尚屯水庫岸坡防護工程設計

范世鵬

(撫順市清原滿族自治縣清原鎮政府水利站,遼寧 撫順 113300)

1 概 述

沈陽市法庫縣尚屯水庫護岸工程位于法庫縣十間房鎮尚屯村境內,治理工程的起點為大壩溢洪道末端(樁號0+000),終點為小荒地村北部(樁號3+420),治理總長度為3.42km。尚屯水庫又名財湖,位于遼河支流拉馬河上。拉馬河發源于遼寧省法庫縣門家溝村,河流長度64.46km,流域面積452.2km2,河道平均坡度2.31‰。

2 工程布置

根據該水庫岸坎現狀和存在的主要問題,以及庫區岸坎穩定需求、財湖風景區的生態功能要求,確定本工程的總體布局。

巖質陡坎岸線段共計0.13km,治理樁號0+000～0+135,采用石籠護岸結構;土質陡坎岸線段共計2.23km,治理樁號0+135～0+785、樁號0+970～2+550,采用混凝土護岸結構;緩坡淺灘段共計0.87km,治理樁號2+550～3+420,采用石籠護岸結構。在混凝土護岸與道路銜接處設置混凝土臺階7處,分別位于樁號0+345、0+600、0+785、0+970、1+110、1+840、2+244;在石籠護岸與道路銜接處設置石籠護岸臺階3處,分別位于樁號0+135、2+660、2+965。另外,在石籠護岸與道路銜接處增設4個親水平臺,共計350m2,方便行人通行。按照工程總體布局,確定本次尚屯水庫護岸工程主要建設內容為:岸坡防護工程3.42km,南岸護欄改造工程1.70km,新建排水涵2座。詳見表1。

表1 護岸工程布置情況匯總表

3 岸坡防護工程設計

3.1 岸坡防護工程布置原則

安全性原則是對庫區岸坡進行防護后,能夠起到固腳護坡的作用,確保庫區岸坡穩定,保護水庫周邊人民生命財產安全。經濟性原則是考慮庫區洪水流勢的合理性,努力做到風險最小,按照汛期庫區各段岸坎的特點,確定岸坡防護型式。生態性原則是保護和恢復庫區生態物種的多樣性,滿足生態河流的要求,為庫區植物生長和動物棲息創造條件。

3.2 防護工程型式

針對巖質陡坎段和緩坡淺談段,采用剛性護岸進行防護,對于土質陡坎段采用柔性護岸進行防護,對這兩類護岸型式分別進行方案比選。

3.2.1 剛性護岸工程

針對工程特點,剛性護岸采用復式斷面,靠近岸坎側設置第一道擋墻(以下簡稱后墻),墻后回填土與現狀岸坎平順連接,平整后栽植喬灌草;靠近庫區側設置第二道擋墻(以下簡稱前墻),前墻后墻之間鋪設透水混凝土路面,在實現岸坡防護功能的基礎上滿足交通需求。后墻采用毛石混凝土結構設計,頂部鋪設防腐木板作為休憩平臺,以下主要針對前墻結構形式進行比選:一種是重力式混凝土擋墻,第二種是自嵌式擋墻,第三種是箱式綠化混凝土擋墻,各結構優缺點分別見表2。

表2 剛性護岸前墻結構優缺點特性比較表

經以上3種擋墻結構比較,可以看出,混凝土擋墻施工技術成熟,施工質量好控制,且擋墻整體性、穩定性好,雖然不可水下作業,但是可以通過圍堰、施工排水等臨時措施解決施工問題。由于該工程長期處于庫區內,擋墻長期位于水位以下,對于抗凍脹性要求較高,而自嵌式擋墻和箱式綠化混凝土抗凍脹性較差,因此本次剛性護岸工程采用混凝土擋墻的工程型式。

具體結構如下:前墻為C25毛石混凝土,設計頂寬0.5m、高1.5m,基礎趾墻寬0.5m、高0.5m,下設0.1厚C20素混凝土墊層。后墻坡上設置寬0.3m、高0.3m、邊坡坡比1∶0.75的集水溝,溝內回填白色鵝卵石。在前墻和后墻上每隔5m分別設置1個φ100mmPVC排水管。

3.2.2 柔性護岸工程

針對本工程特點,選擇2種柔性護岸型式進行對比:一種是石籠護岸,另一種是仿木樁護岸。以下分別簡要論述這2種柔性護岸的優缺點。

1)石籠護岸:根據工程特點,對石籠護岸進行優化設計,采用復式斷面,即濱水一側設置石籠護岸進行岸坡防護,石籠后回填土方形成種植池,栽植水生植物,靠近岸坎一側設置人行步道滿足交通需求。如此即可以實現岸坡防護的目的,也能進行綠化,改善生態的效果也十分顯著。但是,格賓網格外露,金屬材料易腐蝕、塑料網格易老化,外露局部容易被破壞,另外該工程造價相對較高[1-2]。

