鄭帥

（上海宏波工程咨詢管理有限公司，上海 201799）

1 河道現(xiàn)狀

黃河干流上游段從青海省久治縣門堂鄉(xiāng)流入瑪曲境內(nèi)，依次流經(jīng)瑪曲縣木西合鄉(xiāng)、阿萬(wàn)倉(cāng)鄉(xiāng)、齊哈瑪鄉(xiāng)、采日瑪鄉(xiāng)、曼日瑪鄉(xiāng)、河曲馬場(chǎng)、尼瑪鎮(zhèn)、歐拉鄉(xiāng)、歐拉秀瑪鄉(xiāng)，境內(nèi)河長(zhǎng)433.000 km。木西合河段及尼瑪鎮(zhèn)～歐拉秀瑪河段屬蜿蜒型河段，河道寬110.0～800.0 m；阿萬(wàn)倉(cāng)河段屬游蕩型河段，河道寬1 600.0～3 200.0 m；齊哈瑪、采日瑪河段屬過(guò)渡型、游蕩型河段，河道寬180.0～2 600.0 m；曼日瑪河段、河曲馬場(chǎng)河段屬過(guò)渡型河段，河道寬490.0～1 500.0 m；阿萬(wàn)倉(cāng)鄉(xiāng)段河道汊流眾多，黃河主流游蕩不定，遷徙無(wú)常，草場(chǎng)沖毀坍塌嚴(yán)重，其余河段沿岸為牧民草場(chǎng)，草場(chǎng)沖刷坍塌嚴(yán)重。黃河干流甘南州治理河段已建防洪工程4處，其中阿萬(wàn)倉(cāng)境內(nèi)3處，當(dāng)?shù)啬撩褡曰I資金修建鉛絲塊石護(hù)岸、砂土堤防、混凝土堤防共約800.0 m；采日瑪鄉(xiāng)境內(nèi)1處漿砌石護(hù)岸，位于采日瑪鄉(xiāng)采日瑪寺院處，護(hù)岸長(zhǎng)約30.0 m。上述現(xiàn)狀堤防、護(hù)岸均無(wú)設(shè)計(jì)，為牧民自建的防洪工程，工程護(hù)腳均不滿足沖刷要求，且為零星點(diǎn)防護(hù)，洪水來(lái)臨時(shí)，草場(chǎng)依然被洪水沖刷坍塌嚴(yán)重。

2 護(hù)坡及護(hù)岸技術(shù)比選

2.1 護(hù)岸線布置原則

護(hù)岸線布置應(yīng)遵循原則：1）防護(hù)工程以沿河道凹岸布置為主，布置在岸坡經(jīng)常受沖刷的河段，防止沿岸進(jìn)一步坍塌，凸岸一般不采取工程措施，保持原有的河道形態(tài)；灘岸平緩、河勢(shì)穩(wěn)定、不受沖刷的河段不納入治理范圍。2）護(hù)岸線盡量隨坡就勢(shì)平順布置，與洪水流向、現(xiàn)狀水邊線基本平行。3）盡可能避開現(xiàn)有林草、灌木等植被區(qū)域，同時(shí)要求施工時(shí)加以保護(hù)，維持現(xiàn)有生態(tài)資源。4）在最大限度減少征地的同時(shí)，保護(hù)岸坎上部已經(jīng)形成的耕地、林地和村路等。5）護(hù)岸工程原則上不修建防汛道路，可在盡量利用現(xiàn)有道路的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程施工修建必要的進(jìn)場(chǎng)道路。

2.2 初步比選

護(hù)坡及護(hù)岸形式的選擇應(yīng)根據(jù)風(fēng)浪、水流、地質(zhì)、地形、施工條件、運(yùn)用要求等因素綜合比選確定。護(hù)岸工程可選擇的形式有坡式、壩式及墻式護(hù)岸[1]。根據(jù)選擇原則，適宜該工程的護(hù)岸形式有坡式護(hù)岸和墻式護(hù)岸，部分河段現(xiàn)狀岸坡較陡或不宜采用貼坡防護(hù)形式時(shí)，則采用仰斜式防護(hù)形式。

