關(guān)于小凌河朝陽(yáng)縣瓦房子段河道治理工程設(shè)計(jì)內(nèi)容的探討

董文津

(陽(yáng)縣凌河保護(hù)區(qū)管理局，遼寧 朝陽(yáng)122000)

1 工程級(jí)別及防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201—94)、《水利水電工程等級(jí)劃分及防洪標(biāo)準(zhǔn)》(SL252—2000)及《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286—2013)的規(guī)定，根據(jù)保護(hù)區(qū)保護(hù)人口及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，本次設(shè)計(jì)小凌河朝陽(yáng)縣瓦房子段防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇(P=5%)，工程級(jí)別為4 級(jí)［1］。

2 護(hù)岸工程布置

2.1 設(shè)計(jì)岸線(xiàn)

護(hù)岸工程設(shè)計(jì)范圍為瓦房子城鎮(zhèn)段，自下游榆樹(shù)杖子橋至鎮(zhèn)政府上游400 m 處，治理河段長(zhǎng)2.521 km，為減少工程占地，擬利用現(xiàn)有岸線(xiàn)進(jìn)行整修及加高培厚。

岸線(xiàn)布置遵循原則為:護(hù)岸工程布置盡可能利用現(xiàn)有工程及岸線(xiàn)，優(yōu)先采用臨河側(cè)加高培厚方案，建設(shè)盡量少占耕地、林地及房屋等建筑物，利于工程實(shí)施及工程施工，方便防汛搶險(xiǎn)及工程管理［2］。

根據(jù)以上原則，確定本工程平面布置如下:

2.1.1 河槽寬度

根據(jù)地形條件限制，本次工程設(shè)計(jì)采用墻式護(hù)岸，設(shè)計(jì)平均河槽寬度50 m。

2.1.2 左岸設(shè)計(jì)岸線(xiàn)

左岸墻式護(hù)岸總長(zhǎng)2.521 km，里程樁號(hào)ZK0+000 ～ZK2+521。下游護(hù)岸起點(diǎn)與榆樹(shù)杖子橋左岸引道相接，坐標(biāo)為 X = 4544782.460，Y =40514404.810，上游護(hù)岸終點(diǎn)與鎮(zhèn)政府上游已有護(hù)岸 相 接，坐 標(biāo) 為 X = 4546437.496， Y=40512521.140。

2.1.3 右岸設(shè)計(jì)岸線(xiàn)

右岸墻式護(hù)岸總長(zhǎng)2.522 km，里程樁號(hào)YK0+000 ～YK2+522。下游護(hù)岸起點(diǎn)與榆樹(shù)杖子橋右岸引道相接，坐標(biāo)為 X = 4544751.208，Y =40514365.316，上游護(hù)岸終點(diǎn)與曲家溝外上游河岸相接，坐標(biāo)為X=4546406.924，Y=40512481.572。

2.2 護(hù)岸斷面設(shè)計(jì)

治理河段為城鎮(zhèn)段，根據(jù)河道地形、地質(zhì)及水文情況，護(hù)岸斷面的設(shè)計(jì)在確保防洪安全的前提下，兼顧占地及考慮今后施工的簡(jiǎn)便性［3］。

此外，作為城鎮(zhèn)段的河道整治，此次工程任務(wù)不單純是解決防洪問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)中在滿(mǎn)足防洪安全的前提下，從美化城鎮(zhèn)，提高城鎮(zhèn)品位，完善小城鎮(zhèn)建設(shè)環(huán)境的角度出發(fā)，在工程的設(shè)計(jì)中，增加濱水氛圍和親水景觀(guān)效果，改善小凌河朝陽(yáng)縣瓦房子段河道的自然景觀(guān)，提供感知水景的最佳視點(diǎn)和親水條件。達(dá)到增加周邊居民活動(dòng)休閑空間、美化城市環(huán)境的目的［4］。

本次護(hù)岸斷面設(shè)計(jì)中綜合考慮河道的自然特點(diǎn)，便于就地取材施工，盡量降低造價(jià)、減少占地，在滿(mǎn)足《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的前提下，考慮周邊濱水氛圍及景觀(guān)環(huán)境，參考朝陽(yáng)地區(qū)河道整治經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行護(hù)岸斷面設(shè)計(jì)。

2.2.1 岸頂

設(shè)計(jì)岸頂凈寬3 m，橫向坡度2%，坡向迎水側(cè)，為保護(hù)居民安全并美化周邊環(huán)境，迎水側(cè)岸肩設(shè)花崗巖護(hù)欄。

