陳 忠，付建利，陳怡寧

(1.德州黃河河務(wù)局，山東 齊河 251100；2.濟南黃河河務(wù)局，山東 濟南 250000)

1 工程概況

某河道河段治理根據(jù)防洪標準不同分為城區(qū)段、鄉(xiāng)鎮(zhèn)段，長度總計75 km，其中城區(qū)段河道長47.5 m，鄉(xiāng)鎮(zhèn)段河道長27.5 m?，F(xiàn)狀城區(qū)段河道存在受水流頂沖、淘刷造成基礎(chǔ)外露或埋置深度不足，防洪堤存在超高不足、達不到百年一遇設(shè)防標準的問題[1]。鄉(xiāng)鎮(zhèn)河道部分河段現(xiàn)狀岸邊居民、耕地分布密集，現(xiàn)狀無任何防洪設(shè)施，每遇洪水沖毀道路、村莊、耕地的現(xiàn)象時有發(fā)生，急需治理防護；部分河段雖經(jīng)過治理，但堤防無法達到10 a一遇的防護標準。本次河道治理根據(jù)防護區(qū)所處各段河勢、地形條件、水情特性、岸坡現(xiàn)狀等，結(jié)合實際情況，城區(qū)段河道治理河道長度為38.71 km，其中新建堤防長度13.795 km，維修加固堤防劃分為67段長度共計41.315 km。鄉(xiāng)鎮(zhèn)段段治理河道長度15.4 km，其中維修加固護岸3.246 km，新建護岸16.068 km。本次河道治理項目主要為堤防與護岸工程，施工項目較為單一，根據(jù)分期設(shè)計洪水成果，進行施工導(dǎo)流方案設(shè)計，為河道施工提供參考依據(jù)。

2 導(dǎo)流標準及方式

2.1 導(dǎo)流標準

2.1.1 城區(qū)段導(dǎo)流標準

河道城區(qū)段堤防工程級別為1級，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，城區(qū)段堤防工程導(dǎo)流建筑物按照10 a一遇洪水標準設(shè)計，Q10%(11-4)max=1 580 m3/s。

2.1.2 農(nóng)防段導(dǎo)流標準

農(nóng)防段防洪治理工程有一段長5.205 km的護岸工程屬庫區(qū)防護，其余均為河道防洪。

1)河道堤防工程防洪導(dǎo)流標準

農(nóng)防段維修加固加高堤防工程級別為5級。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，導(dǎo)流標準選擇5 a一遇洪水重現(xiàn)期。即枯水時段11-4月，相應(yīng)河段枯水期流量為Q20%(11-4月)=1 580 m3/s。

2)庫區(qū)防洪導(dǎo)流標準

對于庫區(qū)防洪，則根據(jù)水庫運行方式確定安排施工時段。水庫庫區(qū)正常運行回水水位1 578.0～1 578.23 m，因此施工導(dǎo)流以此水位為標準安排護岸基礎(chǔ)的施工。

3)設(shè)置枯水平臺護岸段導(dǎo)流標準

對于沿線設(shè)置枯水平臺的護坡段，設(shè)計枯水位為10 a一遇施工期11月～翌年3月的各月平均水位的平均值，因此其施工導(dǎo)流標準為P=10%上述5個月的月平均流量，Q=585 m3/s。河道防洪工程導(dǎo)流標準見表1。

表1 河道防洪工程導(dǎo)流標準表

2.2 導(dǎo)流方式

2.2.1 城區(qū)段導(dǎo)流方式

本工程永久建筑物實施項目主要為堤防與護岸工程，施工項目較為單一，根據(jù)分期設(shè)計洪水成果，基礎(chǔ)施工安排在11-翌年4月，此時段流量較小，水位較低；部分需要導(dǎo)流圍堰圍護段堤防、護岸，則在岸邊側(cè)向圍堰圍護下沿河分段進行施工，分段長度初擬為100～200 m左右，相同地段左、右岸應(yīng)錯開施工[1]。

本工程施工導(dǎo)流水面線采用水流能量方程逐段試算，推求10 a一遇枯水期洪水(11-翌年4月)Q10%(11-4)max=1 580 m3/s水面線，根據(jù)水面線水位及建筑物型式、基礎(chǔ)開挖線地面高程，確定5+000～6+280段、11+000～11+450段和22+150～23+100段共2.68 km需在圍堰的圍護下施工。待治理河道城區(qū)段施工導(dǎo)流特性表見表2。

2.2.2 農(nóng)防段導(dǎo)流方式

農(nóng)防段根據(jù)河道流經(jīng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃分為農(nóng)防一～農(nóng)防三段，導(dǎo)流方式如下：

1)農(nóng)防一段：新建護岸5.205 km，均位于水庫庫區(qū)。該段護岸工程基礎(chǔ)開挖線地面高程基本高于庫區(qū)回水位，少量低于庫區(qū)回水水位的護岸則采用拋填塊石形成枯水平臺，在枯水期完成枯水平臺及洪水位以下格賓網(wǎng)石籠填筑，汛期完成剩余格賓網(wǎng)石籠填筑，因此施工無需設(shè)置圍堰。