2.3 技術(shù)方案比選

根據(jù)該河段當(dāng)?shù)亟ú那闆r及該區(qū)域已建工程經(jīng)驗(yàn)，擬定4種護(hù)岸形式及結(jié)構(gòu)方案，見(jiàn)表1。下部護(hù)腳部分的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)岸坡地形地質(zhì)情況、水流條件和材料來(lái)源，采用拋石和石籠[2]。本文根據(jù)選定的護(hù)岸形式及護(hù)岸結(jié)構(gòu)，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選。

1）投資比選

考慮護(hù)坡施工因素及已建護(hù)岸工程經(jīng)驗(yàn)，方案一現(xiàn)澆混凝土護(hù)面的厚度為0.2～0.3 m[3]，方案二漿砌石護(hù)面的厚度采用0.4～0.6 m，方案三、方案四干砌塊石及格賓網(wǎng)石籠護(hù)面厚度為0.4 m。4種方案工程量、投資情況比較見(jiàn)表1。

表1 新建護(hù)岸工程量投資比較表

2）方案綜合性能比較

從施工難度、運(yùn)行等綜合性能方面對(duì)4種方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的綜合分析比較，其優(yōu)缺點(diǎn)如下。

方案一：優(yōu)點(diǎn)是整體性及剛性較好，護(hù)坡經(jīng)久耐用。缺點(diǎn)是施工難度較大，對(duì)地基穩(wěn)定性和承載力要求高，透水性較差，水下基礎(chǔ)施工混凝土澆筑時(shí)需修筑圍堰，施工導(dǎo)流難度大，臨時(shí)工程投資較高；低溫季節(jié)受外界氣溫影響大，不利于施工，總工期較長(zhǎng)；低溫季節(jié)不宜施工，單位造價(jià)較高，混凝土屬硬性材料，受基礎(chǔ)變形影響大，容易出現(xiàn)裂縫。

方案二：優(yōu)點(diǎn)是整體性及剛性較好。缺點(diǎn)是柔性、變形能力、透水性較差，要求有一定的施工技術(shù)水平，施工難度較大，質(zhì)量較難控制。水下施工時(shí)需修筑圍堰，臨時(shí)工程投資較高。低溫季節(jié)不宜施工，單位造價(jià)高，屬硬性材料，受基礎(chǔ)變形影響大，容易出現(xiàn)裂縫，適應(yīng)地基變形能力差，造成沖刷破壞后不易補(bǔ)救。

方案三：優(yōu)點(diǎn)是主體建筑工程單位造價(jià)較低，施工操作技術(shù)簡(jiǎn)單，不用支模等復(fù)雜工序；水下干砌塊石施工時(shí)可采取拋填，不需修筑圍堰。缺點(diǎn)是質(zhì)量較難控制，整體性較差，極易產(chǎn)生跨塌等破壞。

方案四：優(yōu)點(diǎn)是格賓石籠護(hù)坡柔性好，對(duì)地基變形適應(yīng)性強(qiáng)，后期很少發(fā)生跨塌、斷裂等破壞；護(hù)坡透水性較好；護(hù)坡表面較大的空隙利于植被的生長(zhǎng)；施工簡(jiǎn)單，對(duì)施工技術(shù)要求不高，后期一旦破損，容易維修且造價(jià)較低。缺點(diǎn)是格賓網(wǎng)制作要求高，需要專業(yè)廠家[4]。

通過(guò)對(duì)以上4種護(hù)岸結(jié)構(gòu)、材料的比較，從施工難度、施工進(jìn)度、工程造價(jià)、生態(tài)保護(hù)、環(huán)境美化等方面綜合分析，護(hù)岸結(jié)構(gòu)、材料初設(shè)推薦選用格賓網(wǎng)石籠護(hù)坡+拋石護(hù)腳。

