阿瓦提渠首防洪堤防沖加固形式比選

趙敬和

（新疆維吾爾自治區塔里木河流域阿克蘇管理局，新疆 阿克蘇 843000）

1 概況

阿克蘇河流域位于天山南麓中段西部地區、塔里木盆地西北邊緣，至阿克蘇河與葉爾羌河匯合口以上流域面積5.2×104km2。流域地勢從北向南，從西向東逐漸降低，地貌分帶較為明顯，流域最高點為天山南脈的托木爾峰，海拔高程7443 m。本次內陸河本段治理的防洪堤長1.9 km，位于阿克蘇河攔河閘上游17 km 處，阿克蘇河樁號49+000～51+800 段。防洪段河道總長2.8 km。

阿瓦提縣夏克右岸段防洪項目位于阿克蘇河上段樁號49+000～51+800 位置處，正好位于阿克蘇河較為明顯的彎道處。該河段河床質以細砂為主，岸坎少量粘性土互層，抗沖能力弱，汛期主流靠岸或者頂沖河床時，河岸下層細砂被沖刷后，便會導致河岸崩塌。現狀工程位置主要存在防洪工程設施簡陋，抗洪能力差，防御標準低；防洪險工險段多、線長、面廣，農民負擔重；沒有統一的防洪管理體制[1]等問題。以上問題給阿瓦提縣帶來較大的防洪壓力，因而在該位置建設堤防工程是非常必要的。本次修建防洪工程的主要目的是固化河道岸坎，防止邊岸坍塌，減少水土流失，以保護阿瓦提縣拜什艾日克鎮以及沿河附近村落耕地和人民生命財產安全。

2 防洪堤防沖加固結構方案

防洪堤橫斷面采用梯形斷面，筑堤材料的選擇根據就地取材的原則，堤身采用當地土料填筑，粘性土壓實度不應小于0.92，無粘性土相對密度不小于0.75。根據規范，工程級別為3級及3 級以下的堤頂寬度要求不小于3 m，考慮今后運行管理的要求，堤頂寬度確定為5 m 寬。針對目前我區常用的細沙河床護岸經驗，同時考慮河床質為細沙，且地下水位較高的特點，對以下四個方案進行比選。

2.1 方案一：拋石護岸

該方案為土堤，迎水面采用拋石護岸，即在河底自坡腳向河內方向鋪設10 m 長鉛絲籠塊石水平鋪蓋，下鋪散梢、鋼筋網和無紡布（600 g/m2）各一層，水平鋪蓋上部堆塊石，緊貼土堤部位采用塊石壓梢結構。拋石壩按照設計整治線，利用枯水期順河岸修建。汛期必須準備足夠的備用塊石，并配備專門人力，組織守護，塊石隨沉隨拋，直到下沉穩定為止。結構形式見圖1。

圖1 防洪堤防沖加固斷面型式（方案一）

2.2 方案二：塊石格賓箱護坡、護底

該方案為土堤，迎水面采用塊石格賓箱護坡，水平塊石格賓箱鋪蓋+拋石護腳，即在河底自坡腳向河內方向鋪設18 m長塊石格賓箱水平鋪蓋，下鋪無紡布一層（600 g/m2），引水面以1∶2.5 邊坡鋪設40 cm 厚塊石格賓箱，下設無紡布一層，在水平鋪蓋上部緊靠坡腳處堆放拋石，以使坡腳在被沖深、鋪蓋下沉后，能夠自動坍落，保護坡腳。拋石頂寬10 m，高度1.0 m，迎水面坡比1∶1.5。結構見圖2。

圖2 防洪堤防沖加固斷面型式（方案二）

2.3 方案三：模袋砼護坡，塊石格賓箱護腳

該方案為土堤，迎水面采用模袋混凝土護坡，水平塊石格賓箱鋪蓋+拋石護腳，即在河底自坡腳向河內方向鋪設18 m長塊石格賓箱水平鋪蓋，下鋪無紡布一層（600 g/m2），引水面以1∶2.5 邊坡設40 cm 厚C20 模袋混凝土，下設無紡布一層，在水平鋪蓋上部緊靠坡腳處堆放拋石，以使坡腳在被沖深、鋪蓋下沉后，能夠自動坍落，保護坡腳。拋石頂寬10 m，高度1.0 m，迎水面坡比1∶2.5。結構見圖3。

