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        沂江城上段河道治理工程護(hù)岸設(shè)計(jì)分析

        2023-01-17 10:24:28宋明華趙小軍
        水利科學(xué)與寒區(qū)工程 2022年12期
        關(guān)鍵詞:干砌石砌石護(hù)岸

        宋明華,趙小軍

        (1.江西省吉安市新干縣應(yīng)急管理局,江西 吉安 331300; 2.江西省宜春市樟樹市水利局,江西 宜春 331200)

        1 工程概況

        新干縣沂江河城上段中小河流治理工程位于新干縣城上鄉(xiāng)境內(nèi),上游起于河陂村,下游止于大坑村附近,治理河道總長(zhǎng)20.000 km,其中沂江河城上段長(zhǎng)13.455 km,江上水支流長(zhǎng)5.260 km,七琴水支流長(zhǎng)1.285 km。現(xiàn)狀河道存在的主要問題為河道岸坡陡峭、濕滑,岸坡抗河水沖刷能力弱,幾乎無法抵抗。設(shè)計(jì)兩岸新建護(hù)岸總長(zhǎng)16.272 km,其中新建干砌石護(hù)坡長(zhǎng)3.372 km,新建漿砌石擋墻護(hù)岸長(zhǎng)2.975 km,新建混凝土預(yù)制塊護(hù)坡長(zhǎng)4.220 km,新建聯(lián)鎖式混凝土生態(tài)護(hù)坡4.205 km,新建生態(tài)擋墻護(hù)岸1.500 km。

        工程防護(hù)區(qū)面積約為2.55 km2,保護(hù)人口多達(dá)0.6萬人,保護(hù)耕地300 hm2。

        2 護(hù)岸工程設(shè)計(jì)

        2.1 漿砌石擋墻護(hù)岸

        本工程在河岸旁、濱河公路段、水流湍急的地區(qū)、橋梁的上下游部分和傍河房屋密集段。沂江屬我國(guó)境內(nèi)江河支流,一旦產(chǎn)生水災(zāi),其水流速度快、水平面上漲迅速、洪水沖擊力強(qiáng)。為了防止水流不斷沖刷河堤岸腳,就要采取特殊的漿砌石擋墻齒腳護(hù)岸,以此來減少河水造成的危害。

        該段河道坡降大,且屬于迎流頂沖段和崩岸段,比鄰公路無法削坡。結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧?、地形地貌、氣候天氣等條件,采用漿砌石重力式擋墻護(hù)岸,斷面型式分別是直立式擋墻和仰斜式擋墻。直立式擋墻頂寬大約0.5 m,背水面坡比為1∶0.3,墻高3.0 m左右,基礎(chǔ)持力層為砂卵石層,深入河床沖刷線以下1.0 m,每隔10.0 m設(shè)置一沉降縫,縫內(nèi)填閉孔泡沫板;仰斜式擋墻頂寬0.5 m,迎水面坡比1∶0.5,背水面坡比為1∶0.3,墻高3.0 m左右,基礎(chǔ)持力層為砂卵石層,深入河床沖刷線以下1.0 m,每10.0 m設(shè)一沉降縫,縫內(nèi)填閉孔泡沫板[1-3]。

        2.2 混凝土預(yù)制塊護(hù)坡

        對(duì)邊坡較緩且靠近村莊的河岸采用混凝土預(yù)制塊護(hù)坡,能夠有效地減少災(zāi)害的產(chǎn)生。 混凝土預(yù)制塊采用六角形,邊長(zhǎng)30 cm,其混凝土標(biāo)號(hào)為C15。

        經(jīng)計(jì)算混凝土預(yù)制塊護(hù)坡厚度t=9.1 cm,參考類似工程在15 cm左右,預(yù)制塊厚度取0.1 m,混凝土預(yù)制塊下設(shè)墊層,由卵石、砂石等材料組建而成,厚0.1 m[1]。

