重慶市永川區大陸溪重點河段護岸工程設計

鄧　剛，彭宗兵

(重慶市渝西水利電力建筑勘測設計院，重慶 402160)

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重慶市永川區大陸溪重點河段護岸工程設計

鄧剛，彭宗兵

(重慶市渝西水利電力建筑勘測設計院，重慶 402160)

摘要：在河道治理設計過程中，應根據河道的現狀、自身特點，結合河道的綜合規劃，在滿足防洪要求的前提下，恢復天然河道功能；根據河道沿線不同的地形條件，采用不同的護岸工程措施，恢復、提高河道基本功能，改善生態環境，保障經濟社會的可持續發展。

關鍵詞：中小河流；護岸工程；堤防設計；河道治理

1工程概況

1.1流域概況

大陸溪為臨江河右岸一級支流，發源于永川區吉安鎮茯苓村六社，于衛星湖街道高洞村三社匯入臨江河，河道總長26.44km，流域總面積86.09 km2，天然落差278.5m。本次治理工程末端以上河道長13.34km，流域面積42.68 km2，坡降6.91‰。

1.2工程概況

本工程位于重慶市永川區衛星湖街道辦事處，工程起點為竹溪橋，工程末端為大陸溪橋，工程整治河道總長4 187 m。

2護岸工程設計

2.1防洪標準及工程等級

根據《防洪標準》(GB50201—2014)及《堤防設計規范》(GB 50286—2013)的有關規定，同時結合《永川市城市總體規劃(2004—2020)》，本工程防洪標準為20 a一遇，IV等工程，其主要建筑物為4級，次要建筑物為5級。

2.2堤頂寬度

根據《堤防設計規范》(GB 50286—2013)的規定，3級以下堤頂寬度≥3m，本工程護岸工程建筑級別為4級，堤頂寬度設計為3m。

2.3沖刷深度計算

根據《堤防工程設計規范》(GB50286—2013)附錄D計算公式計算：

(1)

(2)

式中：hB為局部沖刷深度，m；H0為沖刷處的水深，m；Ucp為近岸垂線平均流速，m/s；n為與防護岸坡在平面上的形狀有關，一般取n=1/4；U為行近流速，m/s；Uc為泥沙啟動流速(m/s)，沙土取1.1m/s；η為水流流速不均勻系數，根據水流流向與岸坡交腳α查表1采用。

表1　水流流速不均勻系數

經計算水流平行于防護岸坡產生的沖坑深度最大為0.97m。水流頂沖防護岸坡產生的沖刷最大沖坑深度為1.19m，根據《重慶市中小河流治理工程初步設計報告技術要點指導意見》，無經驗地區的基礎埋深宜置于計算的最大沖刷深度以下0.5～1.0m，故水流平行于防護岸坡基礎埋深設計取1.5m，局部頂沖段基礎埋深設計取2.0m，滿足抗沖要求。沖刷深度計算表見表2。

2.4堤頂高程的確定

根據《堤防設計規范》(GB 50286—2013)，堤頂超高按下式計算：

Y=R+e+A

(3)

式中：y為堤頂超高，m；R為設計波浪爬高，m，按規范附錄C計算確定；a為安全加高值，m，按規范表3.2.1確定，取為0.3m。

表2　沖刷深度計算表

平均波高按下式計算：

(4)

波長按下式計算：

(5)

風壅水面高度按下式計算：

(6)

式中：e為計算點的風壅水面高度，m；k為綜合摩阻系數；V為設計風速；F為由計算點逆風向量到對岸的距離，m；β為風向與堤軸線的法線的夾角，°。

波浪爬高按下式計算：

(7)

大陸溪堤防超高計算成果如表3所示。

表3　堤防超高計算成果表

2.5護岸結構設計

根據河道兩岸實際情況，經方案比較后選擇不同的堤型：

1)左0+000～左0+164已建有房屋、邊坡較陡采用仰斜式擋墻+1:2菱格草皮護坡。

仰斜式擋墻采用M7.5漿砌條石砌筑，頂寬0.75m，迎水面坡比1:0.25，背坡1:0.1，墻頂高程根據左0+164～左0+650已成擋墻高程281.29～280.00m取為281.00m(與左0+164已成擋墻順接)。墻址高0.5m，寬0.25m，距正常水位0.3m以上設置φ50排水管，間排距2×2m，墻后設置級配碎石反濾層厚30 cm。見圖1。

護坡采用M7.5漿砌條石棱格+草皮護坡，護坡框格邊長2.0m，斷面尺寸為0.3×0.3m(下同)。大陸溪堤頂高程計算表見表4。

表4　大陸溪堤頂高程計算表

圖1左0+000～左0+164護岸結構設計圖

2)左1+582.60～左1+780靠機耕路，受地形條件限制采用衡重式擋墻至設計堤頂高程。

衡重式擋墻采用M7.5漿砌條石砌筑，頂寬1.0m，迎水面直立，背坡從頂至腳為1∶0.35、1∶-0.35，基礎置于強風化基巖上，墻頂高程為設計堤頂高程。距正常水位0.3m以上設置φ50排水管，間排距2×2m，墻后設置級配碎石反濾層厚30cm。見圖2。

