鐘陽軍

(江西省富大建業(yè)有限公司，江西 贛州 342300)

為進(jìn)一步強(qiáng)化區(qū)域生態(tài)環(huán)境優(yōu)化建設(shè)力度，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的整體性改善，推行對(duì)中小河流的治理極為必要。實(shí)踐中，需要綜合落實(shí)岸坡整治以及河道疏浚，以此達(dá)到提高中小河流治理工程質(zhì)量的效果。

1 工程概述

葛坳鄉(xiāng)防洪工程地處贛江梅江支流葛坳河中上游河段，工程涉及河段長約6.71 km。工程終點(diǎn)控制流域面積 45.6 km2，治理段河道縱比降9.22‰。工程主要采取疏防結(jié)合、河道整治與河流生態(tài)保護(hù)結(jié)合，圍繞保障河道行洪通暢，減輕洪水災(zāi)害損失，提高流域綜合防災(zāi)減災(zāi)能力；工程實(shí)施將改善河流兩岸村莊的水生態(tài)環(huán)境，同時(shí)結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)需要，更加注重生態(tài)、景觀、親水效果，使人水更加和諧。工程總體布局為護(hù)岸與疏浚相結(jié)合，即在岸坡整治同時(shí)，對(duì)淤積的河床進(jìn)行必要的清理疏浚，加大其過流能力。

2 中小河流治理工程的總體布置分析

2.1 岸坡整治工程的總體布置

本工程區(qū)域內(nèi)的河流均為山區(qū)性河流，山高、坡陡、彎多、彎急，加上人類活動(dòng)的影響、暴雨的沖刷，造成局部河岸多處出現(xiàn)崩塌的危險(xiǎn)，對(duì)防洪安全造成較大的不利影響。經(jīng)實(shí)地調(diào)查，崩岸危險(xiǎn)主要有如下幾種情況：第一，局部地區(qū)地形起伏大，河道拐彎急，洪水常年沖刷，造成崩岸危險(xiǎn)。第二，局部地區(qū)人類活動(dòng)影響，植被差、坡度大，造成崩岸危險(xiǎn)。第三，支流與干流交匯處，夾角大，支流洪水對(duì)匯合口附近的河岸存在沖刷崩塌的威脅。 本次工程的險(xiǎn)段護(hù)岸范圍為：對(duì)各河流兩岸沖刷較嚴(yán)重及岸坡較松散的河段進(jìn)行護(hù)岸處理，本工程護(hù)岸總長7.91 km。

2.2 河道疏浚工程的總體布置

本工程區(qū)域內(nèi)的河流上游均為山區(qū)，森林茂密，植被良好，水土流失現(xiàn)象不嚴(yán)重。但是各河流中下游人類活動(dòng)較為頻繁，植被一般，有一定的水土流失。由于上游山高、坡陡，加之上下游人類活動(dòng)的影響，造成中下游河床多處淤堵，對(duì)防洪安全造成較大的不利影響。經(jīng)實(shí)地調(diào)查，河道淤堵主要有如下幾種情況：第一，河床中泥沙淤積，形成沙丘小島，堵塞河床。第二，部分河道斷面過窄。第三，農(nóng)村河段生活、建筑垃圾堆積，造成河床堵水。通過局部河道疏浚清淤，可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大河道過水?dāng)嗝?，減輕河床淤堵對(duì)河道防洪安全的不利影響。河道疏浚以穩(wěn)定中水河槽為主，滿足通過河道造床流量要求。在本工程中，設(shè)定疏浚段樁號(hào)為K3+170～K6+710。

3 中小河流治理工程的展開要點(diǎn)探究

3.1 岸坡整治工程的設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)

3.1.1 布置原則

在本次岸坡整治工程中，優(yōu)先選用復(fù)式斷面；針對(duì)已有護(hù)坡的區(qū)域，在充分對(duì)現(xiàn)有護(hù)坡材料進(jìn)行利用的基礎(chǔ)上，推行修補(bǔ)加固施工；對(duì)于堤身受水流沖刷較嚴(yán)重的，應(yīng)盡量采用生態(tài)型硬護(hù)坡。對(duì)迎流頂沖、急流傍岸的河段、陡岸，宜優(yōu)先采用平順護(hù)岸固腳，以穩(wěn)定現(xiàn)有河勢。平順護(hù)岸可根據(jù)河流沖刷情況主要采用水上坡式護(hù)岸等型式；如果工程施工的地形條件或是河道兩岸現(xiàn)有建筑物會(huì)對(duì)岸坡整治施工造成一定影響，那么可以選用墻式護(hù)岸的模式。

