋼絲籠護(hù)坡方案

臨水面護(hù)坡采用備塌體護(hù)坡、水平采用備塌體+拋石護(hù)底方案。此方案適用于開挖基槽難度較大且水流頂沖較大，沖刷較嚴(yán)重的河段。鋼絲網(wǎng)籠填充卵石作為護(hù)坡結(jié)構(gòu)，面層覆耕植土，利于綠色植物生長(zhǎng)。護(hù)坡采用合金鋼絲籠(厚0.3m、坡度1∶2)、底部敷設(shè)無(wú)紡布?；A(chǔ)設(shè)水平備塌體埋深1.0m、厚度2.1m(上部1.4m厚度為塊石，下部0.7m厚度為合金鋼絲石籠)、寬4.0m。采用的合金鋼絲籠結(jié)構(gòu)同方案一，如圖2所示。

(3)方案三：雷諾護(hù)墊護(hù)坡+格賓石籠水平鋪蓋

迎水面采用雷諾護(hù)墊坡面與格賓石籠水平鋪蓋連為一體的柔性防沖結(jié)構(gòu)，雷諾護(hù)墊(厚30cm)，底敷設(shè)無(wú)紡布(500g/)。格賓石籠水平鋪124塔里木河流域干流中游烏斯?jié)M樞紐至阿其克樞紐防洪工程蓋(厚50cm、長(zhǎng)8m)。在水平鋪蓋上設(shè)置二層6排的四面六邊體透水框架，以降低墻前水流流速，形成落淤，確保工程安全。四面六邊體透水框架桿件為C25F150W6預(yù)制鋼筋砼構(gòu)件，桿件長(zhǎng)1.0m，截面尺寸0.1m×0.1m，中心用φ12鋼筋進(jìn)行連接。該方案對(duì)河道坡基不做大的改變，不用大面積的開挖土方，對(duì)環(huán)境破壞較小。適用于基槽開挖比較困難的河段，屬于柔性材料，使用壽命長(zhǎng)(40—50年)且抗沖刷能力強(qiáng)，對(duì)河床的適應(yīng)能力較強(qiáng)，施工及后期維護(hù)簡(jiǎn)單，但對(duì)塊石的需求量大，如圖3所示。

(4)方案四：無(wú)紡布土工袋(護(hù)坡+水平鋪蓋)

圖1 拋石護(hù)坡方案

圖2 合金鋼絲石籠護(hù)坡

防護(hù)型式采用“坡式護(hù)岸+水平鋪蓋基礎(chǔ)”。邊坡防護(hù)采用無(wú)紡布土工袋(規(guī)格0.3m×1.2m)、臺(tái)階狀疊加碼放，坡度1∶2。水平鋪蓋基礎(chǔ)采用無(wú)紡布土工袋(長(zhǎng)12.0m、厚0.6m)，末端迎水面?zhèn)仍O(shè)木樁阻滑防沖。邊坡及水平鋪蓋底部均敷設(shè)無(wú)紡布(500g/m2)，表層覆土(厚20cm)。坡腳處放置一層6排四邊六棱透水框架。涉水段基礎(chǔ)河床地層巖性為粉細(xì)砂，基礎(chǔ)采用明排水、邊坡塌陷；采用井點(diǎn)排水費(fèi)用較高。基礎(chǔ)采用拋填無(wú)紡布土袋加固處理，拋填寬度8.0m、深度1～2m，如圖4所示。

(5)方案五：邊坡防護(hù)(雷諾護(hù)墊)+水平鋪蓋(無(wú)紡布土工袋)

防護(hù)型式采用“坡式護(hù)岸+水平鋪蓋基礎(chǔ)”。坡式護(hù)岸是一種常見的形式[11]，邊坡采用雷諾護(hù)墊(厚30cm)、邊坡1∶3，水平鋪蓋基礎(chǔ)采用無(wú)紡布土工袋(長(zhǎng)12.0m、厚0.6m)，邊坡和水平鋪蓋底敷設(shè)無(wú)紡布(500g/)，末端迎水面?zhèn)仍O(shè)木樁阻滑防沖。坡腳處放置一層6排四邊六棱透水框架，基坑采用拋填無(wú)紡布土袋加固處理，拋填寬度12.0m，深度1～2m。如圖5所示。

3.2 護(hù)坡型式確定

(1)方案一拋石護(hù)坡方案

護(hù)坡采用1m厚散拋石，基礎(chǔ)防沖采用備塌體+拋石護(hù)底方案。本河段河道基礎(chǔ)為低液限粉土、細(xì)砂[12]。河道附近沒有砂礫料場(chǎng)。坡面采用散拋石柔性防護(hù)能較好的適應(yīng)粉細(xì)砂河床和堤岸的變形。備塌體+拋石護(hù)基礎(chǔ)利于施工，且備塌體在散拋石上有利于保持基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定。該方案耐久性性能較好，工程施工難度小，耗費(fèi)人力少，工期相對(duì)較短。運(yùn)行效果好，維修加固較簡(jiǎn)單。防沖刷結(jié)構(gòu)采用水平防沖形式，水平布置備塌體為柔性結(jié)構(gòu)，減輕了坡腳沖刷強(qiáng)度[13]，適應(yīng)河床變形能力較強(qiáng)。本方案在河道中垂直開挖深度相對(duì)126塔里木河流域干流中游烏斯?jié)M樞紐至阿其克樞紐防洪工程較淺，水下施工工程量較小，施工難度較小。單公里投資865萬(wàn)元。