圖2　左1+582.60～左1+780護岸結構設計圖

3)左1+340～左1+471、右1+259～右1+409.9位于堰上，正常水位與工程后水位相差較小，采用重力式擋墻鎮腳+1:2格賓護坡(正常水位以下)+1:2菱格草皮護坡(正常水位至堤頂通道)。

鎮腳采用M7.5漿砌條石砌筑，擋墻尺寸為 1.0m×1.0m(寬×高)。

格賓護坡尺寸為3.0m×2.0m×0.30m(長×寬×高)，用于制作格賓的鋼絲厚鍍10%鋁鋅合金覆塑防腐處理。網孔尺寸6×8cm，網面鋼絲直徑2.7mm，邊絲3.2mm。填石要求質地堅硬，強度等級MU30，比重≥2.5t/m3，遇水不易崩解和水解，抗風化強。見圖3。

4)左0+338～左0+650、左0+260～左0+650、左1+002～左1+314利用已成擋墻+新建1∶2菱格草皮護坡。

5)其余河段地形開闊，兩岸無建筑物，采用重力式擋墻鎮腳(遇基巖出露則取消)+親水步道+1∶2菱格草皮護坡。

鎮腳采用M7.5漿砌條石砌筑，頂寬0.5m，迎水面直立，背坡1：0.4，墻址高0.25m，寬0.25m。

圖3　左1+340～左1+471、右1+259～右1+409.9護岸結構設計圖

親水步道寬1.5m，高于正常水位0.5m(K0+000～K1+537正常水位高程采用轎子石村翻板閘閘頂高程278.70m；K1+537～K2+691正常水位高程采用跳蹬子翻板閘閘頂高程275.95m；K2+691～K4+112正常水位高程采用龍井屋脊堰堰頂高程275.00m)，不同高程馬道采用C20混凝土梯步連接。土質堤基在鎮腳上設置步道；巖質堤基直接在巖基上設置步道。見圖4。

圖4　重力式擋墻鎮腳+親水步道+1∶2菱格草皮護坡護岸結構設計圖

2.6堤體材料設計

1)擋墻材料：M7.5漿砌條石。

條石要求：石料應石質均勻、不易風化、無裂紋，石質為較堅固的砂巖，標號不低于MU30的條石。

2)回填土要求

河道開挖料主要由沖洪積(Q4al+pl)砂土、粉質黏土、巖石組成，砂土透水性強，穩定性差，不滿足擋墻上部岸坡填筑要求，岸坡填筑料需另找料場開采。本工程填料分區設計如下：重力式擋墻鎮腳K0+000～K1+537堤底建基高程至278.90m、K1+537～K2+691堤底建基高程至276.15m、K2+691～K4+112堤底建基高程至275.20m，仰斜式擋墻堤底建基高程至281.00m，衡重式擋墻堤底建基高程至衡重臺277.90m，填筑材料主要利用河道開挖料，砂石土利用量約1.68萬m3；重力式擋墻鎮腳K0+000～K1+537高程278.90m至設計堤頂、K1+537～K2+691高程276.15m至設計堤頂、K2+691～K4+112高程275.20m至設計堤頂，仰斜式擋墻高程281.00m至設計堤頂，衡重式擋墻衡重臺277.90m至設計堤頂填筑材料采用衛星湖街道黃桷坡土料場開挖的殘坡積粉質黏土、黏土，用量約4.58萬m3。黏土土堤填筑標準：設計干密度≥1.65g/cm3，內摩擦角Ф≥15°，壓實度≥0.91；砂石土混合料填筑標準，含石量≥40%，設計干密度≥1.9g/cm3，相對密度≥0.6。

3總結

在河道綜合治理設計過程中，應充分考慮了河道沿線實際地形，根據河道的綜合規劃，以及水文、地質、經濟等情況，做出多種適宜方案，從中選出最優方案，在發揮其防洪功能的同時，達到改善生態環境的目的。

參考文獻：

[1]中華人民共和國水利部.GB50286—2013堤防工程設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2013.

[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB50201—2014防洪標準[S].北京：中國計劃出版社，2013.

[3]重慶市渝西水利電力建筑勘測設計院.重慶市永川區大陸溪重點河段綜合治理工程初步設計報告[R].重慶：重慶市渝西水利電力建筑勘測設計院，2014.

文章編號：1007-7596(2016)02-0052-04

[收稿日期]2015-10-28

[作者簡介]鄧剛(1983-)，男，四川資中人，工程師；彭宗兵(1985-)，男，重慶永川人，工程師。

中圖分類號：TV861

文獻標識碼：B