長江宜賓南溪城區(qū)段砂礫石筑堤護岸工程技術(shù)

(1.長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010；2.國家大壩安全工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430010)

設(shè)計與施工

長江宜賓南溪城區(qū)段砂礫石筑堤護岸工程技術(shù)

盧建華1,2秦明海1,2田波1,2

(1.長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010；2.國家大壩安全工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430010)

針對長江上游宜賓南溪城區(qū)段防洪標準低這一問題，采用砂礫填筑堤防、堤防護腳與護坡結(jié)構(gòu)，以及護坡表面加混凝土格棚綠化植物等技術(shù)進行了施工處理，施工工期短、工程造價低。工程完工后不僅提高了南溪城區(qū)的防洪標準，而且生態(tài)景觀效果良好。其成功經(jīng)驗可供其他地方堤防建設(shè)借鑒。

護岸工程；砂礫石筑堤；生態(tài)堤防；長江宜賓

1 概 述

1.1 工程概況

長江已建有各類堤防超過3.0萬km，其中干堤3 600 km，長江干堤多為土堤，尤其是長江中下游河段[1]。與中下游河段相比，長江上游河段具有水流流速大、汛期高水位歷時短等特點，同時長江上游河道彎曲，砂礫石料豐富[2]。長江上游宜賓市南溪城區(qū)段采用當?shù)厣暗[石料修筑堤防護岸工程，施工工期短、工程造價低，工程完工后提高了南溪城區(qū)的防洪標準，并建設(shè)成為城區(qū)的生態(tài)景觀堤防。

宜賓市南溪城區(qū)位于距金沙江和岷江匯合口下游42 km處的長江左岸。南溪城區(qū)防洪標準低，洪災(zāi)頻繁，僅能抵御2～3 a一遇的洪水。長江在南溪轄區(qū)內(nèi)長55 km，河道呈“S”形分布，該工程河段位于“S”形河道兩彎道間左岸順直段，江面平均寬855 m，左岸地勢平緩，為長江階地，河段右岸為較陡山體。

該工程起點是南溪城區(qū)大南門，終點是坎上房子，工程全長5 603 m。工程建成后上下游河段形成封閉的防洪體系，城市防洪標準可提高至20 a一遇，同時具有美化環(huán)境等功能。

1.2 工程地質(zhì)

2 堤防護岸工程設(shè)計

2.1 工程布置

根據(jù)《防洪標準》(GB50201)及《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286)，長江上游宜賓南溪城區(qū)段堤防護岸工程防洪標準為20 a一遇設(shè)計洪水，工程級別為4級。根據(jù)河工模型試驗及有關(guān)研究，工程堤腳線沿長江左岸Ⅰ級階地前緣斜坡和長江漫灘布置。堤頂高程根據(jù)20 a一遇設(shè)計洪水位確定，在堤防迎水面混凝土護坡設(shè)置寬3.0 m平臺，平臺高程根據(jù)5 a一遇設(shè)計洪水位確定，平臺以上至堤頂護坡上設(shè)置混凝土格柵，鋪設(shè)腐殖土，種植耐水植物綠化。堤防每隔300 m設(shè)置寬15 m踏步至堤腳。堤頂防汛道路兼為休閑綠道。堤防內(nèi)側(cè)80.0 m寬度范圍內(nèi)利用堤身填筑棄料同步回填。完建的長江南溪堤防護岸見圖1。

圖1 完建的長江南溪堤防護岸工程

2.2 工程建設(shè)影響研究

為了研究該工程建設(shè)對河道行洪安全、河勢穩(wěn)定及涉水構(gòu)筑物的影響，按20 a一遇設(shè)計洪水標準，對工程河段所在的長江棺木巖彎道進口至下游九龍灘12 km河段開展了河床演變分析和模型試驗研究，模型試驗布置及堤線布置見圖2，研究結(jié)果如下。

