護坡工程在南雜木河道整治中的探討

王秀紅

遼寧省大伙房水庫管理局113007

護坡工程在南雜木河道整治中的探討

王秀紅

遼寧省大伙房水庫管理局113007

通過水面線、堤防沖刷、混凝土護坡面板厚度等計算，對大伙房水庫上游南雜木大橋下游右岸護坡工程在河道整治中的作用進行了復核，從而保證了修建的護坡工程既達到了安全穩定，又節省了工程量，降低了工程投入。

護坡工程；復核計算

1、工程概況

南雜木大橋下游右岸護坡在大伙房水庫上游南雜木大橋下游渾河河道上，地形為河床及漫灘，防洪堤兩側為階地，河床高程128.5～132.5米高程之間，階地在132.0～134.0米高程之間。護坡全長2026米，寬度200余米，為土堤，經多年的河水沖刷和下游采砂，護坡不完整，破損嚴重，局部曾經決口，致使附近的農田被淹，嚴重影響周邊居民生產、生活，不能滿足河道的防洪要求，同時也威脅202國道的安全。

2、設計標準

河流防護對象為渾河流域周邊居民生命財產安全。根據國標《防洪標準》（GB50201-94）一般城鎮，防洪標準為“50～20”年，因在該設計范圍內保護對象位于北雜木村，屬農村段。因此本次設計，確定利用修建堤防來解決河道整治問題，河道防洪標準取下限為20年一遇洪水，工程等級為4等。

修建的堤防堤頂寬度3.0米，堤頂為136～133.2米，坡比1:2，混凝土護坡厚10cm，背水坡為自然土坡，護坡砼為C20，抗凍標號采用F200，齒墻基礎坐落在基巖上，齒墻頂高程為132.5～129.0米，比降為0.175%，與河道比降基本一致。

3、復核計算

3.1 水面線計算

3.1.1 控制斷面水位

本工程位于大伙房水庫回水范圍內，洪水頻率對應的水位采用水庫除險加固的洪水調節成果，洪峰流量采用渾河支流洪峰成果。南雜木護坡運行水位與流量關系見表3-1。

表3-1

3.1.2 水面線計算

公式：Z2+αV22/(2g)= Z1+α V12/(2g)+hf+hj

式中：Z1Z2-上下游計算斷面水位；

hf-沿程水頭損失；hj-局部水頭損失；

α - 修正系數，取α=1。

計算成果見表3-2。

表3-2 p=5%水力計算成果表

3.2 堤防沖刷深度計算

水流平順岸坡產生的沖刷：

hB=hP*[(Vcp/V允)n-1]

由公式：Q=AV，V= Q/A

A=（b+mh）h=[200+2×（132.71-129.00）]×（132.71-129.00）=769.5 m2，

V= Q/A=2140/769.5=2.78 m/s。

查水力學相關資料，選明渠均勻流河底為無黏性土質渠道中砂的最大允許不沖流速為0.50m/s，則

hB=hP*[(Vcp/V允)n-1]=3.71*[(2.78/0.50)1/4-1]=2.0 m

hB——局部沖刷深度（m），從水面算起；

hP——沖刷處的水深（m），以設計水位最大深度代替；

Vcp——平均流速（m/s）；

V允——河床面上允許不沖流速；

n——與防護岸坡在平面上的形狀有關，取n=1/4。

根據挖探坑得知，渠道土壤分布從上至下依次為：細砂、中砂、粗砂、礫石、卵石、漂石、基巖，當水流沖刷至渠底為大卵石時，河底為無黏性土質渠道大卵石的最大允許不沖流速為3.0m/s，則hB=hP*[(Vcp/V允)n-1]=3.71*[(2.78/3.0)1/4-1]<0，水流將不再對渠底造成沖刷。

3.3 齒墻深度確定

經計算得知堤岸順水流沖刷深度最大為2.0m，樁號0+000至0+830斷面河道平順水流，樁號0+830至2+026斷面河道為圓弧段，又由挖探坑得知，樁號0+830至2+026斷面之間基巖深度在1.66～2.80米之間，該段為圓弧斜沖，為安全起見，該部分齒墻挖到基巖，同時滿足抗沖刷的要求。

樁號0+000至0+830斷面之間，從基巖分布走向分析，巖基埋深在2.66～6.46米之間，如選擇齒墻基礎均坐在巖基上，護坡下延，因巖基分布不規則，不好控制護坡線及坡面順暢，挖方量過大，與已形成的護坡銜接也較困難。從渠道土壤分布來看，在埋深2.2至2.5米之間出現有卵石，當水流沖刷至渠底為大卵石時，將不再造成沖刷，從計算得知護坡齒墻應大于2.00m以保證堤岸抗沖刷能力，綜合考慮后，我們選擇齒墻深度為2.2米。

3.4 混凝土面板厚度計算

3.4.1 波高、波周期、波長計算

由風浪要素計算公式計算波高、波周期：

gH/v2=0.13th[0.7(gd/ v2)0.7]th{0.0018(gF/v2)0.45/0.13 th[0.7(gd/ v2)0.7]}

gT/v=13.9(gH/v2)0.5

式中 H—平均波高（m）；

T—平均波周期（s）；

v—計算風速（m/s）；

F—風區長度（m）；

d—水域的平均水深（m）；

g—重力加速度（9.81m/s2）；

計算得H=0.33m, T=2.55s。

查表C.1.3—2得波長L=f(2.55,3.71)=10.08 m。

3.4.2 混凝土面板厚度計算

混凝土板作為土堤護面時，滿足整體穩定所需的護面板厚度按下式計算：

t =nH[r/(rb-r)*L/Bm]1/2

式中 t—混凝土護面板厚度（m）；

n—系數，對開縫板取0.075；

H—計算波高（m）；

rb—混凝土板的重度（KN/m3）；

r—水的重度（KN/m3）；

L—波長（m）；

B—沿斜坡方向的護面板長度（m）；

m—斜坡坡率（度）；

將數值帶入t =nH[r/(rb-r)*L/Bm]1/2公式，計算得t =0.043m=4.3cm。我們采用10cm厚混凝土護坡滿足混凝土板整體穩定需要。

4、結論

通過復核計算，證明了堤防邊坡穩定計算滿足邊坡穩定的規范要求，可以解決河道沖刷問題，理論上是可行的。實際施工中要注意回填土堤的碾壓，以避免引起不均勻沉降。

堤防工程設計規范.GB50286—98

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.04.022

王秀紅（1969.9.20）、籍貫:河北省、性別:女、學歷:大學、職稱:高級工程師、研究方向:水利工程,單位名稱：遼寧省大伙房水庫管理局。