新疆中小型堤防工程設(shè)計(jì)工作要領(lǐng)簡析

◎ 唐占君 哈密托實(shí)水利水電勘測設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司

1.現(xiàn)場踏勘

（1）明確工程任務(wù)及要求，并明確項(xiàng)目資金來源，審查單位等內(nèi)容。

（2）以全局觀念，針對保護(hù)對象結(jié)合地形地貌全面勘察。河道防護(hù)治理工程：調(diào)查上下游關(guān)系，明確來水、匯水，下游泄水通道及洪水容納、消散等情況，河道與居民點(diǎn)、涉水建筑物（橋、堰、閘）等關(guān)系，歷史洪痕點(diǎn)、地質(zhì)（地形地貌、整體或局部覆蓋層與基巖）。平原區(qū)防護(hù)工程：防護(hù)對象周邊地形地貌，確立上游來水水系、流經(jīng)區(qū)域及對防護(hù)對象造成損害，因地制宜，采用“上導(dǎo)下輸”的原則確定防護(hù)方案及堤（渠）線布置。

（3）調(diào)查主要建材及砂石骨料場位置，對儲(chǔ)量、質(zhì)量評價(jià)。成品骨料明確價(jià)格，對其質(zhì)量評價(jià)，確定運(yùn)距及道路情況。

（4）調(diào)查歷史洪水，記錄洪水發(fā)生年份，水位位置。

（5）了解河道礙洪建筑物（吊腳樓、河道違章架橋等）拆遷難度，明確工程征地難易程度及補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。

2.資料收集

（1）已獲批的規(guī)劃報(bào)告及實(shí)施規(guī)劃的批復(fù)意見或項(xiàng)目背景相關(guān)文件，或城、鄉(xiāng)防洪規(guī)劃報(bào)告及水系圖。

（2）工程河段上下游已經(jīng)報(bào)批的河道治理工程相關(guān)設(shè)計(jì)報(bào)告。

（3）上游工程基本資料（如上游電站、水庫），對工程河段洪水影響較大工程運(yùn)行管理資料（汛期泄洪情況）、交叉工程資料（如經(jīng)過的鐵路、公路等重要設(shè)施）及其他相關(guān)工程資料（地質(zhì)資料、水文資料）。

（4）城市/鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃資料及規(guī)劃平面圖。

（5）項(xiàng)目區(qū)城、鎮(zhèn)、村社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況資料、政府工作報(bào)告或統(tǒng)計(jì)年鑒。

3.測量

（1）測量范圍：根據(jù)規(guī)劃堤線及業(yè)主要求，確定工程位置，河道兩岸至少向外延伸至歷史最高洪水位以上1m，并標(biāo)注洪痕位置、高程。

（2）測量比例尺：中小河流治理及堤防工程，可研階段按1：2000，初設(shè)階段1：1000。

（3）縱橫斷面：可研、初設(shè)階段橫斷面間距分別為100～200和50～100m，卡口及河道斷面變化較大處橫斷面間距應(yīng)加密，河道上的橋、堰、閘等涉水建筑物斷面必測，橫斷面要求與河道垂直。

測量看現(xiàn)場時(shí)主要水工設(shè)計(jì)人員必須到場，現(xiàn)場布置任務(wù)，加強(qiáng)溝通，做好相關(guān)記錄。

4.洪水計(jì)算

確定工程研究區(qū)洪水來源，流經(jīng)區(qū)域、下泄通道及滯洪、消散區(qū)域，一般研究區(qū)洪水主要來源有：①山區(qū)的融雪洪水及暴雨洪水；②山區(qū)的暴雨融冰雪混合型洪水；③戈壁暴雨洪水和水庫排泄匯合洪水；④戈壁洪水和上游河溝下泄匯合洪水。