3 新建護(hù)岸典型設(shè)計(jì)

該河段治理河道長(zhǎng)94.900 km，涉及齊哈瑪鄉(xiāng)、采日瑪鄉(xiāng)、曼日瑪鄉(xiāng)、河曲馬場(chǎng)、歐拉鄉(xiāng)、尼瑪鎮(zhèn)等4鄉(xiāng)1鎮(zhèn)1場(chǎng)。新建護(hù)岸91.166 km，左岸新建護(hù)岸70.007 km，右岸新建護(hù)岸21.159 km，劃分治理段落32個(gè)，布置護(hù)岸53處。

3.1 典型設(shè)計(jì)

該河段坡式護(hù)岸分為上部護(hù)坡和下部護(hù)腳兩個(gè)部分，以設(shè)計(jì)枯水平臺(tái)為界。根據(jù)河岸地質(zhì)條件和地下水活動(dòng)情況，上部護(hù)坡采用格賓網(wǎng)石籠護(hù)坡。護(hù)岸工程頂高程采用10年一遇洪水位加0.5 m超高，但地面高程低于護(hù)岸頂高程時(shí)，護(hù)至原地面即可，護(hù)岸頂設(shè)0.5 m寬格賓網(wǎng)石籠封頂。護(hù)坡迎水坡坡比1∶2，夯填相對(duì)密度不小于0.6。主流近岸、枯水期岸前無(wú)灘段，落格賓網(wǎng)石籠護(hù)坡厚0.4 m；主流遠(yuǎn)離河岸、枯水期岸前有灘段落，格賓網(wǎng)石籠護(hù)坡厚0.3 m。格賓網(wǎng)石籠與地基土之間設(shè)一層350 g/m2的土工布反濾層。臨河高坎高于護(hù)岸工程頂高程時(shí)，開挖護(hù)岸頂高程以上邊坡至穩(wěn)定邊坡，開挖邊坡1∶1.25；若護(hù)岸頂高程以上坎高大于5.0 m時(shí)，設(shè)置寬度為1.0 m的戧臺(tái)，開挖邊坡及戧臺(tái)表層種植草皮護(hù)坡。

下部護(hù)腳采用拋石護(hù)腳。設(shè)計(jì)枯水位高于護(hù)坡河灘地面線時(shí)，設(shè)置拋填塊石枯水平臺(tái)。采日瑪鄉(xiāng)采日瑪村下段13-1號(hào)段上游河道寬闊，枯水平臺(tái)頂部高于設(shè)計(jì)枯水位0.5 m；下游河道較窄，枯水平臺(tái)頂部高于設(shè)計(jì)枯水位0.8 m。根據(jù)現(xiàn)狀河岸坍塌輕重程度、河道演變狀況及拋石方法，齊哈瑪鄉(xiāng)所有段落、采日瑪鄉(xiāng)采日瑪村上段12-2號(hào)樁號(hào)0+535.43上游段落的岸坎較低，可采用岸坎頂部向河道拋石方法拋筑枯水平臺(tái)，易發(fā)生河岸沖刷坍塌河段枯水平臺(tái)寬2.0 m，其余河段枯水平臺(tái)寬1.5 m；采日瑪鄉(xiāng)其他段落，曼日瑪鄉(xiāng)、河曲馬場(chǎng)、歐拉鄉(xiāng)、尼瑪鎮(zhèn)等段岸坎較高，采用分段沿枯水平臺(tái)縱向進(jìn)占拋石的方法拋筑枯水平臺(tái)，易發(fā)生河岸沖刷坍塌河段的枯水平臺(tái)寬3.5 m，其余河段枯水平臺(tái)寬3.0 m，拋填塊石坡度約為1∶1.5。設(shè)計(jì)枯水位低于護(hù)坡河灘地面線時(shí)，砂礫石層河床段開挖至原地面線以下1.0 m，細(xì)砂層河床段開挖至原地面線以下2.0 m，底部開挖寬度均為0.5 m，開挖邊坡1∶1.5，拋填塊石至原地面線作為拋石護(hù)腳。護(hù)岸典型斷面設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1、圖2。