圖2 模型試驗及堤線布置

(1) 工程完建后，通過20 a一遇設(shè)計洪水時，過水面積縮窄率為2%～4%，最大值為6.80%(徐家大房子前)。工程對上游河段產(chǎn)生的壅水值約0.10 m，上游河段壅水最大值0.15 m(槽房子處)，影響范圍約3 km，對大南門以下河段基本沒有影響。上游河段受到工程壅水影響，流速略有減小，下游局部河段流速略有增加，比如大南門斷面工程建設(shè)前平均流速3.12 m/s，建設(shè)后平均流速3.21 m/s，流速增加0.09 m/s。

(2) 該河段河床由卵石和基巖組成，河段右岸岸線較平順，抗沖性較強，工程對右岸基本沒有影響。工程完建后，河床深泓線平面位置和河床平面形態(tài)無明顯變化，河勢基本穩(wěn)定。工程河段水流動力軸線右移5～15 m，對水流向右岸擠壓有所增強；工程下游東門河段水流動力軸線右移3 m左右，水流在河岸及河床地形的控制下,河勢未發(fā)生明顯變化。工程附近水流動力軸線及流速分布均無明顯變化，近岸流速僅增加0.01～0.03 m/s，對岸坡及岸邊的取水口、臨時碼頭等構(gòu)筑物不會產(chǎn)生不利影響。

2.3 堤防結(jié)構(gòu)設(shè)計

長江南溪城區(qū)河段可開采砂礫石料豐富，開采條件好，運距近，堤身填筑料采用當?shù)氐纳暗[石料。堤身由碾壓砂礫石填筑，堤頂高程265.36～266.61 m，堤頂寬6.0 m，最大堤身高度13.12 m。迎水坡坡比1∶1.8，迎水坡設(shè)置寬3.0 m、高程261.31～262.68 m親水平臺。迎水坡為厚0.20 m的C20現(xiàn)澆混凝土護坡，護坡混凝土摻加聚丙烯纖維，混凝土護坡設(shè)直徑3 cm的排水孔。堤防背水坡坡比1∶1.7(見圖3)。

圖3 堤防典型橫斷面

堤防迎水面坡腳設(shè)置C20混凝土腳槽，為確保堤腳安全，根據(jù)抗沖復(fù)核計算，腳槽埋深不小于3.0 m。局部埋深不滿足設(shè)計要求時，坡腳回填處頂面采用30 cm厚鋼絲籠裝卵石護腳，護腳寬度10.0 m。

長江上游河段具有汛期高水位運行變幅大、歷時較短特點，堤防迎水面采用現(xiàn)澆混凝土護坡，不特別設(shè)置止水結(jié)構(gòu)。為確保填筑時堤身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，堤防內(nèi)側(cè)80.0 m寬度內(nèi)用開采棄料同步回填，其填筑料可不進行碾壓。

根據(jù)地質(zhì)勘察成果，并結(jié)合同類工程經(jīng)驗，堤基堤身物理力學參數(shù)選取見表1?？够€(wěn)定計算工況和計算結(jié)果見表2。計算成果表明，堤防迎水坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求[3]。

表1 堤基堤身物理力學參數(shù)

表2 計算工況和抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

2.4 砂礫石堤防護岸施工技術(shù)

2.4.1 堤基開挖

清除堤身斷面基礎(chǔ)開挖范圍內(nèi)含有植物的表土、蠻石及其他廢料，以及表層粉土、粉砂，不同開挖高程的銜接應(yīng)合理。開挖時嚴禁欠挖，超挖部分應(yīng)按堤身回填要求回填?；A(chǔ)開挖完成后，碾壓堤基，砂卵石堤基相對密度應(yīng)不小于0.70。

2.4.2 堤身填筑

堤身砂礫石料碾壓后應(yīng)具有較高的抗剪強度和較低的壓縮性。堤身砂礫料最大粒徑不超過壓實層厚度，小于5 mm顆粒含量不超過20%，小于0.075 mm的顆粒含量不超過5%。