2)農(nóng)防二段：維修加固左岸堤防3.246 km，新建護岸2.22 km，支溝治理2條。其中0.39 km的河道治理段需在圍堰的圍護下進行施工。根據(jù)水面線水位及堤底基礎(chǔ)開挖線地面高程確定需圍堰圍護施工的堤段，該段施工需圍堰390 m。

3)農(nóng)防三段：總計新建護岸8.643 km，其中長3.119 km的護岸基礎(chǔ)需在圍堰的圍護下進行施工，其余護岸工程基礎(chǔ)開挖地面線高程高于5 a一遇枯水期(11月-翌年4月)洪水位或為采用拋填形成枯水平臺的結(jié)構(gòu)型式，施工無需圍堰。

堤防、護岸基礎(chǔ)部分施工安排在枯水時段(11月～翌年4月)，在岸邊側(cè)向圍堰圍護下沿河分段進行，分段長度初擬為100～200 m左右，基礎(chǔ)以上部分可在其他時段施工。待治理河道農(nóng)防段施工導(dǎo)流特性見表見表2。

表2 待治理河道城市、農(nóng)防段導(dǎo)流特性表

3 導(dǎo)流建筑物設(shè)計

3.1 圍堰設(shè)計

3.1.1 城區(qū)段

由于待治理河道城區(qū)段沿線土石料匱乏，且河道寬度僅為300～400 m ，不宜采用斷面較大的土石圍堰，因此，本階段選擇較為適宜的鋼板樁圍堰形式，鋼板樁圍堰布置形式見表3。

表3 鋼板樁圍堰布置形式統(tǒng)計表

樁號5+000～6+280段雙層鋼板樁圍堰，全長分為四段，每段長321 m。每層設(shè)4道圍檁，圍檁采用雙根I56a工字鋼，鋼板樁每2 m設(shè)一道豎撐，豎撐采用單根[40a槽鋼；八個轉(zhuǎn)角處設(shè)置腳撐，腳撐采用直徑D=351mm的鋼管；鋼板樁之間采用連接撐，每2 m設(shè)置一道，連接撐為I56a工字鋼；在鋼板樁底端與地面相接處設(shè)置C25砼封底，封底砼尺寸為100×100 cm。樁號11+000～1+450單層鋼板樁圍堰，全長分為兩段，每段長226 m，共設(shè)2道圍檁，樁號22+150～23+100單層鋼板樁圍堰，全長分為三段，每段長320 m，設(shè)1道圍檁，圍檁布置形式同上。

1)最大靜水壓力

本工程圍堰擬定鋼板樁為拉森SP-ⅥL，截面尺寸見圖1。計算采用Midas軟件，其中鋼板樁采用板單元模擬，支撐與圍檁采用梁單元模擬[2]。計算時最大水深分別取7.0 m、4.0 m和1.0 m，鋼板樁所受側(cè)面壓力為靜水壓力，呈三角形分布，單位面積上所受靜水壓力為P=P0+γh。經(jīng)計算，7.0 m、4.0 m和1.0 m深度處鋼板樁所受側(cè)面壓力F分別為68.6 KN、39.2 KN和9.8 KN。

圖1 鋼板樁橫斷面圖(單位：mm)

2)鋼板樁零點以下入土深度的確定

采用等值梁法計算原理[3]，土壓力零點處的支撐反力與該點以下鋼板樁土壓力對樁底的力矩平衡，假設(shè)土壓力零點以下鋼板樁埋深為，建平衡方程：

(1)

式中：Ka為主動土壓力系數(shù)，經(jīng)計算，Ka=0.53；Kp為被動土壓力系數(shù)，經(jīng)計算，Kp=1.9；K為被動土壓力修正系數(shù)，K=1.4；γ為土層重度，γ=16 KN/m3。鋼板樁入土深度經(jīng)計算結(jié)果見表3。

3)鋼板樁及圍囹強度和穩(wěn)定性驗算

鋼板樁及圍囹的強度和穩(wěn)定性驗算采用Midas軟件，城區(qū)段鋼板樁圍堰穩(wěn)定性計算結(jié)果見表4。

表4 城區(qū)段鋼板樁圍堰計算結(jié)果匯總表

3.1.2 待治理河道市農(nóng)防段

表5 待治理河段防洪工程圍堰工程量匯總表

3.2 基坑排水

本工程圍堰基本沿河道岸邊布置，初期排水量較小，后期排水主要排除來自河床滲水、基坑范圍內(nèi)降雨匯水、兩岸地下水及施工廢棄水[4]，采用水泵型號300QGW800-10-37，其功率37 kW，排水能力流量800 m3/h?；优潘笆┕?dǎo)流工程量見表5。

4 結(jié)語

該河道治理工程雖然施工項目較為單一，但由于河道城區(qū)段沿線土石料匱乏，且河道寬度較窄，不宜采用斷面較大的土石圍堰。因此，本文根據(jù)施工導(dǎo)流標準及導(dǎo)流方式，結(jié)合河道治理段各自的特點，城區(qū)段選擇較為適宜的鋼板樁圍堰形式，農(nóng)防段采用常規(guī)土石圍堰，并進行圍堰專項設(shè)計研究，該施工導(dǎo)流方式能有效解決施工圍堰投資過多以及技術(shù)條件復(fù)雜等問題。工程于2020年施工完成，采用的導(dǎo)流方案合理，保證了施工按期完成。