金寨縣青山鎮(zhèn)段治理工程護岸結構型式比選

方軍華

（河南省水利勘測設計研究有限公司，河南 鄭州 450000）

1 工程概況

西淠河為山區(qū)河道，夏季由于集中暴雨經(jīng)常發(fā)生大洪水，次數(shù)頻繁，洪水歷時短，流速大，河道岸坡沖刷嚴重。西淠河為坡陡流急的山溪性河流，洪水暴漲暴落，洪峰流量大，洪水次數(shù)頻繁，未進行防護的岸坡容易崩塌。因洪水影響導致鎮(zhèn)區(qū)交通中斷，農(nóng)作物受災或絕收、房屋倒塌等，近年來沿河局部進行了護岸處理，局部修建了防洪墻或護岸工程，但由于這些擋墻未進行系統(tǒng)設計，擋墻高度不足（3m～6 m）、不連續(xù)等，且大部分為塊石堆砌而成，防洪標準低，部分護岸已經(jīng)坍塌破壞，未形成完整的防洪體系。

金寨縣西淠河青山鎮(zhèn)段治理工程位于金寨縣青山鎮(zhèn)，工程治理任務是通過河道堤岸防沖護砌，提高河道防洪標準，河段治理總長度為12.6 km，工程起點位于青山鎮(zhèn)茅坪三嶺橋，終點位于汪院大橋。治理工程為新建河道擋墻護岸、現(xiàn)有擋墻護底加固及河道清淤，具體包括擋墻護岸3734 m，其中新建擋墻1436 m、拆除重建擋墻2298 m；現(xiàn)有擋墻護腳加固1528 m；河道疏通和拓寬清淤4975 m，新建護坡130 m。金寨縣所在的大別山區(qū)地處北亞熱帶大陸季風氣候，容易形成集中暴雨，西淠河為坡陡流急的山區(qū)河道，洪水歷時短，流速大，河道堤岸防沖問題嚴重。本次治理工程的任務是通過河道清淤和堤岸防沖護砌使得河道防洪標準達到10 a～20 a一遇。

2 護岸結構型式比選

2.1 護岸型式選擇的基本原則

河道整治的第一目的是防洪安全，因此岸線的走向和布置，首先應考慮河道過流斷面能否滿足安全宣泄洪水的要求，因地制宜，就地取材，節(jié)約工程量，河道可以擴寬的地方盡量擴寬，預留河道槽蓄能力，避免縮窄河道。河道岸線與河勢流向相適應，并與大洪水的主流線大致平行，盡量減少岸坡被水流直接沖頂；根據(jù)河岸位置及地質情況合理選擇護岸型式，護岸工程盡可能利用現(xiàn)有岸坡和有利地形，保持岸坡自然生態(tài)性，通過對治理河段的水位推求，合理確定河道護岸頂高程；在確保安全的前提下，兼顧使用單位和有關部門的要求，節(jié)約用地；結合鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設，營造河流景觀，體現(xiàn)生態(tài)、人水和諧的現(xiàn)代河道治理理念。

西淠河為山區(qū)河道，河床比降大，枯水期河槽內基本無水，基坑開挖用于后期回填的土方就近堆放于河道側用于臨時擋水，并沿擋墻基礎外側開挖排水溝排除滲水，控制地下水位低于基礎底面[1]。遇上游來水較大時，工程可暫停施工，待退水后復工。

2.2 護岸結構型式的選擇

金寨縣西淠河青山鎮(zhèn)段治理工程，項目區(qū)屬低山丘陵區(qū)，河道坡降大、流速快，洪峰流量大，山區(qū)土料匱乏，生產(chǎn)、生活用地緊張。河道護岸結構型式，常規(guī)有直立擋墻和坡腳低墻+斜坡護岸方案。采用直立擋墻防止岸坡失穩(wěn)，混凝土用量大，但是占地面積小，施工速度快。坡腳低墻+斜坡護岸方案在坡腳處建低墻，墻上采用斜坡護岸，工程占地相對較大，以護岸擋墻高度為6 m比選，直立擋墻投資較低墻略大，但由于現(xiàn)有道路及房屋沿河修建，用地緊張，無充足的空間放坡，故本次方案在道路及房屋沿河段采用直立擋墻。

