滹沱河靈壽縣段丁壩加固工程設(shè)計

【摘 要】本文為滹沱河靈壽縣段丁壩加固工程設(shè)計，丁壩壩頭及壩坡采用設(shè)漿砌石框格的干砌石防護，壩頭坡腳外側(cè)采用淺埋方式。

【關(guān)鍵詞】丁壩加固；沖刷深度計算；壩頭防護；壩坡防護

Reinforcement design for the spur dike of Hutuo River in Lingshou section

Hua Ling

(The Second Design and Research Institute of Water Conservancy and Hydropower of Hebei Province Shijiazhuang Hebei 050021)

【Abstract】This paper is the reinforcement design of the spur dike of Hutuo River in Lingshou county, the dam and the slope was protected by dry stone masonry sash, the outside of the dam and the toe was protected by shallow buried depth.

【Key words】Spur dike reinforcement;Scour depth calculation;The dam head protection;The dam slope protection

1. 工程建設(shè)的必要性

滹沱河是子牙河水系兩大支流之一，是河北省主要行洪河道，承擔(dān)著重要的防洪減災(zāi)任務(wù)。滹沱河靈壽縣段位于河北省內(nèi)滹沱河中上游，其防洪工程保護著靈壽縣城區(qū)及附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊及農(nóng)田的安全。大部分丁壩沒有防護措施或防護段長度較短，無法抵御較大洪水的沖刷，傾井莊至忽凍村段北埝位于河道凹岸，岸坡較陡，為土質(zhì)邊坡，受洪水沖刷容易坍塌。丁壩工程目前存在著較大的安全隱患，急需進行加固處理。

2. 建設(shè)內(nèi)容和工程標(biāo)準(zhǔn)

2.1 建設(shè)內(nèi)容。本次工程任務(wù)是通過對5號、7號丁壩進行修復(fù)加固、對7～9號丁壩河段部分主槽進行整治，確保河道行洪安全，保護左岸灘地、北埝及沿河村鎮(zhèn)居民安全。

2.2 建筑物級別和標(biāo)準(zhǔn)。北大堤工程為1級堤防；南大堤為2級堤防；南、北防洪埝為2級堤防。設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，相應(yīng)流量為3500m3/s；村莊及灘地防護標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，相應(yīng)流量為800m3/s。靈壽縣段丁壩均為護灘丁壩，防洪標(biāo)準(zhǔn)按灘地防護標(biāo)準(zhǔn)同樣為10年一遇， 5號、7號丁壩工程級別為5級。

3. 工程布置

3.1 5號、7號壩均位于河道凹岸。5號丁壩軸線與水流流向夾角為67°，北防洪埝以南至現(xiàn)狀壩頭長度1260m，現(xiàn)狀壩頭在治導(dǎo)線以內(nèi)160m。7號丁壩軸線與水流流向夾角為100°，丁壩長度880m，壩頭在河道治導(dǎo)線以外。5號、7號丁壩與相鄰丁壩之間的距離為1～3倍壩長，滿足過壩后水流擴散邊線不出下一丁壩壩身的原則，符合規(guī)范要求，這樣既能充分發(fā)揮每一座丁壩的作用，又能保證急流不流入壩間發(fā)生沖刷破壞，挾沙緩流也能順暢流入壩間，達到落淤護灘的目標(biāo)。

3.2 5號、7號丁壩現(xiàn)狀布置、結(jié)構(gòu)型式及破損情況如下：

（1) 5號丁壩。5號丁壩位于胡莊村南，既是滹沱河護灘丁壩，又是松陽河順?biāo)獭误w采用中粗砂填筑，壩頂寬度7.5～10m，當(dāng)?shù)卮迕駷榱送ㄐ蟹奖悖趬雾斾佋O(shè)了5m寬混凝土路面，壩頂高程93.0～93.5m，壩高3～3.5m，上游壩坡1:3.0，下游壩坡1:2.0，壩坡沒有防護。5號丁壩位于滹沱河彎道頂部，沖刷嚴(yán)重，“96.8”洪水期間壩頭及連接壩頭的壩體被沖毀350m，后來雖然進行了部分修復(fù)，但是并沒有對壩頭及壩體進行防護，丁壩不能夠抵御較大洪水沖刷，急需進行加固處理。