圖3 雷諾護(hù)墊護(hù)坡+格賓石籠水平鋪蓋

圖4 無(wú)紡布土工袋(護(hù)坡+水平鋪蓋)

圖5 雷諾護(hù)墊護(hù)坡+無(wú)紡布土工袋水平鋪蓋

(2)方案二合金鋼絲籠護(hù)坡方案

護(hù)坡采用合金鋼絲石籠(厚0.3m)，基礎(chǔ)防沖采用金鋼絲石籠+拋石備塌體。坡面采用金鋼絲石籠柔性防護(hù)能較好的適應(yīng)粉細(xì)砂河床和堤岸的變形，且拋石用量少，節(jié)省投資。該方案耐久性性能較好，工程施工難度不大，耗費(fèi)人力少，工期相對(duì)較短。運(yùn)行效果好，維修加固較簡(jiǎn)單。但基礎(chǔ)金鋼絲石籠鋪底，在水下施工、需施工排水，修建臨時(shí)圍堰。相對(duì)于第一方案而言，由于坡面采用30cm后拋石，且用合金鋼絲籠裹護(hù)，不利于后期由于結(jié)構(gòu)自降后，預(yù)留塊石的投放，基礎(chǔ)金鋼絲石籠鋪底無(wú)法修復(fù)。單公里投資843萬(wàn)元。

(3)方案三雷諾護(hù)墊護(hù)坡+格賓石籠水平鋪蓋(拋投四面六邊體透水框架)方案

采用雷諾護(hù)墊、格賓石籠，柔性防護(hù)能較好的適應(yīng)粉細(xì)砂河床和堤岸的變形較強(qiáng)。耐久性性能較好，工程施工難度不大，耗費(fèi)人力少，工期相對(duì)較短，運(yùn)行效果好，維修加固較簡(jiǎn)單。但塊石運(yùn)距較遠(yuǎn)、填料收集較困難、造價(jià)。本方案水平鋪蓋基礎(chǔ)施工時(shí)需排水，修建臨時(shí)圍堰、開挖導(dǎo)流渠。單公里投資821萬(wàn)元。

(4)方案四無(wú)紡布土工袋(護(hù)坡+水平鋪蓋)方案

邊坡及基礎(chǔ)均采用無(wú)紡布土工袋防護(hù)，軟體結(jié)構(gòu)加固防護(hù)與傳統(tǒng)的硬體結(jié)構(gòu)相比，優(yōu)點(diǎn)具有反濾保土、變形能力強(qiáng)，地域適應(yīng)性強(qiáng)、施工便利，適宜性好、就地取材造價(jià)較低、生態(tài)功能好等。缺點(diǎn)其耐久性不如其他方案，紫外線輻射老化現(xiàn)象需表層覆土減緩老化速度，在鋪設(shè)過(guò)程中易受損傷且不易被發(fā)現(xiàn)。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，埋在土中的織物老化主要是由于機(jī)械損傷引起的，鋪設(shè)造成孔洞是使材料強(qiáng)度降低的主要因素。單公里投資665萬(wàn)元。

(5)方案五邊坡防護(hù)(雷諾護(hù)墊)+水平鋪蓋(無(wú)紡布土工袋)

此方案介于方案三和方案四之間，枯水期護(hù)坡大部分漏出水面，采用雷諾護(hù)墊(厚30cm)，具有很強(qiáng)的柔韌性，能夠適應(yīng)地基與被防護(hù)體的局部沉陷變形，并且可以自行調(diào)整愈合，阻止變形的繼續(xù)發(fā)展。機(jī)編六邊形低碳鋼絲網(wǎng)面加上硬質(zhì)石塊聯(lián)合形成耐久性很強(qiáng)的整體。水平鋪蓋采用無(wú)紡布土工袋，基本位于水面以下，可防紫外線輻射，具有良好的抗水解性能。單公里投資765萬(wàn)元。各方案比較見表1。

經(jīng)過(guò)綜合分析比較，結(jié)合本工程河段的實(shí)際情況，方案三、四、五作為推薦方案。

4 工程護(hù)坡方案具體實(shí)施

4.1 (592+650～593+080段、599+850～600+200段)右護(hù)坡工程

該段護(hù)坡邊坡采用無(wú)紡布土工袋(規(guī)格0.3×1.2m)、臺(tái)階狀疊加碼放，坡度1∶2；水平鋪蓋基礎(chǔ)采用無(wú)紡布土工袋填筑(長(zhǎng)12.0m、厚0.6m)，護(hù)坡和基礎(chǔ)底部均敷設(shè)無(wú)紡布(500g/m2)，末端迎水面?zhèn)仍O(shè)木樁阻滑防沖。邊坡及水平鋪蓋基礎(chǔ)表層覆土(厚20cm)，水平鋪蓋坡腳處放置一層6排四邊六棱透水框架。基礎(chǔ)處理采用拋填無(wú)紡布土工袋(規(guī)格0.6m×0.9m)回填至枯水期水位，拋填寬度12.0m，深度0.5～1.0m。

