王禿子河綜合治理工程設(shè)計(jì)綜述

高廣林

(遼寧省營口水文局， 遼寧 營口 115003)

1 概 述

王禿子河為大凌河一級支流，王禿子河長4.898km，流域面積為7.86km2，河道比降為43.09‰。大凌河是遼西地區(qū)最大的河流，它起源于建昌縣水泉溝，海拔1150m，它流經(jīng)朝陽，北票和義縣流入渤海，流域面積23235 km2，其中丘陵面積占89 %，而平地則占11%，大凌河在遼寧省面積19989 km2，占流域總面積的86%，全河長度為453km。

王禿子河所在流域多年平均降雨量在490mm左右，7、8月兩月降雨占全年雨量的70%，年降水量變化非常不均勻，最大年降水量為865mm，年最小降水量為273mm。 多年平均蒸發(fā)量約為2100mm左右，日照時(shí)數(shù)平均為2854h，無霜期在160d左右，年最大凍土深120cm；積雪深度17cm左右。

2 河道治理范圍

王禿子河治理斷面以上流域面積7.86km2，河長4.89km，治理段河道左岸為村莊，右岸為公路以及幾處餐館，河道現(xiàn)狀部分段淤積嚴(yán)重，無明顯岸坎，部分端沖刷嚴(yán)重，形成沖坑，王禿子河治理斷面以上共有14處過水路面，主要為涵管形式。

工程治理段起點(diǎn)位置現(xiàn)狀為一公路方涵，方涵寬度為6.5m，凈寬5.5m，凈高為1.6m，涵洞長為23m，涵洞進(jìn)口已被淤泥堵塞，且涵洞進(jìn)口被橫跨河道的煤氣管道、通信管道、熱力供暖管道遮擋一部分，進(jìn)口部分過流能力極小，涵洞出口附近也有兩處管道橫跨河道遮擋涵洞過流。王禿子河下游鳳凰大街小橋處至上游1155m處(靠山屯飯館附近)，治理河寬為5m，治理范圍長1155m，樁號起點(diǎn)是K0+000，終點(diǎn)是K1+154.2。

3 工程建設(shè)內(nèi)容和規(guī)模

3.1 漿砌石護(hù)岸工程

工程依據(jù)5a一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水以及治理段河道比降、治理河寬(凈寬確定為5m)，工程采取漿砌石擋墻護(hù)岸與C25混凝土護(hù)底相結(jié)合的治理形式，漿砌石護(hù)岸修建長度為2278.2m，其中左岸護(hù)岸長1139.6m，樁號為Z0+000-Z1+154.9；右岸護(hù)岸長1138.3m，樁號為Y0+000-Y1+153.3。C25混凝土護(hù)底修建長度為1130m，厚度為20cm。

3.2 橋涵工程

工程設(shè)計(jì)將原有過水路面等阻水建筑物改建，經(jīng)現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)共16處需進(jìn)行改建，依據(jù)各個橋所通過車輛標(biāo)準(zhǔn)的不同，設(shè)計(jì)16處橋有3處為單孔箱涵，13處為混凝土簡支板橋。單孔箱涵尺寸為2.5m(凈高)×5.0m(凈寬)×5m(長)，為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。簡支平板橋是C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)[1]，橋涵兩側(cè)設(shè)置3m長引橋(C25混凝土路面)。

3.3 其他工程

工程在修建護(hù)岸時(shí)河道沿岸存在部分房屋、廁所及院墻影響護(hù)岸實(shí)施，需對其進(jìn)行拆除后再建設(shè)。工程共涉及拆除并恢復(fù)房屋3處，合計(jì)面積約137.5 km2，拆除并恢復(fù)院墻長度為237m，墻高約2m。拆除并恢復(fù)廁所1處，面積約9 m2。新建沉水井1處。增加高壓線長度為10m。增加管路長度1930m。增加砂漿護(hù)面100m。增加檢查井6座，閥門井2座。

4 漿砌石護(hù)岸工程

4.1 漿砌石護(hù)岸斷面設(shè)計(jì)

工程依據(jù)5a標(biāo)準(zhǔn)洪水以及治理段河道比降、治理河寬(凈寬確定為5m)，工程采取修建漿砌石擋墻護(hù)岸、C25混凝土護(hù)底的治理形式，依據(jù)5年水位和保證修建橋涵工程有0.5m凈空的情況下，確定護(hù)岸凈高為2.5m，依據(jù)明渠均勻流計(jì)算公式計(jì)算出治理段10a洪水深度為2.12m，仍小于護(hù)岸凈高，10a洪水不會波及兩岸道路級村莊，僅是不滿足擬建橋涵凈空。新建漿砌石護(hù)岸共有三種斷面形式。總長度為2278.2m。其中右岸漿砌石護(hù)岸長度為1071.3m。采用第一種斷面形式。左岸漿砌石護(hù)岸長度為1072.9m。采用第一種斷面形式。

