彭 剛

(萍鄉(xiāng)市水利設(shè)計(jì)研究院，江西 萍鄉(xiāng) 337000)

1 工程概況

滸灣堤除險(xiǎn)加固工程位于金溪縣西南部，撫河中游右岸，上起滸灣鎮(zhèn)政府附近的老鴉洲，下至滸灣鎮(zhèn)與臨川區(qū)湖南鄉(xiāng)交界處的下馬山山腳處，全長(zhǎng)12.84km，保護(hù)人口3.45萬人，保護(hù)866.67hm2良田以及滸灣鎮(zhèn)駐地及316國道干線，滸灣堤為5級(jí)堤防，防洪標(biāo)準(zhǔn)為10a一遇，現(xiàn)狀堤高3.4-6.7m，堤頂寬3.5-15.3m，臨水坡坡比1∶2.5-1∶3.6，背水坡坡比1∶2-1∶3.3，堤頂高程44.66-51.18m，堤身由砂類土填筑，防滲性能較差，汛期易發(fā)生泡泉散浸等險(xiǎn)情，同時(shí)，撫河彎曲段較多造成水流流態(tài)紊亂，迎流頂沖段水流淘刷堤腳及岸坡，形成崩岸險(xiǎn)情，危及堤防安全。

根據(jù)調(diào)查，滸灣堤目前存在的主要問題包括：汛期局部堤段背水側(cè)泡泉散浸、局部堤坡迎水坡沖刷嚴(yán)重、局部堤腳被挖、迎流頂沖段岸坡垮塌、堤頂公路損毀嚴(yán)重等。

2 工程總布置

根據(jù)滸灣堤現(xiàn)狀及實(shí)際存在的問題，加固內(nèi)容主要包括：堤身堤基防滲、堤坡加固、岸坡加固、堤頂公路加固等。

2.1 堤防加固

本次堤防加固按原堤防走向布置，不改變?cè)谭垒S線布置，堤防加固總長(zhǎng)度12.18km，其中：堤基及堤身防滲加固總長(zhǎng)度240m，堤頂公路改造總長(zhǎng)度10471m，新建生態(tài)網(wǎng)格護(hù)坡長(zhǎng)7149m。

2.2 岸坡加固

本次設(shè)計(jì)岸坡加固沿現(xiàn)狀岸坡布置不改變岸坡走向，護(hù)岸加固總長(zhǎng)度526m。岸坡加固采用塊石護(hù)腳，岸坡陡于1∶2.0的拋石體頂寬2.0m，邊坡1∶2.0，下部水平護(hù)腳厚1.0m，寬5.0m，具體寬度視流速大小和沖刷程度而定；坡度緩于1∶2.0的陡岸，按原坡拋?zhàn)o(hù)，拋石厚0.6-1.0m，拋至緩于1∶3平緩處或河深泓。

3 堤防加固設(shè)計(jì)

3.1 堤坡設(shè)計(jì)

滸灣堤迎水坡設(shè)計(jì)坡比均一坡到底，背水坡除設(shè)置壓浸平臺(tái)堤段外，一般均為一坡到底，臨水坡坡比1∶2.5-1∶3.6，背水坡坡比1∶2-1∶3.3，根據(jù)堤坡穩(wěn)定計(jì)算并結(jié)合多年的實(shí)際運(yùn)行情況，現(xiàn)狀堤坡基本穩(wěn)定。

本次加固設(shè)計(jì)主要對(duì)迎水坡草皮護(hù)坡進(jìn)行改造和背水坡背水坡垮塌部分進(jìn)行修復(fù)，堤身臨水坡設(shè)計(jì)坡比為1∶2.5(緩于1∶2.5的維持現(xiàn)有坡比)，采用生態(tài)網(wǎng)格混凝土護(hù)坡，背水坡設(shè)計(jì)坡比為1∶2(緩于1∶2的維持現(xiàn)有坡比)，采用草皮護(hù)坡。