圖3 防洪堤防沖加固斷面型式（方案三）

2.4 方案四：現澆砼板護坡，塊石格賓箱護腳

該方案為土堤，迎水面采用C20 現澆砼護坡，水平塊石格賓箱鋪蓋+拋石護腳，即在河底自坡腳向河內方向鋪設18 m長塊石格賓箱水平鋪蓋，下鋪無紡布一層（600 g/m2），引水面以1∶2.5 邊坡設15 cm 厚C20 現澆砼，下設無紡布一層，在水平鋪蓋上部緊靠坡腳處堆放拋石，以使坡腳在被沖深、鋪蓋下沉后，能夠自動坍落，保護坡腳。拋石頂寬10 m，高度1.0 m，迎水面坡比1∶2.5。結構見圖4。

圖4 防洪堤防沖加固斷面型式（方案四）

3 防洪堤防沖加固結構型式比較

3.1 方案一：拋石護岸

該方案在工程條件類似的塔里木河農一師河段有成功經驗，結構簡單，施工技術要求不高，具有比較好的適應性，適于在河道主流貼岸的部位施工。由于該結構須經過多年的洪水沖刷，每年邊下沉邊拋石，最終底部塊石到達最大沖刷深度以后才能趨于穩定[2]。因此，其投資方式實際上是“一次修建，分年度投入”。根據現有的經驗，初期修建的投資一般約占總投資額的70%左右，以后根據水流沖刷情況，逐年投入防洪拋石資金，一次性的投資壓力相對比較小。

但是拋石護岸塊石用量巨大，在運行前期每年汛期需組織人力進行拋石維護，后期投入以及管理維護工作量較大，每米堤防拋石量達80 m3。

3.2 方案二：塊石格賓箱護坡、護底

該方案采用格賓這種新型材料，將塊石組成柔性的整體，抗沖、抗變形能力強，能夠維護岸坡的穩定、保護堤腳不受強烈水流的淘刷、促淤保堤，護岸效果較好，且施工工序相對簡單，建成后的維護費用亦較低。但是塊石用量大、水平鋪蓋長，施工工作面較大。

3.3 方案三：模袋砼護坡，塊石格賓箱護腳

該方案采用模袋砼這一新型施工工藝，可就近利用當地建筑材料，護坡結構整體性好，抗沖、抗變形能力強，能夠維護岸坡的穩定、保護堤腳不受強烈水流的淘刷、促淤保堤，護岸效果較好，且施工工序相對簡單。該方案投資較低，建成后的維護費用亦較低。但是本地已建工程無模袋砼施工經驗，施工工序復雜，水平鋪蓋長，施工工作面較大。

3.4 方案四：現澆砼板護坡，塊石格賓箱護腳

該方案外觀較為美觀，可就近利用當地建筑材料，護坡結構整體性較好，施工簡單，該方案投資較低，建成后的維護費用亦較低。但現澆砼對施工排水要求較高；另外砼板護坡適應變形能力較差，基礎易發生變形而導致砼板損壞。

3.5 方案比較

方案一雖然在阿克蘇河下段有著較為成功的經驗，但是該方案首先一次性投入較高，其次后期還得不斷投入，直至岸坡穩定。方案二、方案三及方案四堤防整體結構類似，僅護坡材料不同，經綜合比較，各有優缺點，比較見表1。

本河段工程條件類似于農一師塔里木河段，通過塔里木河應急護岸、和田河彎道、攔河閘導流堤的修建、沖毀及搶險過程，40 多年來農一師水利工作者摸索嘗試了多種塔里木河護岸構筑物的結構型式，結果表明，拋石結構順壩與井柱樁排透水丁壩為塔里木河上較為成功的防洪堤防沖加固護岸型式[3]，但工程投資巨大。

由于本地區沒有類似已建工程作為參考依據，為有效利用有限的工程投資，建議在該河段49+000～49+700 段堤防采用方案二；50+600～51+200 段堤防采用方案三；51+200～51+600 段堤防采用方案四。

4 結論

在阿瓦提縣夏克右岸段防洪項目渠首防洪堤加固施工過程中，塊石格賓箱護坡、護底，模袋砼護坡，塊石格賓箱護腳，現澆砼板護坡，塊石格賓箱護腳三個方案均具有防沖、防凍、防滲效果好、穩定性強、使用壽命長、施工開挖斷面小，施工方便、不受施工排水及場地限制、易機械化施工、運行管理方便，施工質量較容易控制，投資最低，減少河道淤積，節省材料、運費等優勢，分別在該河段49+000～49+700 段、50+600～51+200 段及51+200～51+600 段堤防采用。阿瓦提縣夏克右岸段防洪項目自完工運行以來，工程運行效果表明，防洪堤防沖加固方案的選擇較為合理。

表1 防洪堤防沖加固結構型式比較