蒲河綜合治理工程堤防加固與護岸設計方案探討

孫雷

蒲河綜合治理工程堤防加固與護岸設計方案探討

孫雷

（遼寧石佛寺供水有限責任公司，遼寧沈陽110000）

蒲河存在汛期塌岸等問題，亟需治理。結合流域概況及相關資料，提出治理方案，確定工程等別與設計標準，對原有堤防進行加固設計，提出堤防防滲加固方案，采用石籠、卵石、植物防護相結合的方式進行套堤的岸坡防護。通過綜合治理，達到了生態修復的目的。

河流綜合治理；堤防加固；攔河工程；岸坡防護工程

蒲河為渾河右岸較大的一條支流，發源于鐵嶺縣橫道河子鄉想兒山，自東北流向西南，從鐵嶺縣百貫屯進入沈陽市新城子區望濱鄉古砬子村，并貫穿沈陽的新城子、東陵、于洪、新民、遼中等五個區、縣（市），于遼中縣老觀坨鄉黑魚溝村注入渾河。蒲河河道全長205 km，沈陽界內長為178.75 km。蒲河流經于洪區的西北部，該段為蒲河的中游段，于洪區境內河長32 km，基本上是平原地區。

蒲河局部河段不滿足防洪標準，套堤邊坡陡且未進行防護，存在汛期塌岸等問題，不僅對防洪不利，也不適應區域發展對環境的要求。通過加固堤防、防護岸坡、疏浚河道等綜合治理措施的實施，可使河道行洪能力達到設計標準，保障區域防洪安全；并使河道及沿河兩岸水美、景美，成為人們休閑度假的好場所，有利于促進區域經濟發展和投資環境的完善[1-3]。

1 工程規劃

規劃范圍內蒲河堤防已經多年整修，最近一次是2004年，堤線已基本固定，本次規劃仍采用原堤線；對規劃范圍內未達到防洪標準的堤段進行加高、加固，以滿足防洪要求。蒲河大堤、套堤堤防均未進行防護，洪水時土堤受河水淘刷易引起塌岸，對大堤安全不利，也不適應水景觀要求。此次對蒲河兩岸進行適當防護，防護型式綜合考慮河段位置兼顧防洪與水景觀需要。

2 堤防加固設計

按照《堤防工程設計規范》（GB50286-98）[4]及《防洪標準》(GB50201-94)[5]中關于水利工程等級和標準的規定，蒲河堤防工程的級別為4級。

2.1 堤防結構型式

蒲河堤防工程按4級堤防設計，堤頂高程采用20年一遇設計洪水位加超高確定；九龍河堤防工程按5級堤防設計，堤頂高程采用10年一遇設計洪水位加超高確定。依據《堤防工程設計規范》（GB50286-98）有關規定，堤頂超高應為風浪爬高加安全加高再加風壅增水高度，其中安全加高按規范要求4級堤防采用0.6 m，5級堤防采用0.5 m。堤頂超高計算公式：

根據計算結果，蒲河沈山鐵路橋以下至區界采用堤頂超高1.5 m。需要對堤防進行加固設計，堤防加固設計成果表見表1，堤防加固工程典型斷面圖見圖1。

圖1 蒲河堤防加固工程典型斷面圖

2.2 堤防防滲加固設計

根據堤防的工程特點及目前堤防防滲加固技術，結合堤防堤身、基礎及地理位置的實際情況，提出劈裂灌漿防滲、多頭小直徑深層攪拌噴灌漿成墻兩種堤防防滲加固設計方案進行比較[3-5]。

表1 蒲河大堤堤防加固設計成果表

2.2.1 方案技術經濟比選

在流行病學實踐教學中開展PBL教學能夠加深學生對流行病學現場調查的理解和應用，學會專業文獻查閱方法，從而掌握以解決問題為中心、多種學習途徑相整合的學習方法；通過團隊內和團隊間交流，培養學生團隊精神；通過PBL教學，培養學生運用流行病學知識和技能解決實際問題的能力；PBL教學中小組總結的過程也對學生課題分析、語言表達及寫作能力的培養具有重要意義[3，4]。由此可見，PBL教學在流行病學實踐教學中的應用，不僅充分發揮了流行病學學科特點，加深學生對理論知識的理解，而且能夠通過學生的自我學習和再學習，使其在未來的醫學實踐與職業生涯中盡快適應工作要求，并為持續學習奠定良好基礎。