3.2 堤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)本次調(diào)查滸灣堤堤頂公路全長(zhǎng)12.18km，其中混凝土路面1709m，樁號(hào)范圍K3+113-K4+822；泥結(jié)石路面10471m，樁號(hào)范圍K0+000-K3+113、K4+822-K12+180，混凝土路面現(xiàn)狀運(yùn)行良好，未發(fā)現(xiàn)破損，泥結(jié)石路面破損嚴(yán)重。

本次加固擬對(duì)現(xiàn)有泥結(jié)石路面進(jìn)行改造，新建C25混凝土路面，樁號(hào)范圍K0+000-K3+113、K4+822-K12+180，路面改造總長(zhǎng)10471m，堤頂寬度大于4m的堤段，設(shè)3.5m寬混凝土路面，兩側(cè)設(shè)土路肩，路面寬度小于4m的堤段，設(shè)3.5m寬混凝土路面，路面兩側(cè)設(shè)置混凝土路肩。路面結(jié)構(gòu)從上至下依次為20cm厚C25混凝土路面，15cm厚水穩(wěn)墊層[1]。

圖1 堤頂公路大樣圖1

圖2 堤頂公路大樣圖2

3.3 護(hù)坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本次加固設(shè)計(jì)對(duì)迎水坡已設(shè)置生態(tài)網(wǎng)格護(hù)坡段的維持現(xiàn)狀不變，僅對(duì)破損部位進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)對(duì)坡面的垃圾、雜草進(jìn)行清理；對(duì)迎水坡草皮護(hù)坡段進(jìn)行改造。

3.3.1 迎水坡護(hù)坡改造方案比選

護(hù)坡的目的是避免洪水沖蝕河岸、穩(wěn)定岸坡，保護(hù)圩堤內(nèi)人民生命財(cái)產(chǎn)及耕地安全，達(dá)到防洪減災(zāi)、強(qiáng)化河道自然水生態(tài)環(huán)境的目的，護(hù)坡按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為硬質(zhì)材料護(hù)岸護(hù)坡和生態(tài)結(jié)構(gòu)護(hù)岸護(hù)坡。硬質(zhì)護(hù)岸護(hù)坡常見的型式有混凝土預(yù)制塊護(hù)坡、漿砌石護(hù)坡、混凝土預(yù)制塊護(hù)坡。生態(tài)護(hù)岸護(hù)坡常見的型式有混凝土框格護(hù)坡、草皮護(hù)坡、土工格室護(hù)坡等。結(jié)合業(yè)主以及景觀設(shè)計(jì)的要求，選取以下6種型式進(jìn)行比選：

1)混凝土預(yù)制塊護(hù)坡：用特定形狀的混凝土預(yù)制塊互相齒合形成整體的一種護(hù)坡型式，這種護(hù)坡型式美觀大方，可以采用不同的預(yù)制塊形狀加上顏色變換做出各種特色圖案。缺點(diǎn)是穩(wěn)定性較差，主要適用于水位變動(dòng)不大，環(huán)境影響較小的邊坡。

2)干砌石護(hù)坡：由干砌石砌成，抗沖刷性較好，但不夠生態(tài)美觀。

3)生態(tài)網(wǎng)格護(hù)坡：指用混凝土形成網(wǎng)格，網(wǎng)格內(nèi)鋪種草皮或其他生態(tài)植物，以此穩(wěn)定邊坡的一種護(hù)坡型式，具有穩(wěn)定性好、耐久性長(zhǎng)的特點(diǎn)[2]。

4)草皮護(hù)坡：由天然生態(tài)草皮護(hù)坡組成，生態(tài)環(huán)保、施工便捷、造價(jià)低。

表1 護(hù)坡型式經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選

從上述方案投資方面來看，采用生態(tài)網(wǎng)格護(hù)坡投資較小，且生態(tài)環(huán)保，且考慮到現(xiàn)有堤防部分堤段迎水坡已鋪設(shè)生態(tài)網(wǎng)格護(hù)坡，本次設(shè)計(jì)推薦生態(tài)網(wǎng)格護(hù)坡方案。