3.2 護(hù)岸基礎(chǔ)處理

根據(jù)地質(zhì)資料，工程區(qū)護(hù)岸基礎(chǔ)土層主要為第四系全新統(tǒng)的砂礫石、含礫砂及中細(xì)砂，砂礫石層、含礫砂層、中細(xì)砂層允許不沖刷平均流速分別為0.85～1.00，0.65～0.70，0.55～0.58 m/s。由于河道的平均流速大于護(hù)岸基礎(chǔ)土層允許不沖流速，為防止護(hù)腳被洪水沖刷而引起塌陷，坡腳必須采取防護(hù)措施，以保護(hù)護(hù)岸的安全穩(wěn)定。

圖1 護(hù)岸典型斷面設(shè)計(jì)圖（單位：m）

圖2 護(hù)岸典型斷面設(shè)計(jì)圖（單位：m）

表2 黃河干流某河段護(hù)岸沖刷深度計(jì)算表(部分成果)

根據(jù)設(shè)計(jì)洪水與護(hù)岸的關(guān)系、洪峰流速及河床質(zhì)等因素，最終確定各段護(hù)岸的沖刷深度，計(jì)算采用GB 50286-2013《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中平順護(hù)岸沖刷深度計(jì)算公式，局部沖刷深度計(jì)算成果見(jiàn)表2。通過(guò)實(shí)地查勘，調(diào)查各個(gè)險(xiǎn)工處的沖刷深度，結(jié)合初設(shè)計(jì)算的沖刷深度，護(hù)岸基礎(chǔ)采用拋填塊石，當(dāng)施工期（以設(shè)計(jì)枯水位為設(shè)計(jì)參考高程）水位高于護(hù)岸坡腳地面時(shí)，采用水下拋填塊石基礎(chǔ)，并設(shè)置枯水平臺(tái)；當(dāng)施工期水位低于護(hù)岸坡腳地面時(shí)，采用開挖后拋填塊石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深置于沖刷深度以下，砂礫石層河床不小于1.0 m，細(xì)砂層河床段不小于2.0 m。

3.3 高邊坡穩(wěn)定計(jì)算

甘南州瑪曲縣的護(hù)岸工程中，尼瑪鎮(zhèn)薩合村右四段橫1斷面為高達(dá)25.0 m的高邊坡，需對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析計(jì)算。根據(jù)地質(zhì)資料，護(hù)岸開挖邊坡為1∶1.25，高邊坡開挖每5.0 m高度設(shè)1.0 m寬?cǎi)R道，各層巖土物理力學(xué)指標(biāo)值見(jiàn)表3，邊坡穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3。邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算按照GB 50286-2013規(guī)定，在不考慮地震荷載的情況下，計(jì)算方法采用條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普法[5]，計(jì)算軟件采用理正邊坡穩(wěn)定分析軟件中的復(fù)雜土層土坡穩(wěn)定計(jì)算[6]，計(jì)算的安全系數(shù)及各工況允許的安全系數(shù)見(jiàn)表4。從表4看出，邊坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)在計(jì)算工況下均大于規(guī)范允許值，邊坡是穩(wěn)定的。

表3 各層巖土物理力學(xué)指標(biāo)值

表4 最小安全系數(shù)計(jì)算成果表

圖3 邊坡穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖（單位：m）

4 結(jié)語(yǔ)

此次河段整治工程的任務(wù)主要是防洪，通過(guò)修建護(hù)坡及護(hù)岸工程，可以提高沿河兩岸的防洪能力，保障兩岸人民生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。黃河干流上游段治理范圍長(zhǎng)94.900 km，新建護(hù)岸91.166 km，河道護(hù)坡整治于2018年完工，河道整理后進(jìn)一步提高了河道干流段防洪能力，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展意義重大，可為同流域河道整治提供技術(shù)依據(jù)及經(jīng)驗(yàn)參考。