尋烏縣水源鄉(xiāng)河道護(hù)岸工程設(shè)計(jì)與分析

賀傳鈺

（江西省贛州市尋烏縣水利局,江西 贛州 342200）

0 引言

山區(qū)河道多有縱坡大、流速快的特點(diǎn),而河道的原生岸坡通常土體結(jié)構(gòu)單一,生態(tài)脆弱,抗沖性差。在急流的沖擊下,原生河岸極易發(fā)生局部坍塌,長此以往可能誘發(fā)山體滑坡,對沿河村鎮(zhèn)和兩岸耕地的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1-3]。護(hù)岸工程作為一種人為對河岸加以強(qiáng)化加固的手段,在維護(hù)河道岸坡穩(wěn)定、減少山洪災(zāi)害等方面發(fā)揮著重要作用[4]。不過我國部分山區(qū)在進(jìn)行護(hù)岸治理時,存在只以固岸泄洪為目的不顧整體環(huán)境生態(tài)協(xié)調(diào)的問題,嚴(yán)重影響了河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,導(dǎo)致河岸帶生物多樣性退化,甚至于完全喪失[1,4,5]。因此,設(shè)計(jì)和比選出一套兼顧安全、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的護(hù)岸方案對保護(hù)流域居民生命財產(chǎn)安全、促進(jìn)流域地區(qū)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展以及維護(hù)河岸帶生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定均存在重要意義。本文以贛州市尋烏縣水源鄉(xiāng)綜合治理工程的河道護(hù)岸工程為研究背景,從可靠性、工程布置合理性、生態(tài)性和經(jīng)濟(jì)性四個維度對護(hù)岸方案進(jìn)行綜合分析,比選最優(yōu)的幾種類型,并結(jié)合河岸特點(diǎn)設(shè)計(jì)護(hù)岸斷面型式,最后根據(jù)各段河道之間的差異進(jìn)行細(xì)化的針對性設(shè)計(jì)。

1 項(xiàng)目概況

1.1 工程概況

尋烏縣水源鄉(xiāng)河道綜合治理工程位于江西省贛州市尋烏縣,工程區(qū)域內(nèi)涉及水源鄉(xiāng)一個鄉(xiāng)鎮(zhèn),包括水源鄉(xiāng)的載下等沿河重要村莊及大面積耕地,保護(hù)人口0.38萬人,保護(hù)耕地0.99萬畝。本工程擬綜合治理河道總長為8.471 km,其中主流為尋烏水水源鄉(xiāng)段,長7.498 km,起始于太湖水庫溢洪道出口處,終止于袁屋村大橋；支流為登豆嶺河,長0.973 km,起始于老屋村老屋橋處,終止于與水口廟小橋處。河道岸坡設(shè)計(jì)對迎流頂沖凹岸段進(jìn)行重點(diǎn)加固,加固總長達(dá)5.754 km,其中主流加固5.481 km,登豆嶺河加固0.273 km。

1.2 工程河道現(xiàn)狀

工程所在區(qū)域受尋烏水和太湖水庫洪水威脅,極易形成洪澇災(zāi)害。擬整治的尋烏縣水源鄉(xiāng)段尋烏水及支流登豆嶺河現(xiàn)狀河道彎曲,岸線曲折,坡降較陡,河道寬窄不一,主河槽寬10 m～40 m,斷面不規(guī)則；岸坡及坡腳幾乎處于無防護(hù)狀態(tài),部分岸坡長年受洪水沖刷已發(fā)生崩塌；上游局部河段淤積形成心灘,使河道縮窄,嚴(yán)重影響泄洪能力,導(dǎo)致汛期暴雨時期,洪水時常難以及時排出。

1.3 岸坡現(xiàn)存問題

本護(hù)案工程區(qū)內(nèi)河道分別為尋烏水和登豆嶺河,岸坡土質(zhì)情況：上部出露地層為重砂壤土、下部為砂（卵）石組成,多呈松散～稍密狀,下伏基巖為強(qiáng)～弱風(fēng)化黑云母花崗巖。河岸部分岸坡長年受水流沖刷,局部已呈直立狀,存在坍塌隱患；部分岸坡處于迎流頂沖段,受流水沖擊動量較大,坡腳掏空嚴(yán)重,已見坍塌現(xiàn)象,穩(wěn)定性差。沿河的主要保護(hù)對象為果園基地、大棚蔬菜基地、鄉(xiāng)村道路、村莊。

2 護(hù)岸方案比選

本工程根據(jù)河道兩岸地形條件和類似工程經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)4種河道護(hù)岸方案：拋石固腳+干砌塊石護(hù)坡（方案一）、C20砼趾墻+C15預(yù)制塊護(hù)坡（方案二）、C20砼趾墻+干砌塊石護(hù)坡（方案三）、C20砼趾墻+草皮護(hù)坡（方案四）。方案將主要從結(jié)構(gòu)可靠性、工程布置合理性、生態(tài)性和經(jīng)濟(jì)性四個準(zhǔn)則進(jìn)行綜合評價以上四種方案,比選出最佳方案。