3.3.2 護(hù)坡結(jié)構(gòu)布置

滸灣堤迎水坡采用生態(tài)網(wǎng)格護(hù)坡，生態(tài)網(wǎng)格護(hù)坡厚10cm，下部設(shè)30cm厚腐質(zhì)土，護(hù)坡高度上至堤頂，下至堤腳，坡腳下設(shè)C15混凝土齒槽，上設(shè)C15混凝土壓頂，網(wǎng)格平面尺寸為邊長(zhǎng)20cm的正六邊形；對(duì)背水坡進(jìn)行坡面的垃圾、雜草進(jìn)行清理，對(duì)垮塌段的按設(shè)計(jì)斷面改造，在表面鋪設(shè)草皮護(hù)坡，護(hù)坡下覆30cm厚腐質(zhì)土。

表2 護(hù)坡整治情況統(tǒng)計(jì)表

3.4 防滲加固設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，滸灣堤部分堤段堤身采用砂類土填筑，堤基多為砂卵石層，防滲性能差，汛期產(chǎn)生泡泉散浸等險(xiǎn)情，本次加固設(shè)計(jì)防滲處理范圍為樁號(hào)K7+570-K7+810，沿堤軸線布置，長(zhǎng)240m。

堤身及堤基防滲采用深層攪拌法結(jié)合高壓噴射灌漿法垂直防滲墻，防滲墻布置在堤軸線處，墻頂高程高出10年一遇設(shè)計(jì)水位0.5m，因堤基透水層下部為基巖，且基巖埋深較淺，底部按伸至基巖面以下0.5m控制，防滲墻成墻厚度18cm[3]。

4 岸坡加固設(shè)計(jì)

4.1 岸坡加固范圍

滸灣堤所護(hù)河道寬窄不均，彎曲段較多，加之河道內(nèi)有大小不一的河灘地，造成水流流態(tài)紊亂，迎流頂沖段水流淘刷堤腳及岸坡，形成崩岸險(xiǎn)情，危及堤防安全。歷次加固過程中部分迎流頂沖段及崩岸段采取了拋石固腳，但經(jīng)多年運(yùn)行，目前已出現(xiàn)多處垮塌破壞現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，堤岸存在迎流頂沖、垮塌破壞險(xiǎn)情，除險(xiǎn)堤段總長(zhǎng)約526m。

4.2 岸坡加固設(shè)計(jì)

1)岸坡加固方案選擇

根據(jù)類似護(hù)岸工程經(jīng)驗(yàn)，此類河段多采用平順護(hù)岸。護(hù)岸工程型式通常有拋石、模袋混凝土、模袋砂、柴排、鉛絲籠塊石及各種混凝土異形體等多種型式。其中鉛絲籠塊石及各種混凝土異形體，適用于防沖要求高，流速較大的地方，但其施工技術(shù)要求和工程造價(jià)相對(duì)較高；柴排作為臨時(shí)搶護(hù)措施效果較好，但因材料易腐爛而失去抗沖能力，不宜作為永久護(hù)岸型式。本次設(shè)計(jì)僅對(duì)拋石、模袋混凝土和模袋砂護(hù)岸型式進(jìn)行重點(diǎn)比較。

拋石護(hù)岸是傳統(tǒng)的護(hù)岸型式，具有抗沖能力較強(qiáng)，自我調(diào)整能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，且取材容易，施工簡(jiǎn)單靈活，無論新護(hù)或加固均可采用，因此應(yīng)用較為廣泛。但拋石工程整體性較差，運(yùn)行期間需加以補(bǔ)充維護(hù)。

模袋混凝土是由土工織物縫制成的大面積連續(xù)袋狀材料，袋內(nèi)充填混凝土或水泥砂漿，凝固后形成整體混凝土板。模袋混凝土護(hù)岸具有整體性好、抗沖能力強(qiáng)、施工快捷、整齊美觀的特點(diǎn)，但適應(yīng)岸坡變化能力不強(qiáng)，且施工技術(shù)要求和工程造價(jià)相對(duì)較高，一般用于抗沖要求較高的岸段。

