河道治理工程生態型岸墻及岸坡工程設計

汪為維，查駿雄

(九江市濂溪區水利局，江西 九江 332000)

1 工程背景

某河道治理工程治理河段長度約9.1km，位于市中心的河谷平原地區，現狀河道寬度一般為164～220m，河道的平均比降為5.83‰。由于治理河段所在的區域地勢低洼，因此主要依靠河堤進行防洪保護。經過20世紀50年代以來的多次建設，目前河道兩岸已經形成長度約13.3km，不同的防洪標準的堤防，具備一定的防洪能力。但是，從堤防的現狀來看，由于設計和建設標準相對較低，因此存在多種危險因素，難以有效發揮作用。另一方面，河道的城區段受到工業和生活污水污染，河道灘地亂墾亂植，嚴重影響城市形象，因此需要對其進行綜合治理。工程治理的主要目標是強化城區河道防洪能力，營造景觀水面，豐富城市河道生態景觀，增加城市中心區綠地面積，改善城市人居環境，完善城市功能，促進區域經濟和社會發展[1]。

此次河道治理工程規劃對左岸和右岸堤防按照百年一遇標準進行治理，在治理過程中維持現狀堤線不變，結合生態和防洪治理的要求對其進行改建。其中，左岸的改建長度為7.5km，右岸的改建長度為8.2km。根據河段的具體特點，將治理河段劃分為蓄水區和生態濕地區兩部分，自上游至下游分別為濕地區、蓄水區、濕地區、蓄水區以及河口濕度區，實現生態互補。蓄水河段利用中隔墻的方式將河道劃分為左側的泄洪槽和右側的蓄水區，在蓄水區設置壩高2.5～4.0m的12座橡膠壩以及堰高0.5～1.0m的18座跌水堰。濕地區維持河道原形態基本現狀的基礎上，對河道進行平整、疏浚，營造豐富的河流濕地區，恢復河道濕地功能。在河道兩岸設置親水景觀和平臺，滿足市民親近水面、休閑娛樂的基本需求。

2 生態岸墻與岸坡工程設計

2.1 總體設計

此次河道治理工程的斷面主要采用復式斷面型式和梯形斷面設計，各河段的岸頂為設計寬度1.0m的水土保持帶，設置深度為0.5m的鉛絲籠，上部覆蓋厚度為15cm的土層并綠化，防止暴雨沖刷岸頂[2]。由于河道位于山谷平原區，為保持排水的順暢性以及設計水位超高的要求，岸頂高程應該在設計洪水位之上1.3m。為了盡量減少工程成本，利用河道開挖的合格土料進行填筑，其含泥量應小于5%，相對密實度不小于0.6，回填施工質量按照相關的施工規范進行。

2.2 岸墻和岸坡設計方案比選

復式斷面的主河槽深度為1.5～2.5m深，臨水部位會受到水體的長時間浸泡、水位升降以及浪涌的侵蝕作用，因此考慮采用生態石籠、漿砌石塊石、漿砌石料石以及生態混凝土等4種不同的砌護方案[3]。結合工程的實際情況，對上述4種方案進行分析和比選，結果見表1。由表1的分析結果可以看出，生態混凝土方案施工技術復雜、成本較高、景觀效果較差，不適合本工程。同時，生態石籠方案的景觀效果較差，在施工和工程成本方面也沒有明顯優勢，不適合此次工程設計要求。因此，在滿足河道行洪基礎上，同時考慮景觀效果，分段選擇護岸形式。其中，0+000～2+350河段地處上游，流速較大，因此選擇漿砌料石護岸型式[4]；下游河段流速較上游段明顯偏小，因此選用漿砌塊石護岸型式。

表1 護岸方式比較

工程坡面的護坡為1∶1.5和1∶3，考慮工程的生態要求，除了常規的工程措施，還需要加入生物措施強化防護[5]，因此可以考慮3種防護方案：一是生態石籠方案，頂部覆土并栽植不同高度層次的植物；二是坡改平生態護坡磚，將坡面轉變為平面，并在空心磚內種植草木，形成生態駁岸；三是漿砌片石骨架植草護坡，并將其打造成截水型，不僅可減小坡面的沖刷力度，又可以保護植物生長[6]。對上述3種方案的工程效果對比，結果見表2。從表2的結果可以看出，在滿足河道行洪要求同時兼顧生態景觀效果，此次工程設計選擇坡改平混凝土生態磚護坡工程方案。