2.2.2 迎水坡

根據(jù)筑堤土質(zhì)和本區(qū)段河道洪水流速等特點(diǎn)，本工程迎水坡擬采用復(fù)式斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)。考慮工程美觀(guān)性及減少工程占地，迎水坡設(shè)計(jì)水位以下部分采用直立漿砌石擋墻進(jìn)行防護(hù)。擋墻為重力式結(jié)構(gòu)，墻頂與設(shè)計(jì)水位齊平，頂寬50 cm，墻高2.5 m，墻身背坡1∶0.3。

根據(jù)地區(qū)基礎(chǔ)凍漲及河道沖刷情況，設(shè)計(jì)擋墻基礎(chǔ)埋深1.2 m，后趾寬75 cm。擋墻基礎(chǔ)為M7.5 漿砌毛石;墻體內(nèi)為M7.5 漿砌塊石，墻體表面30 cm為漿砌料石;表面采用M10 砂漿勾縫;擋墻每10 m設(shè)一道伸縮縫，伸縮縫材料為2 cm瀝青木板;擋墻頂部設(shè)10 cm高C20 混凝土壓頂［5］。

護(hù)岸迎水坡設(shè)計(jì)水位以上部分設(shè)計(jì)坡比1∶2.0，采用生態(tài)混凝土網(wǎng)格結(jié)合植草護(hù)坡，網(wǎng)格為六棱塊形狀，厚5 cm，尺寸詳見(jiàn)生態(tài)護(hù)坡大樣圖，網(wǎng)格底部鋪設(shè)30 cm厚種植土。

2.2.3 背水坡

護(hù)岸背水坡坡比1∶2.0，表層回填30 cm種植土，采用植草護(hù)坡。

具體斷面型式見(jiàn)圖1。

2.2.4 排水管

砌石擋墻上設(shè)排水管一排，高程為設(shè)計(jì)河底高程上0.8 m，沿岸線(xiàn)方向布置間距為2.0 m，排水管直徑為100 mm，鋪設(shè)坡度3%，墻后采用土工布進(jìn)行反濾。

圖1 護(hù)岸標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

2.3 土料填筑標(biāo)準(zhǔn)及主材要求

本次設(shè)計(jì)填筑土料擬采用河灘地土料，根據(jù)《地質(zhì)勘察報(bào)告》中對(duì)土料場(chǎng)綜合評(píng)價(jià)的結(jié)論，河灘地土料主要為礫砂、粗砂，屬無(wú)黏性土料，淤泥、粉細(xì)沙、凍土、水穩(wěn)定性差的膨脹土等不宜做填筑材料。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—2013)對(duì)無(wú)黏性土筑堤的填筑標(biāo)準(zhǔn)要求，筑堤土料的填筑標(biāo)準(zhǔn)按相對(duì)密度≥0.6 控制［6］。

設(shè)計(jì)壓實(shí)相對(duì)密度按下列公式計(jì)算:

式中:Dr×ds為設(shè)計(jì)壓實(shí)相對(duì)密度;eds為設(shè)計(jì)壓實(shí)孔隙比;emax、emin為試驗(yàn)最大、最小孔隙比。

漿砌石擋墻用料要求大小均勻，質(zhì)地堅(jiān)硬，不得使用風(fēng)化石料，單塊重量≥25 kg，最小邊長(zhǎng)≥20 cm;漿砌石護(hù)腳及擋土墻塊石強(qiáng)度≥MU30;

土工布規(guī)格為250 g/m2。

3 穿堤建筑物布置

穿堤建筑物布置包含3 方面內(nèi)容:①工程總體布置;②結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì);③穿堤建筑物設(shè)計(jì)計(jì)算。

3.1 穿堤建筑物工程總體布置

工程區(qū)范圍內(nèi)兩岸現(xiàn)狀降水形成的徑流及灌溉棄水通過(guò)天然形成的匯水通道現(xiàn)狀堤防未封閉段排入河道，新建堤防將影響區(qū)間排澇排水，故本次設(shè)計(jì)在工程區(qū)段左右岸共設(shè)置穿堤矩形涵洞3 座，以滿(mǎn)足排水需求。

參照已有天然形成的匯水溝或人工修建的排水溝位置，并綜合考慮地面坡度走向、匯水面積等因素，于左岸ZK1+610、ZK2+500 及右岸YK2+213處設(shè)置3 處排水涵洞，以滿(mǎn)足兩岸排水需求。

