羅山縣青蓬沖防洪治理工程設計

□李　娟（信陽市水利勘測設計院）

羅山縣青蓬沖防洪治理工程設計

□李娟（信陽市水利勘測設計院）

文章從格賓擋墻護岸的結構特點、設計原理、施工工藝及穩定計算等方面介紹了格賓擋墻在青蓬沖山洪溝防洪治理工程岸坡護砌中的應用，工程實施后，不僅提高治理段的行洪能力、減輕山洪災害，而且能與周邊環境完美融合，從而有力推動區域經濟快速發展，對類似工程的建設具有一定的指導意義。

山洪溝防洪治理；岸坡護砌；格賓擋墻

1　工程概況

信陽市羅山縣地處河南省南部、大別山北麓、淮河南岸，地勢西南高、東北低；鐵鋪鎮位于羅山縣西南部，豫鄂交界的大別山區，鎮域總面積127km2。青蓬沖于鐵鋪鎮鎮區段末端匯入九龍河。九龍河是淮河一級支流竹竿河上的重要支流之一，流域面積298 km2，流經羅山縣鐵鋪鎮、彭新鎮、潘新鎮、周黨鎮四個鄉鎮，于羅山縣周黨鎮龍鎮村入竹竿河，河道全長45 km，河道平均比降1/526。

青蓬沖鐵鋪鎮三河橋以上河道右岸岸頂為鄉鎮交通路和農田，左岸為山崗，現狀河道主河槽寬8.50～52.60m，河底平均比降約為1/187，河道相對穩定性較差，該段河道相對上游河溝平緩寬闊，上游山體風化垮塌隨洪水狂奔直下，至此洪水流速變小，砂卵石、塊石沉積，致使該段河道淤積嚴重，局部河段斷面縮窄，部分河岸崩塌、滑坡，河道行洪能力逐年降低，危及兩岸村鎮居民及沿岸農田的安全。對青蓬沖山洪溝河道進行治理，以減輕洪水對沿岸危害，從而保障沿岸居民生命財產及兩岸農田的安全。為防止岸坡坍塌，抵御洪水沖刷，根據工程實際情況，分段對河道岸坡進行護砌。

2　岸坡護砌方案選擇

鐵鋪鎮紅色、生態旅游資源極為豐富，有歷史名勝“九里關”、紅色旅游經典景區“紅二十五軍長征出發地”、全國林業綠化千佳村“北安山”等眾多自然、人文景觀。2013年，該鎮被省政府表彰為省級綠化模范鄉鎮，何家沖村入選省級美麗鄉村試點村。設計岸坡防護不僅要滿足工程的穩定性，結構的耐久性，同時還要與鐵鋪鎮開展的美麗鄉村建設協調一致，注重結構與自然環境協調融合。

傳統的混凝土護岸抗沖刷能力強，美觀，整體性好，不易被破壞，但施工難度較大，損壞后修復困難，對改善生態環境不利，投資較大；漿砌石護岸一般能就地取材，充分利用當地資源，且有較好的消浪作用，能很好地經受風浪沖刷，但從已建砌石護岸的情況分析，也存在一定的不足，外界因素作用下個別塊石脫落離位能引起較大面積的破壞，同時與美麗鄉村建設難以相映襯，且傳統混凝土和漿砌石護岸將河水與土人為的分割開，不能形成水土自由交換，日積月累，河水不能自凈，無法滿足生態環保需要。綜合考慮安全性、經濟性和生態性，針對岸坡實際情況，擬采用墻式護岸結構：格賓生態擋墻。面墻退臺0.50m，用于綠化（如臺階土工包袋、種植攀爬植被等）。方案中結構鋼絲均采用高鍍高爾凡進行防腐處理，以提高結構使用耐久性。

3　工程設計

3.1結構特點

3.1.1柔性+透水性

格賓為柔性結構，能很好的適應地基的不均勻沉降，且具有較好的透水性，同時，結構所具有的空隙能促進土壤淤積，為植被生長提供穩定的土壤環境。

3.1.2抗沖性

雙絞網與石料所組成的空隙結構還能在一定程度上弱化水流沖擊，降低水流流速，避免了由于結構后的土體被水流的直接淘刷而造成的岸坡崩塌、垮塌等破壞出現。

3.1.3環境親和性

青蓬沖兩岸林茂谷幽，清泉潺潺，美景天成，為天然的紅色旅游勝地，格賓擋墻能與兩岸環境完美融合，工程完工后不久即可生長自然植被，實現施工后生態環境的迅速恢復與重建。

3.1.4耐久性

格賓采用的鋼絲經過嚴格的表面防腐處理，根據本工程所處環境，選擇高鍍高爾凡方式對鋼絲進行防蝕處理，以保證結構的使用年限。施工后很快生長出的自然植被與結構本身的完美結合可以進一步增強結構耐久性。

3.1.5施工便捷性

可采用機械和人工相結合的施工方法，施工效率高。一般的普通工人經過簡單講解即可參與施工，施工過程受季節性氣候條件限制機會相對較小，施工速度可以達到傳統的漿砌石和混凝土結構施工的3～5倍。

3.1.6經濟性

格賓擋墻對基礎要求相對寬松，減少基礎開挖；填充材料可利用青蓬沖河道內的卵石、片石或者是塊石，由于就地取材，價格低廉；無需反濾層，大大降低造價；施工周期短，節省施工成本。

3.2設計原理

格賓重力式擋墻的基本穩定原理同傳統的漿砌石重力式擋土墻和混凝土重力式擋土墻相同，都是通過墻體自重來維持穩定。格賓重力式擋土墻的外部型式通常有外臺階、內臺階、寶塔式和階梯式四種。考慮到青蓬沖左岸岸頂即為交通路，為減少開挖，保持正常交通，設計采用外臺階式，即迎水面為臺階式。