2.3 擋墻型式選擇

6 m～8 m高度擋墻型式可采用重力式、衡重式和懸臂式，本次擋墻方案比選根據(jù)不同地段地質條件、施工條件以及擋墻高度采用不同的型式。

方案一:衡重式擋墻。利用衡重臺臺上填土使擋土墻重心后移，增加墻身的穩(wěn)定，且下墻采用仰斜式，可減少開挖量，適用于山區(qū)地形陡峻處的擋墻。由于基礎面積較小，對于承載力要求相對較高，但基礎應力分布均勻。

方案二:重力式擋墻。通過墻身自重保持穩(wěn)定，施工方便就地取材、適用性強。重力式擋墻斷面尺寸相對較大，因此對基礎承載力要求不高，但基礎應力分布均勻性較差。

方案三:懸臂式擋墻。通過基礎填土平衡土壓力，施工工期較以上兩種長，基礎尺寸相對較大，因此對基礎承載力要求不高，基礎應力分布均勻。

根據(jù)地質勘探報告，擋墻基礎位于②卵石層，地基承載力較高，因此三種擋墻都可以用于治理本次工程[2]。以墻高6.5 m單位寬度的擋墻進行比較。比選方案的結構分析均選取完建期，基地應力、應力不均勻系數(shù)及穩(wěn)定安全系數(shù)計算結果見表1，三種方案每延米主要工程量和投資見表2。

表1 擋墻型式比選方案穩(wěn)定分析計算成果

表2 擋墻工程量及投資分析表

從表1～表2可以看出，三種方案均能滿足抗滑和抗傾覆。方案一衡重式擋墻的基礎壓力大，但小于地基承載力，且方案工程量較小，相對投資較小，基礎開挖面積小，對周邊道路影響小。方案二重力式擋墻的地基承載力較小，相對投資較大，基礎開挖面積大，對周邊道路影響大。方案三懸臂式擋墻基礎壓力和不均勻系數(shù)為二者之間，投資最小，但由于施工工序較以上兩種多一個鋼筋加工、安裝，故在治理范圍內緊貼道路和房屋段不適用。懸臂式擋墻擋土高度不適宜超過7.0 m，鎮(zhèn)區(qū)段擋墻需滿足20 a一遇防洪標準，在同時滿足沖刷埋深和設計洪水位的情況下，擋墻高度均超過7.5 m，故在鎮(zhèn)區(qū)段擋墻不采用懸臂式，只在擋土高度小于7.0 m且施工對周邊交通影響小的治理范圍內采用此型式。

3 治理型式的具體應用

根據(jù)不同段地質、施工場地、擋墻高度確定采用適宜的擋墻型式，不同段具體治理采用型式見表3。

表3 擋墻型式表

治理過程中，西淠河光伏發(fā)電段、湯店村部左岸、湯店村部以及青山電站右岸段擋墻墻身質量較好，但由于基礎埋深不足，現(xiàn)有擋墻基礎在洪水沖刷下出現(xiàn)脫空的現(xiàn)象，若不及時加固基礎、增大基礎埋深深度，擋墻隨時存在著傾覆的風險[3]，嚴重影響當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活。本次設計利用原有擋墻，在原有擋墻的基礎上通過植筋將鋼筋混凝土護底與現(xiàn)有擋墻連接成整體，保證擋墻基礎抗沖刷深度滿足要求，保證擋墻結構的安全。

4 結論

河道擋墻護岸型式從經(jīng)濟、美觀和實用性三個方面對重力式、衡重式以及懸臂式進行比選，最終根據(jù)工程實際情況在不同河段采用重力式、衡重式和懸臂式，擋墻高度為6.0 m～8.5 m。由于西淠河為山區(qū)河道，洪水期水流湍急，計算沖刷深度大，計算洪水位高，設計擋墻在滿足20 a一遇洪水以及基礎埋深要求的情況下，若考慮不采取護底的工程措施，擋墻埋深及結構需加大，工程造價偏高；在擋墻設計高度大于8.5 m時，可在擋墻底設置鋼筋混凝土護底以滿足沖刷深度要求，減少擋墻墻身工程量、工程造價。金寨縣西淠河青山鎮(zhèn)段治理工程的實施，將完善西淠河流域的防洪除澇減災體系，減輕區(qū)內洪澇災害損失，改變易澇多災的面貌，為治理區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展提供有利條件，同時兼顧輸水沿線城鎮(zhèn)及生態(tài)景觀用水，提升區(qū)域生活環(huán)境。