3.2 穿堤建筑物結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)

根據(jù)各排澇區(qū)設(shè)計(jì)流量，對(duì)左岸涵閘采用雙孔涵閘結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)右岸涵閘采用四孔涵閘結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

方涵由進(jìn)口鋪蓋段、洞身段、海漫段組成。

左岸ZK1+610、ZK2+500 處排涵采用雙孔方涵，涵洞凈高、凈寬均為1.5 m。洞身采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板、頂板、側(cè)壁厚度均為0.30 m，混凝土標(biāo)號(hào)為C25，下鋪0.1 m厚C10 素混凝土墊層，涵首尾部底板下設(shè)截滲齒墻，齒墻深0.7 m，跨中設(shè)截水環(huán)。涵洞進(jìn)出口兩側(cè)鋪設(shè)格賓石籠鋪蓋和海漫，外河側(cè)海漫采用雙層0.5 m厚格賓石籠結(jié)構(gòu)，內(nèi)河側(cè)鋪蓋采用單層0.5 m厚格賓石籠結(jié)構(gòu)。詳見(jiàn)圖2。

圖2 穿堤建筑物雙孔涵體橫斷面設(shè)計(jì)圖

右岸YK2+213 處排涵采用四孔方涵，涵洞凈高、凈寬均為1.5 m。洞身采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板、頂板、側(cè)壁厚度均為0.30 m，混凝土標(biāo)號(hào)為C25，下鋪0.1 m厚C10 素混凝土墊層，涵首尾部底板下設(shè)截滲齒墻，齒墻深0.7 m，跨中設(shè)截水環(huán)。涵洞進(jìn)出口兩側(cè)鋪設(shè)格賓石籠鋪蓋和海漫，外河側(cè)海漫采用雙層0.5 m厚格賓石籠結(jié)構(gòu)，內(nèi)河側(cè)鋪蓋采用單層0.5 m厚格賓石籠結(jié)構(gòu)。詳見(jiàn)圖3。

圖3 穿堤建筑物四孔涵體橫斷面設(shè)計(jì)圖

3.3 穿堤建筑物設(shè)計(jì)計(jì)算

穿堤建筑物設(shè)計(jì)計(jì)算包含涵閘過(guò)流能力驗(yàn)算和涵閘滲徑長(zhǎng)度計(jì)算兩方面。

3.3.1 涵閘過(guò)流能力驗(yàn)算

根據(jù)擬定工程布置，過(guò)涵閘水流均為短洞無(wú)壓流，同頻率設(shè)計(jì)條件下的下游水深均＜0.8 倍上游水深，即hs＜0.8 H。故按無(wú)底坎寬頂堰自由出流計(jì)算排涵過(guò)流能力:

式中:Q 為過(guò)涵流量，m3/s;σ 為淹沒(méi)系數(shù)，取0.8;ε為涵洞入口處側(cè)收縮系數(shù)，取0.95;m 為流量系數(shù)，取0.35;b 為過(guò)流寬度;H 為涵上水頭。

各涵閘過(guò)流能力驗(yàn)算成果見(jiàn)表1。

表1 各涵閘過(guò)流能力驗(yàn)算成果表

經(jīng)計(jì)算，各穿堤涵閘過(guò)流能力均能滿(mǎn)足排澇要求，且略有盈余，為保護(hù)區(qū)后期發(fā)展留有余地。

3.3.2 涵閘滲徑長(zhǎng)度計(jì)算

根據(jù)上下游水位差和地基土壤的滲徑系數(shù)來(lái)確定地下滲徑的最小長(zhǎng)度。

式中:Lmin為地下滲徑的最小長(zhǎng)度，m;C 為滲徑系數(shù)，礫砂、粗砂取4.0;ΔH 為上、下游水位差。

經(jīng)計(jì)算，排涵實(shí)際地下滲徑總長(zhǎng)度均大于地下滲徑最小長(zhǎng)度，滿(mǎn)足滲流穩(wěn)定要求。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 涵閘滲流計(jì)算成果表

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)，并且結(jié)合工程的實(shí)際情況，可以確保工程正常運(yùn)行。以該工程為例，通過(guò)對(duì)護(hù)岸及穿堤建筑物的合理設(shè)置，提高了兩岸的防洪能力，也美化了該河段的兩岸風(fēng)景。

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