模袋砂型式與模袋混凝土相似，但充灌材料為泥沙。由于模袋砂具有施工快捷方便，能就地取材和較好地適應(yīng)岸坡變形的特點(diǎn)，并且造價(jià)較低，也常用于水下邊坡較緩的護(hù)岸。但模袋容易損壞，且泥沙的易流動(dòng)性，也使得模袋砂的應(yīng)用范圍受到一定限制。

綜上所述，考慮到本工程護(hù)岸段水下地形變化大且邊坡較陡，并且部分堤防外坡?lián)p毀，塊石護(hù)坡和水下拋石還可利用，因此推薦采用拋石護(hù)岸。

2)岸坡加固布置

本次岸坡加固岸線沿現(xiàn)狀岸坡走向布置，采用拋石護(hù)岸。岸坡加固分段布置如下：對(duì)堤防樁號(hào)K6+333-K6+400、K6+500-K6+871、K8+262-K8+350共3段進(jìn)行拋石護(hù)岸加固處理，加固總長(zhǎng)526m，護(hù)岸整治情況統(tǒng)計(jì)表見表3。

表3 護(hù)岸整治情況統(tǒng)計(jì)表

圖3 堤防及岸坡加固典型斷面圖

3)岸坡加固設(shè)計(jì)

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286-2013)岸坡的防護(hù)范圍，在深泓近岸段應(yīng)延伸至深泓線，并滿足河床沖刷深度的要求；在水流平順、岸坡較緩段，宜護(hù)至坡段1∶3-1∶4的緩坡河床處。本工程岸坡加固段屬于深泓近岸段，因此本次加固拋石自枯水岸坡拋至深泓處。拋石體頂部高程按高出枯水位以上1.0m控制，當(dāng)枯水位與現(xiàn)狀岸坡頂高程相差不多的，按岸坡頂面高程控制。岸坡陡于1∶2.0的拋石體頂寬2.0m，邊坡1∶2.0，下部水平護(hù)腳厚1.0m，寬5.0m，具體寬度視流速大小和沖刷程度而定；坡度緩于1∶2.0的陡岸，按原坡拋?zhàn)o(hù)，拋石厚0.6-1.0m，拋至緩于1∶3平緩處或河深泓。

4.3 岸坡防護(hù)主要計(jì)算

1)護(hù)腳塊石粒徑復(fù)核

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286-2013)，在水流作用下，防護(hù)工程護(hù)坡、護(hù)腳塊石保持穩(wěn)定的抗沖粒徑(折算粒徑)可按下列公式計(jì)算：

(1)

(2)

式中：d為折算粒徑，m，按球型折算；W為塊石重量，kN；V為水流流速，取2.6m/s；g為重力加速度，9.8m/s2；C為石塊運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定系數(shù)，按傾斜底坡C=0.9；γs為塊石的容重，26kN/m3；γ為水的容重，10kN/m3。

本次計(jì)算按流速2.6m/s進(jìn)行復(fù)核，護(hù)腳塊石保持穩(wěn)定的抗沖粒徑為0.266m，參照該地區(qū)已建工程經(jīng)驗(yàn)，選定塊石粒徑范圍取為0.3-0.6m，滿足護(hù)腳塊石抗沖粒徑要求。

5 結(jié) 語

文章主要對(duì)滸灣堤除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，工程加固設(shè)計(jì)方案主要包括：對(duì)堤基堤身采取深層攪拌法結(jié)合高壓噴射灌漿法進(jìn)行防滲處理，堤頂現(xiàn)狀泥結(jié)石路面改造為混凝土路面，對(duì)現(xiàn)狀破損的生態(tài)網(wǎng)格護(hù)坡進(jìn)行修復(fù)，對(duì)迎流頂沖段及崩岸段采取拋石護(hù)岸。該工程的實(shí)施不僅可以提高撫河兩岸的防洪能力，還使得當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境得到改善，有利于保護(hù)范圍內(nèi)國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將產(chǎn)生積極的影響。工程防洪效益、環(huán)境效益及社會(huì)效益顯著。