根據(jù)調(diào)查資料和歷史文獻(xiàn)記載資料，洪水計(jì)算應(yīng)注重合理性分析。設(shè)計(jì)洪水計(jì)算根據(jù)規(guī)范采用多種方法分析計(jì)算，加以論證其合理性。

5.工程設(shè)計(jì)

5.1 工程規(guī)模

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50210-2014）、《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50805-2012）、《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）等相關(guān)規(guī)范確定堤防工程等別及建筑物級別。

5.2 工程選址、堤線布置

（1）河道治理工程：根據(jù)河道地形、地質(zhì)、涉河建筑物及兩岸布局確定堤線、堤型。

（2）平原區(qū)防護(hù)工程：根據(jù)地形地貌、地質(zhì)，上游洪水類型、流經(jīng)區(qū)域及下游泄水通道等，結(jié)合周圍生產(chǎn)生活環(huán)境和工程造價(jià)，防洪堤和泄洪渠布線盡量利用地形條件，同時(shí)避開耕地和居民區(qū)，減少耕地、搬遷賠償?shù)龋C合確定堤線。

推薦方案確定后及時(shí)與業(yè)主對接，敲定最終堤線、堤距、堤型方案，若涉及大面積拆遷占地的，應(yīng)讓業(yè)主出具拆遷的相關(guān)說明。

5.3 堤防設(shè)計(jì)

（1）結(jié)構(gòu)形式選取。結(jié)合治理段地形地貌、地質(zhì)、洪水等自然條件及運(yùn)行管理水平和當(dāng)?shù)厥┕l件等及其他自然與人為因素，按照因地制宜，降低工程投資的原則，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后綜合確定。

因堤防填筑材料的不同,堤防結(jié)構(gòu)形式主要有土堤（黏土、砂土、砂礫石等）、石堤（堆石、砌石等）、砼堤、鋼筋砼防洪墻以及分區(qū)填筑混合材料堤等，在新疆區(qū)域應(yīng)用多的是土堤；根據(jù)堤防橫斷面,有斜坡式、直墻式、直斜復(fù)合式等；根據(jù)堤防防滲結(jié)構(gòu),有均質(zhì)土堤、斜墻式土堤及心墻式土堤。

河道治理工程中，石料貯備量滿足工程需求，可以選擇漿砌塊（卵）石、鋼筋石籠防沖結(jié)構(gòu)的土堤，或者采用石堤。在穿越城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的河道治理工程中，結(jié)合河道現(xiàn)狀及兩岸環(huán)境，采用砼防洪墻形式，可避免過多征地拆遷，亦可以結(jié)合生態(tài)景觀、休閑娛樂及商業(yè)開發(fā)所需進(jìn)行堤岸布設(shè)及其他配套設(shè)施建設(shè)。

防洪土堤斷面形式一般為梯形結(jié)構(gòu)，按照堤防工程級別、堤身結(jié)構(gòu)、填筑土質(zhì)、風(fēng)浪、護(hù)坡形式、堤高及施工及運(yùn)行條件進(jìn)行堤防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，堤頂寬度取3-8m；堤坡系數(shù)一般取1：1.5-1：3.0；堤身填筑、沖刷坑回填料應(yīng)滿足規(guī)范，堤身填筑、基礎(chǔ)開挖擾動(dòng)面壓實(shí)指標(biāo)：砂礫石相對密度≥0.75-0.85，細(xì)粒土壓實(shí)度≥0.93-0.95。

新疆區(qū)域土堤護(hù)坡形式一般常用的有砼護(hù)坡、漿砌石（干砌石）護(hù)坡、雷諾護(hù)墊及生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)等。

①砼護(hù)坡一般為10-20cm厚砼板護(hù)坡，護(hù)坡至沖刷坑底部。現(xiàn)澆砼標(biāo)號(hào)C20F200，護(hù)坡、封頂板縱向每2～3m設(shè)板間縫，橫向板間縫設(shè)在護(hù)坡斜面中間，縫寬2cm，高壓閉孔板填塞。