4.1.1 第一種斷面形式

漿砌石護(hù)岸高3.7m，頂寬為0.5m，底寬為1.9m，埋深為1.2m，背水坡斜率為1∶0.33。漿砌石護(hù)岸護(hù)坡的頂部由5厘米厚的M10砂漿土壤壓制而成，每2m護(hù)岸安裝一條排水管．布置成梅花形狀，每隔10m設(shè)置一個伸縮縫，用于漿砌石護(hù)岸。工程修建13處板橋工程下的漿砌石擋墻長度為134m，其中左岸和右岸各67m，其中1號板橋采用第二種斷面形式。

4.1.2 第二種斷面形式

漿砌石護(hù)岸高3.75m，頂寬0.6m，底寬2.49m，埋深1.2m，背水坡坡比為1∶0.33，漿砌石護(hù)岸護(hù)坡的頂部由5厘米厚的M10砂漿土壤壓制而成，護(hù)岸每2m設(shè)置一道排水管，共設(shè)置2排，布置成梅花形狀，每隔10m設(shè)置一個伸縮縫。

4.1.3 第三種斷面形式

2、5、7-16號板橋采用第三種斷面形式,漿砌石護(hù)岸高3.45m，頂寬0.6m，底寬2.4m，埋深1.2m，背水坡坡比為1∶0.33，漿砌石護(hù)岸護(hù)坡的頂部由5厘米厚的M10砂漿土壤壓制而成，護(hù)岸每2m設(shè)置一道排水管，共設(shè)置2排，布置成梅花形狀，每隔10m設(shè)置一個伸縮縫[2]。

工程在修建漿砌石護(hù)岸墻頂設(shè)置護(hù)欄，護(hù)欄高0.9m，由DN75、DN59與DN30焊接而成。工程治理段終點(diǎn)即中弘樁號K1+154.2處，為工程的進(jìn)口段，需將治理段與未治理段順利銜接上，所以工程設(shè)計(jì)進(jìn)口段為喇叭口形狀，進(jìn)口段長度為10m，進(jìn)口段兩端漿砌石墻與水流方向夾角為6°，進(jìn)口段兩側(cè)漿砌石護(hù)岸埋深為1.6m，進(jìn)口段底板采用漿砌石結(jié)構(gòu)，漿砌石底板厚度為50cm，并在迎水側(cè)設(shè)置齒墻，齒墻埋深為1.6m。

4.2 沖刷深計(jì)算

漿砌石護(hù)岸進(jìn)口齒墻埋深的計(jì)算，計(jì)算5a一遇洪水的沖刷深度。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]。

(1)

(2)

式中：hs為局部沖刷深度，m；H0為般沖刷后水深，m；以近似設(shè)計(jì)水位深度代替；n為平面形狀系數(shù)。取0.25；U為行進(jìn)流速，m/s；UCP為近岸垂線平均流速，m/s；η為水流流速不均勻系數(shù)，根據(jù)規(guī)范查得系數(shù)為0.25。

計(jì)算成果見表1。

表1 平行岸坡各斷面沖刷深度計(jì)算表

工程中漿砌石護(hù)岸段渠底采用C25混凝土護(hù)底，可不考慮沖刷深度，僅考慮凍結(jié)深度，所以漿砌石護(hù)岸埋深為1.2m；但本工程治理段終點(diǎn)及中弘樁號K1+154.2處，漿砌石擋墻埋深值取1.6m，進(jìn)口段并設(shè)漿砌石齒墻，埋深為1.6m。

4.3 橋涵工程

工程設(shè)計(jì)將原有過水路面等阻水建筑物改建，經(jīng)現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)共16處需進(jìn)行改建，依據(jù)各個橋所通過車輛標(biāo)準(zhǔn)的不同，設(shè)計(jì)16處橋有3處為單孔箱涵，13處為簡支板橋。單孔箱涵尺寸為2.5m(凈高)×5.0m(凈寬)×5m(長)，為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，簡支平板橋采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)[4]。

4.3.1 單孔箱涵設(shè)計(jì)

工程設(shè)計(jì)單孔箱涵3處，分別為3#、4#、6#橋，分別布置在中弘樁號K0+338.7、K0+387.0、K0+481.3處，箱涵孔寬5m，洞高2.5m，進(jìn)口至出口與上下游漿砌石護(hù)岸相連接。根據(jù)水面線確定，河道平均水深為1.833m，涵洞洞高2.5m，保證水流過涵洞為無壓流狀態(tài)。

單孔箱涵的頂板厚為30cm，底板厚為50cm，側(cè)壁厚為40cm，在頂部表面鋪上6厘米厚的C30混凝土鋪裝層，箱涵由C25鋼筋混凝澆筑而成，底板與上下游C20素混凝土相連接。箱涵頂部兩側(cè)設(shè)置5m寬，3m長的引橋，引橋?yàn)镃25混凝土路面，路面厚18cm，下設(shè)20cm厚砂礫石墊層。

4.3.2 簡支板橋設(shè)計(jì)

工程共設(shè)計(jì)簡支橋13處，13處簡支平板橋采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

1#橋位于中弘樁號K0+101.6處，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為汽---20級，1#橋橋長為5.5m，凈跨5.0m，橋?qū)?m，橋板厚40cm。橋板由C25鋼筋混凝土澆筑[5]。