（2) 7號丁壩。7號丁壩位于西木佛村西南，護灘丁壩，壩體采用中砂填筑，壩頂寬度5m，混凝土路面寬4m，壩頂高程92.0m，壩高3m。 “96.8”洪水期間壩頭及連接壩頭的壩體被沖毀350m，后來進行了初步修復(fù)，但僅防護20m，其余壩段沒有防護。為提高壩體抗沖刷能力，本次對洪水沖刷嚴(yán)重部位進行防護。

4. 丁壩加固工程設(shè)計

4.1 壩頂高程復(fù)核。按照規(guī)范丁壩壩頂高程應(yīng)超過設(shè)計洪水位0.5m以上，即當(dāng)河道通過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)洪水時保證壩頂不過水，現(xiàn)狀壩頂滿足要求的維持現(xiàn)狀高程，本次工程超高取0.7m。經(jīng)計算5號丁壩、7號丁壩10年一遇洪水水位分別為90.95m、90.48m，計算壩頂高程分別為91.65m、91.18m，現(xiàn)狀壩頂高程分別為93.20m、92.00m。現(xiàn)狀堤頂高程滿足要求。

4.2 沖刷深度計算。

(1) 丁壩沖刷深度計算。本工程5號、7號丁壩壩基土由細中砂、礫砂、圓礫組成，丁壩壩頭局部沖刷深度按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》GB50286-2013附錄D.2.1公式分析計算。經(jīng)過計算5號丁壩沖刷深度3.48m，7號丁壩沖刷深度3.41m，5號、7號丁壩設(shè)計沖刷深度取4.0m。

(2) 順壩沖刷深度計算。5號丁壩同時又是松陽河的順?biāo)蹋虼藢τ?號丁壩，除計算丁壩沖刷深度外，還需要計算順壩方向沖刷深度，采用《堤防工程設(shè)計規(guī)范》GB50286-2013附錄D.2.2公式分析計算。經(jīng)過計算，5號丁壩順壩方向沖刷深度為0.86m，取1.0m。

4.3 壩頭、壩坡防護型式。壩頭及壩坡防護采用在干砌石護坡基礎(chǔ)上增設(shè)漿砌石框格的方案，這樣不僅投資較省，而且可以提高坡面整體穩(wěn)定性，抗沖刷能力較強。漿砌石框格橫斷面尺寸為0.5×0.4m。

表1 壩坡穩(wěn)定計算成果

名稱 滑弧最小安全系數(shù)K（瑞典圓弧法）

施工

完建 設(shè)計

洪水 設(shè)計洪

水驟降期 允許值 是否滿

足要求

5號丁壩 1.65 1.43 1.28 1.20 滿足

7號丁壩 1.53 1.37 1.25 1.20 滿足

4.4 壩腳深埋與淺埋方案比選。

（1）淺埋方案：壩坡為設(shè)漿砌石框格的干砌石防護，壩腳設(shè)漿砌石齒墻，齒墻埋深2.5m，壩腳外側(cè)根據(jù)沖刷深度要求鋪設(shè)塑網(wǎng)石籠，寬6m，厚0.5m，石籠頂部覆土深度1.5m。深埋方案：壩坡為設(shè)漿砌石框格的干砌石防護，壩腳埋深按沖刷深度以下0.5m，壩腳設(shè)漿砌石齒墻。