本次設(shè)計(jì)岸坡治理總體思路為：主要以生態(tài)護(hù)坡為主的整治方式，盡可能還原河道原本面目。對(duì)現(xiàn)有河岸護(hù)坡能利用的，要進(jìn)行改造加固，達(dá)到使用功能，部分岸坡原有樹木較多，施工時(shí)注意盡量不要破壞。

3.1.2 護(hù)岸結(jié)構(gòu)與材料要求

在選擇護(hù)岸施工材料的過程中，應(yīng)當(dāng)盡可能選取本地材料，并在保證穩(wěn)定性與抗沖刷性達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，把握護(hù)岸材料的生態(tài)性與環(huán)保性，以此營造出更為優(yōu)質(zhì)的河道環(huán)境，提升河道生態(tài)生物多樣水平。除上述要求之外，在進(jìn)行河岸施工材料的選取時(shí)，還要著重把握以下要點(diǎn)：擁有較好的透水透氣性，孔隙數(shù)量較多；生態(tài)友好，能夠?yàn)槎喾N生物的生存、生長與繁衍提供支持；可以更好適應(yīng)河床的變形現(xiàn)象。

3.1.3 護(hù)岸形式結(jié)構(gòu)的選取

在選取護(hù)岸形式結(jié)構(gòu)的過程中，需要著重以“生態(tài)護(hù)岸”“利用當(dāng)?shù)夭牧稀睘橹饕瓌t，結(jié)合對(duì)工程成本的考量，完成對(duì)不同河段護(hù)岸形式的選擇。目前，常用的河道護(hù)岸形式結(jié)構(gòu)如下所示：

(1)C20埋石混凝土擋墻護(hù)岸。該護(hù)岸結(jié)構(gòu)更適用于較陡的岸坡區(qū)域，促使岸坡穩(wěn)定性大幅提升，不會(huì)對(duì)河道進(jìn)行占用，但是不適合在邊坡平緩地形中引入。

(2)混凝土擋墻。該護(hù)岸結(jié)構(gòu)更適用于有著較高抗沖刷要求的岸坡區(qū)域，防沖刷效果更為理想，但是成本偏高[1]。

(3)漿砌石擋墻。該護(hù)岸結(jié)構(gòu)更適用于存在密集人群的岸坡區(qū)域，或是需要著重保護(hù)的河段范圍內(nèi)，防沖刷效果更為理想，且使用年限相對(duì)較長。

(4)混凝土護(hù)岸。該護(hù)岸結(jié)構(gòu)更適用于有著較高抗沖刷要求的岸坡區(qū)域，防沖刷效果更為理想，但是成本偏高，整體表現(xiàn)出的穩(wěn)定性較差。

(5)干砌石護(hù)岸。該護(hù)岸結(jié)構(gòu)更適用于沖刷強(qiáng)度偏高的岸坡區(qū)域，防沖刷效果以及生態(tài)透水性更為理想，但是整體表現(xiàn)出的穩(wěn)定性較差。

(6)格賓石籠護(hù)岸。該護(hù)岸結(jié)構(gòu)的適用范圍更廣，有著較好的防護(hù)效果，不會(huì)對(duì)河道進(jìn)行占用，但是成本偏高。

(7)框格草皮護(hù)坡。該護(hù)岸結(jié)構(gòu)更適用于有著較高抗沖刷要求的土質(zhì)岸坡區(qū)域，防沖刷效果更為理想，但是成本以及施工難度偏高[2]。

(8)生態(tài)魚槽磚。該護(hù)岸結(jié)構(gòu)更適用于邊坡平緩地形區(qū)域內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原有岸坡植被的保存與保護(hù)，成本偏低且生態(tài)效果更加理想，但是整體表現(xiàn)出的穩(wěn)定性較差。

3.1.4 護(hù)岸設(shè)計(jì)