②漿砌石護(hù)坡一般為30-60cm厚漿砌塊（卵）石護(hù)坡，護(hù)坡至沖刷坑底部。防洪堤縱向每5-8m設(shè)沉降縫，縫寬2cm，高壓閉孔板填塞，縱向每30-50m設(shè)砼隔墻。

③雷諾護(hù)墊厚30cm，網(wǎng)箱采用六邊形雙絞合鋅鋁合金絲網(wǎng)（鋼絲網(wǎng)鍍高爾凡）編制而成，下設(shè)無紡布（200g/m2）。石籠單元格尺寸厚0.3m，寬1.5m，雷諾護(hù)墊石籠填充石料粒徑為75～150mm，雷諾護(hù)墊網(wǎng)箱采用六邊形雙絞合鋅鋁合金絲網(wǎng)（鋼絲網(wǎng)鍍高爾凡）編制而成。

④生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)是堤防與生態(tài)環(huán)境治理相結(jié)合的柔性生態(tài)技術(shù)型護(hù)坡，將鋼絲或者其它金屬絲線采用機(jī)械鉸合編織成多鉸狀格網(wǎng)組裝箱，箱體內(nèi)填充符合要求的填充材料而成的組合體。填充料包括塊石、卵石、砼塊及其他特定生態(tài)功能的產(chǎn)品等，須滿足其結(jié)構(gòu)體的功能要求。

目前在新疆區(qū)域生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用主要用于河湖護(hù)岸及擋土設(shè)施建設(shè)，主要特點(diǎn)是達(dá)成人文景觀環(huán)境與生物生長環(huán)境相互涵養(yǎng)的仿自然生態(tài)環(huán)境。

生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)：岸坡坡比系數(shù)i≤1.5 時(shí)，采用綠濱護(hù)坡；i ＞1.5 時(shí)，根據(jù)現(xiàn)狀采用固濱擋墻或加筋固濱擋墻結(jié)構(gòu)。固濱籠網(wǎng)目規(guī)格（80mm×100mm，100mm×120mm，130mm×150mm）。綠濱護(hù)坡的厚度為 t≧2DM（DM為中值粒徑）。

（2）水力計(jì)算。堤防的水力計(jì)算采用明渠恒定非均勻漸變流水面曲線的計(jì)算方法—逐段試算法進(jìn)行計(jì)算。首部起始端以臨界水深起調(diào)，采用逐段試算法計(jì)算水面線。

（3）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析。

①滲流分析。根據(jù)規(guī)范對防洪壩和壩基土滲透變形類別進(jìn)行判定，計(jì)算出允許水力坡降J允。選取最不利堤防斷面，筑料滲透系數(shù)及c、φ值，計(jì)算防洪壩及壩基滲透比降是否小于J允，否則壩基存在滲透破壞；計(jì)算堤身和地基中滲流場的分布,確定退水條件下堤身浸潤線位置，分析評價(jià)堤身和地基滲透穩(wěn)定驗(yàn)算是否滿足規(guī)范要求。

②穩(wěn)定性計(jì)算。防洪堤壩、防洪墻、坡式護(hù)岸及穿堤建筑物須進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算,確定抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Kc滿足規(guī)范要求，上下游堤坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算一般采用瑞典圓弧法，按施工期、水位降落期和穩(wěn)定滲流期分別計(jì)算。防洪墻及穿堤建筑物須進(jìn)行抗傾穩(wěn)定計(jì)算，必須滿足規(guī)范要求。

6.結(jié)語

在新疆常見的中小型堤防工程設(shè)計(jì)工作中，必須按照工作流程及相關(guān)規(guī)范，并且緊密聯(lián)系實(shí)際，科學(xué)合理的堤線布置、堤型選擇及堤防工程結(jié)構(gòu)形式確定，并嚴(yán)格按照規(guī)范做好水力、結(jié)構(gòu)計(jì)算和穩(wěn)定分析。