（2）兩方案都能滿足沖刷深度要求，深埋方案開挖范圍大，對周圍環(huán)境影響大。最終選擇投資較省，對周圍影響小的壩腳淺埋方案。

4.5 丁壩邊坡穩(wěn)定分析。5號、7號丁壩壩體為中砂土層填筑，壩基土主要由中粗砂、中砂構(gòu)成。

（1）丁壩壩坡穩(wěn)定計算工況。工況1：設(shè)計完建期丁壩壩

坡；工況2：設(shè)計洪水位情況下丁壩壩坡；工況3：設(shè)計洪水位驟降期丁壩壩坡，設(shè)計洪水位降至灘地高程，降落歷時48h。

（2）壩坡抗滑穩(wěn)定計算。根據(jù)丁壩斷面尺寸，選取最不利典型斷面采用瑞典圓弧滑動法計算，結(jié)果見表1。由表1可知，丁壩現(xiàn)狀壩坡穩(wěn)定滿足要求。由于丁壩現(xiàn)狀堤頂高程和堤頂寬度均滿足要求，現(xiàn)狀壩坡穩(wěn)定計算也滿足要求，故丁壩修復(fù)主要為加強丁壩抗沖能力，對壩頭及壩坡進行防護。

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4.6 丁壩加固。

4.6.1 丁壩壩體橫斷面。根據(jù)4.1壩頂高程復(fù)核及丁壩穩(wěn)定計算成果，現(xiàn)狀壩體壩頂高程、斷面尺寸滿足要求，因此丁壩斷面尺寸仍維持現(xiàn)狀。加固后5號丁壩頂寬7.5～10.0m，壩高3.0～3.5m，上游邊坡1:3.0，下游邊坡1:2.0。 7號丁壩頂寬5.0m，壩高3.0m，上下游邊坡均為1:3.0。

4.6.2 壩頭防護。

（1）根據(jù)治導(dǎo)線位置，5號丁壩壩頭后退160m布置。壩頭加固采用漿砌石框格干砌石防護，漿砌石框格厚0.4m，寬0.5m，框格間距10m，干砌石厚0.4m，下設(shè)0.1m厚碎石和400g/m2反濾土工布，護腳采用淺埋方式，漿砌石護腳埋深2.5m，根據(jù)沖刷計算成果，護腳外側(cè)鋪設(shè)塑網(wǎng)石籠寬6m。石籠厚0.5m，為了提高塑網(wǎng)石籠的耐久性，石籠丁壩覆土深度1.5m。7號丁壩壩頭原有護砌長度20m，防護型式與5號壩相同，護腳埋深及石籠寬度滿足沖刷深度要求，壩頭不再處理。

（2）塑網(wǎng)石籠采用塑網(wǎng)需從正規(guī)生產(chǎn)廠家購買，由廠家提供合格證，監(jiān)理人驗收后方可使用，網(wǎng)材采用高鍍鋅低碳鋼絲涂塑（PVC）后編制成六角形網(wǎng)片。網(wǎng)線鋼絲（扎線）鍍鋅后直徑2.60mm，涂塑后直徑3.60mm±0.10mm；邊線鋼絲鍍鋅后直徑3.20mm，涂塑后直徑4.20mm±0.10mm。六角形網(wǎng)格尺寸90×90 mm（80×100 mm或同等標(biāo)準(zhǔn)），網(wǎng)孔極限偏差：±5%。網(wǎng)線、邊線抗拉強度≥400MPa，伸縮率≥12%，鍍鋅量≥240g/m2。石籠填料采用卵塊石，填料必須堅固密實、耐風(fēng)化。石籠內(nèi)9～25cm粒徑填料比例應(yīng)達到80%以上。

4.6.3 壩坡防護。根據(jù) “96.8”洪水水毀情況確定5號丁壩上游壩坡防護段長度400m，下游防護段長度40m，7號壩防護段上游加長100m，下游加長20m，壩坡采用漿砌石框格干砌石防護，漿砌石框格寬0.5m，厚0.4m，框格間距10m，干砌石厚0.4m，下設(shè)0.1m厚碎石和400g/m2反濾土工布。

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［文章編號］1619-2737（2014）04-16-592

［作者簡介］ 滑令（1979.11-），男，漢族，學(xué)歷：碩士研究生，職稱：工程師，工作單位：河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院。對框架中設(shè)置少量剪力墻的結(jié)構(gòu)體系的探討

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