2#橋位于中弘樁號K0+250.8處，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為農(nóng)橋，為順應(yīng)原有道路走向，2#橋與河道不垂直，2#橋橋長為5.7m，凈跨5.2m，橋?qū)?m，橋板厚35cm，橋板采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

5#、8#、13#、14#、16#橋位于中弘樁號K0+445.9、K0+667.0、K0+954.4、K0+998.4、K1+112.1處，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為農(nóng)橋，橋長為5.5m，凈跨5.0m，橋?qū)?m，橋板厚35cm，橋板均由C25鋼筋混凝土澆筑。

12#橋位于中弘樁號K0+902.4處設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為汽--10級，橋長為5.5m，凈跨5.0m，橋?qū)?m，橋板厚35cm，橋板均由C25鋼筋混凝土澆筑。

7#橋位于中弘樁號K0+550.1處，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為汽--20級，為順應(yīng)原有道路走向，7#橋與河道不垂直，7#橋橋長6.9m，凈跨6.6m，橋?qū)挒?m，橋板厚50cm，橋板采用C25鋼筋混凝土澆筑。

9#橋位于中弘樁號K0+714.5處，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為農(nóng)橋，為順應(yīng)原有道路走向，9#橋與河道不垂直，9#橋橋長5.8m，凈跨5.3m，橋?qū)挒?m，橋板厚35cm，橋板采用C25鋼筋混凝土澆筑。

10#橋位于中弘樁號K0+797.8處，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為便橋，10#橋橋長5.5m，凈跨5m，橋?qū)挒?m，橋板厚35cm，橋板采用C25鋼筋混凝土澆筑。

11#橋位于中弘樁號K0+834.0處，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為農(nóng)橋，為順應(yīng)原有道路走向，11#橋與河道不垂直，11#橋橋長6.7m，凈跨6.2m，橋?qū)挒?m，橋板厚40cm，橋板采用C25鋼筋混凝土澆筑。

15#橋位于中弘樁號K1+061.1處，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為汽--10級，為順應(yīng)原有道路走向，15#橋與河道不垂直，1#橋橋長6.9m，凈跨6.4m，橋?qū)挒?m，橋板厚45cm，橋板采用C25鋼筋混凝土澆筑[6]。

1#板橋兩側(cè)設(shè)置6m寬，3m長的引橋，引橋?yàn)镃25混凝土路面，路面厚18cm，下設(shè)20cm厚砂礫石墊層。

2#、5#、7-16#板橋兩側(cè)設(shè)置5m寬，3m長的引橋，引橋?yàn)镃25混凝土路面，路面厚18cm，下設(shè)20cm厚砂礫石墊層。

4.3其他工程

工程在修建護(hù)岸時(shí)河道沿岸存在部分房屋、廁所及院墻影響護(hù)岸實(shí)施，需對其進(jìn)行拆除后再建設(shè)[7]-[10]。工程共涉及拆除并恢復(fù)房屋3處，合計(jì)面積約137.5m2，房屋高度約3m；拆除并恢復(fù)院墻長度為237m，墻高約2m，為24cm磚墻，基礎(chǔ)為漿砌石結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)高度約1.0m。拆除并恢復(fù)廁所1處，面積約9m2。其中有100m院墻基礎(chǔ)與本宮新建護(hù)岸之間需進(jìn)行砂漿護(hù)面。

新建沉水井1處，沉水井井徑為1.8m，井深為3.5m，基礎(chǔ)采用2m高，頂部寬度為0.5m，底部寬度基礎(chǔ)為0.6m的干砌石。

外側(cè)包裹土工布，沉水井上部為磚砌墻收口，井口尺寸為0.7m，并覆蓋鑄鐵井蓋。因有一個線桿在河道中心，需要對其進(jìn)行挪位處理，需要增加高壓線長度為10m。

工程修建3號橋處發(fā)現(xiàn)河道內(nèi)存在當(dāng)?shù)卮迕耧嬎玫淖詠硭埽瑸榱吮竟こ添樌麑?shí)施，需將原來自來水管路進(jìn)行改線布置，需要增加DN110PE自來水管路長度30m。新建檢修井2座，閥門井2座。

工程靠山屯飯店段至下游變電所之間河道內(nèi)存在自來水管線，為了本工程順利實(shí)施，需將原來自來水管路進(jìn)行改線布置，需布置主管路DN50PE管路1400m，支管路DN32PE管500m，需設(shè)置檢修井4座。

5 結(jié) 語

河道整治后修建漿砌石護(hù)岸，河道護(hù)底為混凝土，治理的原則是基本上維持天然河道的比降不變，治理后河道趨向平順，斷面為矩形斷面，其糙率為0.015-0.022，護(hù)岸糙率對整個河道影響較小，河道整治后，原有河道過流條件改善，綜合考慮河段特征、洪水坡度、河床質(zhì)平均粒徑、寬深比、含沙量等因素，最后治理河床選用0.022作為設(shè)計(jì)糙率值。