本次工程治理河流均屬典型的山區(qū)河流，洪水發(fā)生時(shí)流量大、流速大、水位高，為保證岸坡穩(wěn)定、行洪通暢，經(jīng)綜合對(duì)比各種護(hù)岸的抗沖刷能力、造價(jià)、施工難易、對(duì)生態(tài)的影響、美觀效果及岸坡現(xiàn)狀等因素，同時(shí)考慮護(hù)岸下部護(hù)腳結(jié)構(gòu)位于水下，經(jīng)常受水流的沖擊和淘刷，需要適應(yīng)水下岸坡和河床的變化問題。本工程生態(tài)治理段護(hù)岸選用混凝土護(hù)腳+生態(tài)護(hù)坡型式，生態(tài)護(hù)坡頂高程護(hù)到常水位以上50 cm左右的位置，常水位以上因?yàn)闆]有經(jīng)常被水浸淹，為了節(jié)約投資，又能保護(hù)岸坡，所以采用常規(guī)的草皮護(hù)坡；防沖刷段護(hù)岸選用混凝土擋墻+草皮護(hù)坡。

第一，生態(tài)治理段。采用生態(tài)護(hù)坡(生態(tài)護(hù)坡典型斷面圖如圖1所示)的樁號(hào)主要包括：左岸K0+000～K0+555、左岸K0+606～K0+910、左岸K2+419～K2+793、左岸K3+823～K6+650、右岸K0+000～K0+835、右岸K0+840～K1+950、右岸K1+955～K2+440、右岸K2+444～K3+690。

圖1 生態(tài)護(hù)坡典型斷面圖(單位：mm)

第二，防沖刷段。左岸 K3+070～K3+213護(hù)岸段(包括支流處37.7 m擋墻)，混凝土擋墻高 2.1 m，頂寬0.5 m，底座高0.6 m，前坡比為1∶0.5，后坡比為1∶0.3。該段由于水流沖刷，河槽嚴(yán)重偏離，導(dǎo)致原有水陂無法引水灌溉。

3.1.5 裁彎取直設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)狀河道情況及葛坳鄉(xiāng)的長遠(yuǎn)發(fā)展和規(guī)劃，為確保汛期過水順暢及河道兩岸岸坡、建筑物的安全，本次設(shè)計(jì)對(duì)河道樁號(hào)K3+100～K3+213進(jìn)行改河設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)圖如圖2所示。將偏離河槽改回原河道，將偏離河槽回填至左岸現(xiàn)狀高程并對(duì)水陂前淤積進(jìn)行清理?，F(xiàn)狀葛坳河樁號(hào)K3+213處轉(zhuǎn)角彎度將近90°，由于水陂的阻水加之岸坡未做加固處理，左岸沖刷嚴(yán)重，導(dǎo)致主河槽偏離嚴(yán)重，原有的王陂水陂不能起到引水作用。本次設(shè)計(jì)保護(hù)了左岸居民住房及438縣道的安全，使該水陂恢復(fù)引水灌溉功能。

圖2 裁彎取直部位設(shè)計(jì)圖(K3+070～K3+213)

3.1.6 穩(wěn)定計(jì)算

依托《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—2013)中的相關(guān)要求展開對(duì)K2+500斷面的岸坡穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算公式(1)如下所示：

K=[W3sinα3+W3cosα3tanα3+ctα3/sinα3+P2sin(α2+α3)]/P2cos(α2+α3)

P1=KW1sinα1-fW1cosα1

P2=KW2sinα2+KP1cos(α1-α2)-

W2cosα2tanφ-ct/sinα2-P1sin(α1-α2)tanφ

(1)

式中：K為抗滑安全系數(shù)；W3為基礎(chǔ)滑動(dòng)體BCD重量，kN；α1、α2、α3為滑動(dòng)面FA、AB、BC與水平面的夾角，(°)；c為基礎(chǔ)土的黏聚力，kN/m2；t為滑動(dòng)深度，m；P2為滑動(dòng)體ABD沿滑動(dòng)面AB方向的下滑力，kN；P1為滑動(dòng)體GEAF沿滑動(dòng)面FA方向的下滑力，kN；W1為護(hù)坡體重量，kN；f為護(hù)坡與土坡的摩擦系數(shù)；W2為基礎(chǔ)滑動(dòng)體ABD重量，kN；φ為基礎(chǔ)土的內(nèi)摩擦角，(°)。