        對(duì)河道坡降小的迎流頂沖段和崩岸段、岸坡較緩且地質(zhì)條件較好的河岸,采用C15混凝土齒墻上接混凝土預(yù)制塊護(hù)坡,C15混凝土齒墻頂高程與河床設(shè)計(jì)高程保持一致,齒墻頂寬50 cm,高80 cm,墻頂以上接厚10 cm的混凝土預(yù)制塊護(hù)坡,預(yù)制塊護(hù)坡底下設(shè)10 cm厚砂礫料墊層,護(hù)坡坡比為1∶1.5,坡頂為寬80 cm的混凝土壓頂,護(hù)坡頂部高程與河岸高程相同,要保證其處在同一水平面上。

        2.3 干砌石護(hù)坡

        對(duì)迎流頂沖河岸和地質(zhì)條件較差的河岸采用干砌石護(hù)坡。

        沂江河蜿蜒曲折,水流沖擊力大,水流量也較高,在河道凹岸,形成迎流頂沖。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與實(shí)際分析,沂江河兩岸共有22個(gè)迎流頂沖險(xiǎn)段,長(zhǎng)度共有3372 m。護(hù)坡塊石須選用完整、無裂痕、無裂縫、無風(fēng)化的石塊進(jìn)行護(hù)坡,經(jīng)計(jì)算以及參考類似工程,干砌石護(hù)坡的厚度選用0.4 m,下設(shè)砂卵石墊層,墊層厚10 cm。

        對(duì)河道坡降小的迎流頂沖段和崩岸段、岸坡較緩且地質(zhì)條件較差的河岸采用C15混凝土齒墻上接干砌石護(hù)坡,C15混凝土齒墻頂高程要與河床設(shè)計(jì)高程保持一致,齒墻頂寬50 cm,底寬86 cm,高約1 m,墻頂以上接厚40 cm的干砌石護(hù)坡,干砌石護(hù)坡底下設(shè)厚10 cm砂礫料墊層,護(hù)坡坡比為1∶1.5,坡頂為寬75 cm厚10 cm的混凝土壓頂,護(hù)坡頂部高程與河岸高程持平,并盡量保持在同一水平面上。

        2.4 聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡

        對(duì)河道坡降小的迎流頂沖段和崩岸段、岸坡較緩且有景觀要求的村莊或果園河段,采取聯(lián)鎖式混凝土生態(tài)護(hù)坡型式進(jìn)行處理。河岸采用C15混凝土齒墻上接聯(lián)鎖式混凝土砌塊護(hù)坡處理,C15混凝土齒墻頂高程與河床設(shè)計(jì)高程持平,齒墻頂寬0.5 m,底寬0.6 m,高0.8 m。常水位以下采用實(shí)心混凝土塊,常水位以上采用空心混凝土塊鋪筑,空心混凝土塊內(nèi)可鋪筑植物或撒草籽[2]。聯(lián)鎖式混凝土砌塊下設(shè)一層土工布,護(hù)坡坡比為1∶1.5,坡頂為50 cm寬10 cm厚混凝土壓頂,護(hù)坡頂部高程與河岸高程持平,并盡量保持在同一高度上。

        2.5 生態(tài)擋墻護(hù)岸

        對(duì)河道經(jīng)過城上鄉(xiāng)鎮(zhèn)段比鄰建筑物無法削坡、且有景觀要求的河段考慮采用生態(tài)擋土墻護(hù)岸,在增強(qiáng)河岸穩(wěn)定性的同時(shí),也提高了生態(tài)觀賞性。

        生態(tài)擋土墻頂寬0.4 m,迎水面坡比1∶0.15,墻高3.0 m,砂卵石層為其基本持力層,深入河床沖刷線以下80 cm,生態(tài)擋土墻混凝土基礎(chǔ)和壓頂每20 m設(shè)一條分縫,縫寬20 mm,閉孔泡沫板塞縫,與擋土墻支護(hù)柱交錯(cuò)設(shè)置。砌塊背水面常水位以下采用厚30 cm良好級(jí)配碎石鋪筑,碎石粒徑5~40 mm;常水位以上采用厚30 cm良好級(jí)配碎石(粒徑5~40 mm)+黏土混合料。配比為良好級(jí)配碎石∶黏土=6∶4。墻后每隔60 cm高鋪設(shè)一層土工格柵,鋪設(shè)寬度為0.8倍擋墻高度,墻后填土必須分層回填壓實(shí),每層厚度≤30 cm。生態(tài)型擋墻砌塊標(biāo)準(zhǔn)直面型,外形尺寸458 mm×305 mm×200 mm,單塊重量40 kg。生態(tài)景觀塊連接件材質(zhì)為玻璃纖維插銷,土工格柵雙向抗拉強(qiáng)度≥50 kN/m2,格柵前端通過玻璃纖維插銷和砌塊固定[3]。生態(tài)擋墻于常水位之上區(qū)域應(yīng)設(shè)計(jì)綠化配套方案。