2.3 岸墻及岸坡具體工程設計

綜合考慮行洪安全、景觀生態效果、施工技術要求和工程成本等諸多因素，對治理河段左岸的岸墻以及岸坡進行具體設計。

(1)0+000～2+350河段

該河段靠近河道上游，其矩形河道子槽基礎埋深為2.0m，河道兩側設置寬度為4.0m的平臺，平臺與坡度為1∶1.5的邊坡相接，矩形子槽可以滿足10年一遇洪水的行洪要求，子槽本身采用漿砌料石擋墻支護方案，平臺部位利用規格為50cm的鉛絲石籠防護，上部鋪設厚度30cm的土層并植草[7]，斜坡部位采用坡改平生態混凝土磚，磚內的空隙內植草。

(2)2+350～8+750河段

該段處于治理河段的中游，矩形子槽的基礎埋深為2.0m，兩側設計寬度為2.0m的平臺，并與坡度為1∶3的邊坡相接，子槽部分可以滿足10年一遇洪水的行洪要求。由于流速較上游河段明顯偏小，因此采用漿砌塊石擋墻設計，平臺部位采用規格為50cm的鉛絲石籠防護方案，上部鋪設厚度30cm的土層并植草，斜坡部位采用坡改平生態混凝土磚，磚內的空隙內植草[8]。漿砌石擋墻要設置變形縫，相鄰變形縫之間的間距為10m，變形縫內填閉孔塑料板。漿砌石擋墻后面利用砂礫石回填，墻體設置孔距2m、孔徑10cm的排水孔，呈梅花形布置。

(3)8+750～9+100河段

本河段位于治理項目區的下游河段，水流較為平緩，因此采用漿砌塊石擋墻設計。由于該部位臨近生活小區，外側存在交通道路，沒有放坡空間，因此擋墻采取重力式漿砌石擋墻設計[9]，其頂部寬度為70cm，底部寬度為5.065m，墻高5.3m，河床以上高度為3.3m，可以滿足百年一遇洪水的行洪需求。漿砌石擋墻要設置變形縫，相鄰變形縫之間的間距為10m，變形縫內填閉孔塑料板。漿砌石擋墻后面利用砂礫石回填，墻體設置孔距2m、孔徑10cm的排水孔，呈梅花形布置。

3 護岸穩定性驗算

在工程設計過程中，按照GB 50286—2013《堤防工程設計規范》的有關規定，設計方案的穩定性驗算分別為正常運用和非正常運用2種不同條件。根據GB 50011—2010《建筑抗震設計規范》和項目地的地震資料，工程項目區的基本地震烈度為6度，因此僅需要按照正常工況進行穩定性計算，而不需要進行地震工況下的穩定性計算[10]。研究中選擇0+150、5+450和9+010典型斷面進行設計方案的邊坡穩定性計算，計算結果見表3。由表3中的計算結果可知，此次設計方案的護岸邊坡穩定性均滿足相關規范的要求。

表2 護坡方案效果對比

表3 典型斷面穩定性驗算結果

4 結語

在城區型河道治理工程中，擋墻和護坡不僅要保證防洪、排澇等基本功能，生態和景觀功能也日漸受到重視。此次研究以某河道治理工程為例，結合工程實際對生態型岸墻及岸坡工程形式進行比選研究，并針對不同的河段特點提出具體設計方案，可以為本工程和相關類似工程設計提供有益的支持和借鑒。背景工程按照本文設計改造完工之后，經過一年多的運行，不僅表現出良好的安全性，也獲得非常好的生態和景觀效果。當然，我國當前的生態形護坡設計應用尚處于探索和起步階段，還需要結合具體工程建設進行深入研究和探索，促進河道整治工程的生態化。