堤身填筑前，在工程所在部位進行了生產(chǎn)性試驗，通過碾壓試驗復(fù)核，并修正填筑標準和碾壓施工參數(shù)。堤身砂礫石料填筑碾壓后，其相對密度不低于0.75，設(shè)計干密度應(yīng)不小于2.15 t/m3。堤身填筑采用逐層鋪料碾壓上升，層厚不大于80 cm，采用15 t振動碾碾壓，靜碾4遍，振動碾壓3遍。填筑段長不小于100 m，縱、橫向接合部位，采用臺階收坡法，每層臺階寬度不小于1 m，相鄰段交接坡度不陡于1∶3。堤身迎水坡和背水坡均須超填50 cm。

2.4.3 混凝土護坡

迎水面混凝土護坡施工前，用振動碾進行坡面碾壓,先靜碾再振動碾壓，靜碾3遍,振動碾壓2遍,反上坡時振動,下坡時不振動。

迎水面護坡現(xiàn)澆混凝土中摻加單絲聚丙烯纖維，以提高混凝土的抗裂性能?；炷林袉谓z聚丙烯纖維摻量為每立方米混凝土0.90 kg，單絲纖維長16～19 mm，與砂礫料同時攪拌。聚丙烯纖維物理指標見表3。

表3 聚丙烯纖維物理指標

迎水面護坡混凝土采用滑動模跳倉施工，施工滿足《水工建筑物滑動模板施工技術(shù)規(guī)范》(SL32)要求。護坡順水流向每隔4 m設(shè)置一條縱縫，縫寬1 cm，用聚乙烯閉孔泡沫板填縫。橫縫采用切割方式設(shè)置為誘導(dǎo)縫，縫深2 cm。

2.4.4 迎水面護腳

腳槽混凝土保證干地施工，其回填砂卵石料直徑大于30 mm，回填高程為腳槽基坑迎水面邊緣地面高程。鋼絲籠為雙絞合六邊形金屬網(wǎng)面構(gòu)成的箱體結(jié)構(gòu)，鍍鋅鋼絲材料，成型鋼絲籠尺寸3 m×2 m×0.3 m，其中網(wǎng)格尺寸6 cm×8 cm，網(wǎng)面鋼絲直徑2.2 mm。鋼絲籠所裝卵石粒徑不小于10 cm。

3 結(jié) 語

工程于2008年11月正式開工， 2009年4月主體工程完工，一個枯水期共完成開挖32萬m3，填筑堤身砂礫石112萬m3。堤防建設(shè)利用當?shù)厣暗[石料，施工工期短，工程造價低，目前已建成為景觀堤防。

鑒于長江宜賓南溪堤防護岸工程建設(shè)及運行的良好效果，其砂礫石筑堤技術(shù)在金沙江宜賓縣防洪工程中得到推廣應(yīng)用。該工程位于金沙江左岸的宜賓縣安邊鎮(zhèn)，上距向家壩水電站3.50 km，全長2.96 km，堤頂寬4.0 m，最大堤高20 m，迎水面坡比1∶1.75，背水坡坡比1∶1.75。堤身采用砂礫石料填筑，迎水面采用0.2 m厚的C20混凝土護坡，并設(shè)置3 m寬混凝土馬道。堤腳用鋼絲籠裝塊石護腳， 碾壓后的砂礫卵石料相對密度不小于0.75。金沙江宜賓縣堤防護岸工程于2012年9月開工， 2013年9月主體工程完工，目前工程區(qū)已成為休閑旅游景區(qū)。

[1] 包承綱，吳昌瑜，等.中國堤防建設(shè)技術(shù)綜述[J].人民長江，1999，30(10)：15-16.

[2] 佘俊華.山區(qū)河流長河段系統(tǒng)治理設(shè)計探討[J].水運工程，2012(10)：6-10.

[3] 長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院.四川省南溪縣長江防洪護岸工程可行性研究報告 [R].武漢：長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院，2008.

2017-09-01

國家大壩安全工程技術(shù)研究中心資助項目(CX2015Z13)

盧建華，男，長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責任公司，高級工程師.

1006-0081(2017)12-0005-03

TV861

A

(編輯：朱曉紅)