        3 邊坡穩(wěn)定計(jì)算分析

        堤防整體抗滑穩(wěn)定計(jì)算采用瑞典圓弧滑動(dòng)法。選擇樁號(hào)YK6+700、YK4+400、YK5+800斷面進(jìn)行計(jì)算,如圖1~圖6。設(shè)計(jì)斷面邊坡整體穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見表1。

        表1 邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

        從表1可以看出,整體的抗滑穩(wěn)定性滿足要求。

        圖1 YK6+700段岸坡施工期穩(wěn)定計(jì)算成果

        圖2 YK6+700段岸坡高水位穩(wěn)定計(jì)算成果

        圖3 YK4+400段岸坡施工期穩(wěn)定計(jì)算成果

        圖4 YK4+400段岸坡高水位穩(wěn)定計(jì)算成果

        圖5 YK5+800段岸坡施工期穩(wěn)定計(jì)算成果

        圖6 YK5+800段岸坡高水位穩(wěn)定計(jì)算成果

        4 漿砌石擋墻穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算

        4.1 計(jì)算工況

        (1)工況1。施工期完成建造情況,墻前無水,無任何情況產(chǎn)生。

        (2)工況2。常水位的運(yùn)行情況,墻前為常水位,沒有高過其他水位高程。

        (3)工況3。設(shè)計(jì)洪水運(yùn)用情況,墻前為設(shè)計(jì)水位。

        4.2 計(jì)算斷面

        選取最大的斷面進(jìn)行計(jì)算,本次選取的計(jì)算斷面簡(jiǎn)圖如圖7。

        圖7 漿砌石擋墻穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算(單位:mm)

        4.3 計(jì)算成果

        計(jì)算結(jié)果見表2、表3。

        根據(jù)表3,不同形式的漿砌石擋墻在不同工況抗滑、抗傾及基底應(yīng)力計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

        表2 荷載組合

        表3 漿砌石擋墻穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算成果表

        5 結(jié) 語

        新干縣沂江河城上段中小河流治理工程針對(duì)河道岸坡現(xiàn)狀不同險(xiǎn)情分別采取不同的護(hù)岸型式。對(duì)河道迎流頂沖段和崩岸段,且比鄰公路無法削坡的河段,采用漿砌石擋墻護(hù)岸;對(duì)岸坡較緩靠近村莊的河段采取混凝土預(yù)制塊護(hù)坡;對(duì)迎流頂沖河岸和地質(zhì)條件較差的河岸采用干砌石護(hù)坡;對(duì)河道坡降小的迎流頂沖段和崩岸段、岸坡較緩且有景觀要求的村莊或果園河段,采取聯(lián)鎖式混凝土生態(tài)護(hù)坡。對(duì)城上鄉(xiāng)比鄰建筑物無法削坡,且有景觀要求的河段采用生態(tài)擋土墻護(hù)岸。

        本文根據(jù)工程實(shí)際情況,因地制宜,對(duì)河道岸坡分段治理,既沒有摒棄傳統(tǒng)的硬質(zhì)護(hù)岸,又采用了生態(tài)護(hù)岸,對(duì)迎流頂沖、岸坡失穩(wěn)等關(guān)鍵部位采用漿砌石擋墻護(hù)岸;對(duì)靠近鄉(xiāng)鎮(zhèn)或村莊等有景觀要求的河段岸坡積極推廣采用連鎖塊混凝土生態(tài)護(hù)坡或生態(tài)擋墻護(hù)岸,兼具防洪與改善生態(tài)美化環(huán)境功能。工程完工后將極大提高新干縣城上鄉(xiāng)的防洪標(biāo)準(zhǔn),為城上鄉(xiāng)人民生命財(cái)產(chǎn)安全提供可靠的保障。

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