3.3施工工藝

施工前，先對岸坡進行清基，盡可能保持岸坡原有形狀，清除突出的樹根、石塊等堅硬、尖銳雜物，將基礎夯實刮平后進行墊層鋪筑，之后進行鋼絲石籠的砌筑。

3.3.1組裝

將折疊好的格賓單元取出放置于堅硬、平整的表面上，打開并展開后調正，各面板垂直擺放，并在面板間采取用邊端鋼絲互相纏繞的方法絞合牢固，使得所有隔、背板與前、側面板都能充分絞合，絞邊鋼絲應纏繞兩次，一次是固定在加粗邊端鋼絲上，另一次是在面板絞合時。為對箱體定型加固，在箱體內設八字線。

3.3.2安裝

根據施工組織設計，將預先組裝好的箱體放置至設計選定位置，用綁線與相鄰箱體用扎線連接，充分絞合以保證構成一個連續的整體結構，當底層的格賓單元安裝完成后，用綁線沿新組裝格賓單元下部邊框將其固定在已安裝好的底層格賓單元上，上、下層箱體錯縫搭接，再重復同一層相鄰箱體的綁鎖。

3.3.3填充

在同一水平層施工時，應將格賓單元箱體全部就位安裝后才能開始填充石料，石料擺放有序、合理，大小均勻、密實，嚴禁使用銹石、風化石，箱體填石塊徑9～20 cm；護墊填石塊徑9～15cm。填石時，要求層箱均勻放置，及時調整箱體線條，保證砌體線條平順，傾斜度一致，面墻外表面的石頭采用手工擺放，并盡量將相對較平的一面朝外擺放。為了防止格賓網變形，格賓上表面應保持平整，且盡可能地降低空隙率，以保證頂板能夠與上一層格賓充分連接。

3.3.4閉合及填筑

當格賓籠內填滿石料且空隙率降到最低后，將頂蓋蓋下，選用合適的閉合工具將頂板拉伸并折疊，使各面板充分連接，用綁線將互相重合的格賓單元邊框線螺旋狀扭緊；在格賓擋墻與回填土間鋪設聚酯長纖無紡布，無紡布應在上部和下部各折入30 cm，在砌筑好的格賓擋墻上鋪填10～15 cm的腐植土，以便植被生長。

3.4穩定計算

3.4.1計算斷面

選取治理后典型斷面進行計算。其斷面圖見下圖。

3.4.2設計參數

格賓擋墻摩擦角為40°，凝聚力為12.50 kPa，容重17.5 kN/m3；墻后填土為砂性土，其摩擦角為30°，凝聚力為0，容重19 kN/m3；地基土為卵石，摩擦角為38°，凝聚力為0.50kPa，容重20kN/m3。

3.4.3計算方法及計算公式

將格賓擋墻看作剛體進行重力式支擋結構的安全分析。格賓擋墻墻背粗糙，排水良好，填土會嵌入墻背中，格賓與填土不會形成明顯的界面，土壓力合力作用方向與擋墻墻背的法線成φ夾角，φ為墻后填土的內摩擦角。

格賓擋墻墻后基于反濾要求鋪設土工布時，土壓力作用方向與擋墻墻背的法線夾角φ考慮一定的折減，與土工布的克重有關，當土工布克重≤200g/m2，根據試驗數據，折減10%。參照《生態格網結構技術規程》，計算公式如下：

3.4.3.1抗滑穩定性驗算

抗滑穩定安全系數Ks按下式計算：

式中：c0—基底粘聚力（kPa）；f—格賓擋墻底面與地基間的摩擦系數，f=0.58；ΣG—作用在格賓擋墻上全部豎向荷載之和（kN）；ΣH—作用在格賓擋墻上全部水平向荷載之和（kN）。

3.4.3.2抗傾覆穩定計算

抗傾覆安全系數可按下式計算：

式中：ΣMV—對擋土墻基底前趾的抗傾覆力矩（kN·m）；ΣMH—對擋土墻基底前趾的傾覆力矩（kN·m）。

3.4.3.3基底應力驗算偏心矩按下式計算：

基礎底面的最大、最小應力可按下式計算：

3.4.3.4計算成果

表1　格賓擋墻穩定計算成果表

格賓擋墻穩定計算成果見表1。

通過馬克菲爾公司軟件MacstarsW分析，格賓擋墻穩定性滿足規范要求。根據地質勘察報告，擋土墻基礎均坐落在卵石層上，地基承載力為280kPa，從上表可知，地基應力滿足承載力要求。

4　結語

考慮治理段山洪溝兩岸為農田或道路，本著少占耕地、維持正常交通、因地制宜的原則，同時與鐵鋪鎮"美麗鄉村"建設協調一致，岸坡防護采用生態型格賓擋墻，作為一種柔性擋墻，格賓具有透水性、抗沖性、環境親和性、耐久性、施工便捷性和經濟性等優點，工程實施后，其內植入的植物可形成一條綠色生態景觀長廊；加之工程右岸岸頂即為鄉鎮公路，路基會因長期浸水而導致失穩，而格賓擋墻的透水性恰好能較好地避免這一點，同時透水性還可釋放墻背面的水壓力，從而減小擋墻體積，降低工程造價，經濟效益良好。

（責任編輯：蔡傳運）

圖1　格賓擋墻大樣圖

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2016-06-05

[1］黃向京，許桂林，王維.加筋格賓新型組合支擋結構設計研究［J］.防災減災工程學報，2010，30（3）。

［2］周世良，何光春，汪承志.加筋土擋墻研究現狀及展望［J］.重慶交通學院報，2006，25（5）。