結(jié)構(gòu)圖見圖3。帶入實(shí)際數(shù)據(jù)，本工程中獲取到的岸坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果(斷面樁號(hào)為K2+500，計(jì)算工況為常水位)如下所示：左岸岸坡的安全系數(shù)為2.01，規(guī)定允許的最小安全系數(shù)為1.20，證實(shí)設(shè)計(jì)符合要求；右岸岸坡的安全系數(shù)為1.97，規(guī)定允許的最小安全系數(shù)為1.2，證實(shí)設(shè)計(jì)符合要求[3]。

圖3 邊坡整體滑動(dòng)計(jì)算結(jié)構(gòu)圖

在此基礎(chǔ)上，本工程設(shè)計(jì)與施工中還進(jìn)一步落實(shí)了擋墻穩(wěn)定性計(jì)算，實(shí)踐中，主要參考《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 379—2007)中的相關(guān)要求展開對(duì)K3+100斷面的擋墻穩(wěn)定計(jì)算，得到的計(jì)算結(jié)果如下所示：

在完建期，抗滑安全系數(shù)的計(jì)算值為2.04，規(guī)定允許的最小安全系數(shù)為1.15，證實(shí)設(shè)計(jì)符合要求；抗傾覆安全系數(shù)的計(jì)算值為1.92，規(guī)定允許的最小安全系數(shù)為1.20，證實(shí)設(shè)計(jì)符合要求。

在施工期，抗滑安全系數(shù)的計(jì)算值為1.98，規(guī)定允許的最小安全系數(shù)為1.05，證實(shí)設(shè)計(jì)符合要求；抗傾覆安全系數(shù)的計(jì)算值為1.85，規(guī)定允許的最小安全系數(shù)為1.05，證實(shí)設(shè)計(jì)符合要求。

3.2 河道疏浚工程的設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)

3.2.1 設(shè)計(jì)原則

(1)方案內(nèi)容可以實(shí)現(xiàn)對(duì)河道過水能力以及生態(tài)功能的有效恢復(fù)，并賦予河道更強(qiáng)的景觀功能。

(2)集中連片。

(3)完成疏浚后，河底高程與上級(jí)骨干河道的河底高程可以實(shí)現(xiàn)無縫銜接。

3.2.2 治理方案

本工程中河道疏浚范圍為K3+717～K6+710，本次治理河段為山區(qū)型河流，受農(nóng)田、民房、陂壩及兩岸道路束窄影響，河床底寬一般為6～20 m。為提高河流行洪能力，工程對(duì)治理范圍內(nèi)淤積嚴(yán)重的河道進(jìn)行清淤疏浚。河道清淤疏浚維護(hù)河道原生態(tài)河貌，在保證原有治理河道比降基礎(chǔ)上，河道疏浚與鄉(xiāng)鎮(zhèn)防洪、河道綜合整治相結(jié)合，清淤、清除水下障礙物等工程措施，增大河流的泄沙能力，減輕河道的淤積速率，確保防洪安全，以恢復(fù)性疏浚為主要目標(biāo)，完成河道整治，河道實(shí)現(xiàn)“流暢”的治理目標(biāo)[4]。

設(shè)定梯形斷面為本工程的清淤斷面，將兩側(cè)坡度維持在1∶2；在遭遇河岸相對(duì)較緩或是較陡的位置可以落實(shí)對(duì)坡度的適當(dāng)調(diào)整；同時(shí)，要求在切實(shí)保證足過洪的基礎(chǔ)上設(shè)置底寬，并盡可能體現(xiàn)出對(duì)河道原本寬度的維護(hù)。工程的疏浚段總長為2.954 km，計(jì)算工程量為4575 m3，詳見表1。

表1 河道疏浚

4 結(jié) 語

河道治理工程在當(dāng)前受到更多關(guān)注，治理成效也與社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間有著較高的關(guān)聯(lián)性，因此必須要持續(xù)強(qiáng)化對(duì)河道治理工程的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量的把控，重點(diǎn)推行岸坡整治以及河道疏浚，恢復(fù)并提升中小河流的過流能力，并促使人水更加和諧。