表1 輸水堤護(hù)坡型式方案

護(hù)基壩采用下調(diào)式丁壩，與岸線成45°夾角。壩長(zhǎng)14.85m，壩頂寬3.0m，高度3.5m，邊坡1∶2，壩體采用無(wú)紡布土袋填筑(規(guī)格0.6m×0.9m)，表層覆土(厚20cm)，基礎(chǔ)建在已建水平鋪蓋上。工程建設(shè)完成后有效地增強(qiáng)了該河段的防沖刷能力。

4.2 (672+325～673+500段)右護(hù)坡工程

672+325～673+500段右護(hù)坡工程長(zhǎng)度1175m，右岸工程的上部護(hù)坡采用雷諾護(hù)墊(厚30cm、坡度1∶3)防護(hù)，下部護(hù)腳采用格賓石籠水平鋪蓋(長(zhǎng)8.0m、厚0.6m)，末端迎水面?zhèn)仍O(shè)木樁阻滑防沖。邊坡及水平鋪蓋底部均敷設(shè)無(wú)紡布(500g/m2)。673+100～673+500段右護(hù)坡工程為涉水段基礎(chǔ)長(zhǎng)400m，拋填無(wú)紡布土袋(規(guī)格尺寸0.6m×0.9m)回填至枯水期水位，拋填寬度8.0m，深度0.6～1.2m。坡腳處放置二層6排四邊六棱透水框架，為C25鋼筋砼預(yù)制構(gòu)件(規(guī)格為100cm×10cm×10cm、中心鋼筋為φ12圓鋼)現(xiàn)場(chǎng)焊接拼裝。

沿護(hù)坡設(shè)下挑式護(hù)基壩2座，順?biāo)鞣较蚺c岸線成45°夾角，護(hù)基壩長(zhǎng)度均為14.5m，護(hù)基壩頂寬3.0m，邊坡均為1∶2，壩體采用無(wú)紡布土袋填筑。

4.3 (693+450～693+800段、712+800～713+200段、718+330～718+790段、728+200～728+605段)左護(hù)坡工程

693+450～693+800段左護(hù)坡工程長(zhǎng)350m，護(hù)坡緊靠現(xiàn)有輸水堤臨河岸坎臺(tái)階狀布置，護(hù)岸上部護(hù)坡采用雷諾護(hù)墊(厚30cm、坡度1∶3)。下部護(hù)腳采用水平鋪蓋長(zhǎng)度12m，其中坡腳為格賓石籠(寬2m、厚50cm)，其余水平鋪蓋為無(wú)紡布土袋(寬10.0m、厚60cm)，末端迎水面?zhèn)茸瞿緲斗雷o(hù)，邊坡及水平鋪蓋底部均敷設(shè)無(wú)紡布(500g/m2)?；A(chǔ)處理拋填無(wú)紡布土工袋，拋填寬度12.0m，深度0.6～2.4m。坡腳處放置2～3層6排四邊六棱透水框架，為C25鋼筋砼預(yù)制構(gòu)件(規(guī)格為100cm×10cm×10cm、中心鋼筋為φ12圓鋼)現(xiàn)場(chǎng)焊接拼裝。沿線順?biāo)鞣较蛟O(shè)下挑式護(hù)基壩，與岸線成45°夾角，護(hù)基壩長(zhǎng)21.45m，壩頂寬3.0m，邊坡均為1∶2，護(hù)基壩壩體采用無(wú)紡布土袋填筑。有效地防御了近幾次大洪水，抗沖刷能力較強(qiáng)[14]。

5 結(jié)語(yǔ)

塔里木河中游河道多為細(xì)沙、粉沙和亞沙土，為柔性結(jié)構(gòu)，不適宜建剛性或半剛性防護(hù)工程。加之堤防工程土質(zhì)疏松，抗沖刷能力弱[15]，使得塔里木河干流中游烏斯?jié)M樞紐至阿其克樞紐段堤防洪水掏刷嚴(yán)重，堤岸坍塌較多，急需進(jìn)行護(hù)坡建設(shè)。文章通過(guò)對(duì)五種護(hù)坡形式的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，提出三種護(hù)坡推薦方案，并結(jié)合實(shí)際，對(duì)適宜采用的無(wú)紡布土工袋、雷諾護(hù)墊護(hù)坡方案和雷諾護(hù)墊+無(wú)紡布土工袋三種護(hù)坡形式，在7處工程段的具體實(shí)施方案進(jìn)行了技術(shù)探討，為提高塔里木河中游防洪能力、完善防洪體系具有重要促進(jìn)作用，可供類似的工程進(jìn)行護(hù)坡建設(shè)進(jìn)行參考借鑒。