（1）劈裂灌漿防滲（方案一）

劈裂灌漿即沿壩體軸線方向，將合適的泥漿利用灌漿壓力注入壩體，使壩體劈裂形成鉛直連續的防滲帷幕，并填充與劈裂縫連通的孔洞，以增強壩體的防滲能力。

（2）多頭小直徑深層攪拌噴灌漿造墻（方案二）

防滲墻厚度計算公式：

式中：T為最小防滲墻厚度（m）；ΔH為最大上、下游水頭差（m），[J]為高噴防滲墻允許水力坡降，參考相關資料取60。計算工況下上、下游最大水位差5.28 m，計算得T=0.09 m。考慮到施工中可能存在的誤差，選用樁徑為350 mm，樁間最大搭接70 mm，搭接處理論最小成墻厚度210 mm，可滿足防滲墻厚度的要求。方案布置：自壩頂順軸線方向布置深層攪拌樁防滲墻。防滲墻頂部高程為33.5 m，底部深入壩基線2.0 m。多頭小直徑深層攪拌防滲墻面積1775 m2，平均深度6.3 m。

2.2.2 方案選定

上述2種方案都可以達到降低壩體浸潤線，控制壩體滲流量的目的，為保證工程的經濟最優與便于施工的目的，還需要上述2種方案進行方案比選。對劈裂灌漿防滲、多頭小直徑深層攪拌樁2個方案進行技術經濟比較，通過各方案設計的要求，綜合比較，多頭小直徑深層攪拌樁方案對施工條件要求低，施工周期短，施工難度低，防滲效果最好，本著高效可行經濟耐用原則，本次堤防防滲設計擬采用方案二多頭小直徑深層攪拌樁成墻的方案。同時由于堤防防滲深度最大只有6.5 m，且基礎均為粉質粘土，基礎防滲效果較好，所以本次加固設計擬選用此方案。防滲方案對比表見表2。

表2 防滲加固方案綜合對比表

表3 沖刷深度計算成果表

3 岸坡防護工程

3.1 護岸方案比選

在一般的護岸設計方案中普遍采用干砌石護坡、砼板塊護坡，石籠、卵石、植物防護相結合的岸坡等。由于干砌石護坡塊石粒徑難以滿足要求，施工困難，實際人工費用較高，施工隊伍稀缺。砼板塊護坡方案具有施工方便。砼板塊護坡方案雖然施工方便、維修維護費用低的優點，但是適應變形能力較差。采用石籠、卵石、植物防護相結合的岸坡防護造價相對較低，同時可以保護環境水土流失，固本次護岸選用該方案。

3.2 護岸斷面形式確定

根據《堤防工程設計規范》（GB50286-2013）附錄D中D. 2.2章節的規定，平順護岸沖刷深度可按下列公式計算：

式中：hs為局部沖刷深度（m）；Ho為沖刷處的水深（m）；Hcp為近岸垂線平均流速（m/s）；Hc為泥沙的起動流速，采用張瑞瑾公式計算（m/s）；n為與防護岸坡在平面上的形狀有關，取1/6；U為行進流速（m/s）；η為水流流速不均勻系數，根據水流流向與岸坡交角α確定，取1.0。

根據計算結果，沖刷深度為1.07 m，石籠護底長度采用4.0 m。

考慮到工程實際情況，本次護岸主槽兩側采用6 m長石籠護底，石籠延至河岸0.5 m，河兩岸緊接石籠進行卵石結合耐淹植物護岸，高1.5 m，其上直至套堤坡頂播灑草籽進行植物防護，同時亦可滿足景觀要求；套堤背水坡亦播灑草籽進行植物防護。蒲河兩側大堤距主槽較遠，最大堤距超過1000m，且現灘地已栽種樹，堤腳流速較小，故不安排工程措施，僅對大堤迎背水坡播灑草籽進行植物防護。具體工程布置型式見圖2。

4 結論

通過加固堤防、防護岸坡等綜合治理措施的實施，蒲河河道生態得到了一定的恢復，河道基本滿足防洪設計要求。經計算對蒲河部分堤段進行了加固設計，設計了堤防防滲加固方案，采用石籠、卵石、植物防護相結合的方式進行套堤的岸坡防護，達到了生態修復的目的，既保證了工程質量，又體現了人水和諧。

[1]程安,張琳.灃渭新區河流綜合治理淺[J].陜西水利,2011,(3):107-109. DOI:10.3969.1673-9000.2011.03.056.

[2]張曦,魏元芹,萬艷雷等.基于生態理念的城鎮河流綜合治理技術體系研究

[3]張學明.河流綜合治理中河流人工濕地建設研究[J].城市建設理論研究,2011,(15).

[4]GB 50201-94防洪標準[S].

[5]GB 50286-2013堤防工程設計規范[S].

TV85

C

1673-9000（2017）02-0070-02

2016-09-18

孫雷（1980-），男，遼寧營口人，工程師，主要從事水利工程工作。