2)仿木樁護岸:仿木樁護岸其優點可水下作業,施工快捷,占地面積小,生態效果較好。但該結構施工技術較為復雜,技術工藝不成熟,且生態效果差。各種柔性護岸工程型式的主要優缺點比較見表3。

表3 柔性護岸工程型式優缺點特性比較

經以上2種柔性護岸工程型式的比較,仿木樁護岸技術工藝不成熟,生態效果差,而石籠護岸應用較為成熟,與本次工程治理特點更為契合,故本次選用石籠護岸進行柔性防護。

具體工程結構如下:石籠網箱每單元分別為0.7m×0.7m×2.0m和1.0m×0.8m×2.0m,各層石籠網箱背水側齊平,迎水側較上層格賓石籠寬0.3m,網箱后回填土與自然岸坎平順連接形成種植池,平整后栽植水生植物,本設計選擇花菖蒲和水燭香蒲。

3.2.3 臺階與平臺設計

根據工程總體平面布置,在混凝土護岸與岸邊道路銜接處采用混凝土臺階,共計7處;石籠護岸與岸邊道路銜接處采用石籠護岸臺階,共計3處,另設4個親水平臺為行人通行提供方便;混凝土護岸與石籠護岸之間由石籠護岸人行步道延長后平順銜接,各銜接段情況詳見表4。

表4 各銜接段情況匯總表

1)混凝土臺階:混凝土臺階主體采用C25鋼筋混凝土結構,鋼混下分別設置100mm厚C20素混凝土墊層和100mm厚砂墊層。鋼筋混凝土剖面采用U型結構,邊墻寬0.15m,總高0.51m,埋深0.31m。各處臺階數依據現場高差確定,其余部分為水平段,延伸至岸頂,與進場道路相連接。

2)石籠護岸臺階:石籠護岸臺階采用人行步道結構,步道面層為防腐木地板和仿木混凝土欄桿,面層向下依次為C25鋼筋混凝土板、梁、柱,以及C25鋼筋混凝土基礎、C25毛石混凝土基礎和C20素混凝土墊層。各處臺階數依據現場高差確定,其余部分為水平段,延伸至岸頂,與進場道路相連接。

3)護岸之間銜接:混凝土護岸和石籠護岸步道部分由人行步道延長平順銜接,高差為0.5m,坡降為1/10,水平距離為6.0m,人行步道由2.2m漸變至3.25m(含混凝土護岸欄桿部分)。

4)親水平臺設計:根據本項目特點,在樁號0+000設置一個200m2的親水平臺A,樁號0+135、2+660、2+965分別設置1個50m2的親水平臺B。平臺面層為防腐木地板和仿木混凝土欄桿,其中地板為深棕色防腐木,護欄立柱高1.29m,橫向設置拉帶。面層向下依次為C25鋼筋混凝土板、梁、柱,以及C25鋼筋混凝土基礎、C25毛石混凝土基礎和C20素混凝土墊層。

3.2.4 石籠工程技術要求

1)格賓網技術要求:本次設計采用的生態格網結構主要為格賓石籠,格賓石籠尺寸分別為0.7m×0.7m×2.0m、1.0m×0.8m×2.0m,網孔尺寸10cm×12cm,雙線鉸合部分長度≥5.5cm。具體規格及技術要求見表5。

表5 格賓籠護腳網規格、型號、參數表

2)土工布規格:土工布作為排水管的反濾層對排水的穩定和耐久非常重要,各項主要質量指標見表6所示。

表6 土工布主要質量指標表

3)排水涵工程設計:本工程樁號1+830和2+000位置分別設置一座排水涵。每座排水涵由臺階段和涵管段兩部分組成。臺階段分別為150mm厚C25毛石混凝土基礎和100mm厚C20素混凝土墊層,毛石混凝土上設置花崗巖條石臺階。涵管段采用管徑1.0m的圓涵,涵下分層鋪設250mm厚C20素混凝土墊層和100mm厚砂墊層。

4 結 語

工程主要任務是以存在問題為導向,通過尚屯水庫護岸工程,解決岸線崩退、生態環境脆弱、南岸安全隱患等問題,提高岸線穩定性,為當地社會經濟迅猛發展提供堅強有利保障。