根據(jù)已有文獻(xiàn)[5]以及工程經(jīng)驗(yàn),以上四個準(zhǔn)則的重要程度排序?yàn)椋航Y(jié)構(gòu)可靠性＞工程布置合理性＞經(jīng)濟(jì)性＞材料生態(tài)性。以上排序具有一定合理性,但本工程基于生態(tài)考慮,認(rèn)為選材的生態(tài)性會間接影響之后河岸帶的生物多樣性和生態(tài)穩(wěn)定性,所以相應(yīng)的給材料生態(tài)性賦予了更高的重要性。基于本工程的重要程度排序?yàn)椋航Y(jié)構(gòu)可靠性＞工程布置合理性＞材料生態(tài)性＞經(jīng)濟(jì)性。結(jié)構(gòu)可靠性、工程布置合理性、生態(tài)性和經(jīng)濟(jì)性四個準(zhǔn)則的權(quán)重分別為：0.32,0.28,0.23,0.17。

若以2 m高岸坡加固為例,計(jì)算各護(hù)岸方案每延米的投資見表1。

表1 護(hù)岸型式投資比較表

從表1可知,站在經(jīng)濟(jì)性的角度給四種方案排序,則方案一＞方案二＞方案四＞方案三。

其他準(zhǔn)則由專家按程度進(jìn)行打分,分值越高表示越優(yōu)秀,四個方案在四個準(zhǔn)則上的細(xì)化評分以及用各方案在各準(zhǔn)則所得的分值乘以準(zhǔn)則相應(yīng)的權(quán)重得到的總評分見表2。

表2 各方案綜合評價分值

由表2可以看出,方案三和方案四是最優(yōu)的兩個方案,故將選作為本工程的主要護(hù)岸方案。

3 護(hù)岸型式斷面設(shè)計(jì)

采用C20砼趾墻+干砌塊石護(hù)坡和C20砼趾墻+草皮護(hù)坡兩種型式的具體斷面設(shè)計(jì)如下。

3.1 C20砼趾墻+干砌塊石護(hù)坡

岸坡下部采用C20砼趾墻,擋墻頂寬0.5 m,背水坡坡比為1∶0.4,迎水坡坡比為1∶1.0；擋墻基礎(chǔ)厚0.6 m,基礎(chǔ)頂面高程與設(shè)計(jì)河床底高程相同,新建趾墻每隔10 m設(shè)置沉降縫,縫寬20 mm,采用聚乙烯閉孔泡沫板填縫,趾墻高0.6 m；擋墻以上采用干砌塊石護(hù)坡與岸頂銜接,護(hù)坡坡比為1∶2.0,干砌塊石厚0.4 m,下鋪砂礫石墊層厚0.15 m,坡頂設(shè)1.0 m寬干砌石壓頂。具體斷面設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 C20砼趾墻+干砌塊石護(hù)坡斷面圖

3.2 C20砼趾墻+草皮護(hù)坡

岸坡下部采用C20砼趾墻,擋墻頂寬0.5 m,背水坡坡比為1:-0.2,迎水坡坡比為1∶0.5；擋墻基礎(chǔ)厚0.6 m,基礎(chǔ)頂面高程與設(shè)計(jì)河床底高程相同；擋墻基礎(chǔ)頂面以上0.5 m,每隔1.0 m設(shè)置一排排水管,排水管采用DN50PVC管,排水管橫向間距2.0 m,呈梅花型布置,排水管墻后進(jìn)口設(shè)置土工布包砂礫石反濾包,直徑0.3 m；新建擋墻每隔10 m設(shè)置沉降縫,縫寬20 mm,采用聚乙烯閉孔泡沫板填縫。擋墻高度根據(jù)岸坡高度及地形條件確定,應(yīng)不低于對岸灘岸岸頂高程。具體斷面設(shè)計(jì)見圖2。

圖2 C20砼趾墻+草皮護(hù)坡斷面圖

4 工程護(hù)岸針對性設(shè)計(jì)

挑取存在問題的河岸段進(jìn)行護(hù)岸處置。優(yōu)選排名前二的方案,護(hù)岸型式總體設(shè)計(jì)思路為：對沖刷嚴(yán)重的迎流頂沖凹岸段,采用C20砼趾墻+干砌塊石護(hù)坡；其他局部臨近房屋及道路凹岸迎流頂沖段采用C20砼趾墻+草皮護(hù)坡；此外,分析每個河段的特殊性,有針對性的增加或替換更適合的護(hù)岸方法。

（1）尋烏水水源鄉(xiāng)段左岸

1）K0+000～0+875,保護(hù)對象為果園基地,現(xiàn)狀岸坡相對較陡,坡腳掏空嚴(yán)重,受水流沖刷嚴(yán)重。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地形情況,設(shè)計(jì)對該段岸坡采用C20砼趾墻+干砌塊石+草皮護(hù)坡護(hù)岸。

2）K1+250～2+500,保護(hù)對象為大棚蔬菜基地、鄉(xiāng)村道路,為迎流頂沖凹岸段,現(xiàn)狀岸坡相對較緩,局部岸坡坍塌較嚴(yán)重。對該段岸坡采用C20砼趾墻+草皮護(hù)坡進(jìn)行護(hù)岸。

3）K2+500～3+585,保護(hù)對象為鄉(xiāng)村道路,為迎流頂沖凹岸段,現(xiàn)狀岸坡相對較緩,局部岸坡坍塌較嚴(yán)重。設(shè)計(jì)對該段岸坡采用C20砼趾墻+草皮護(hù)坡進(jìn)行護(hù)坡。

4）K4+385～K4+770,位于鄉(xiāng)鎮(zhèn)重點(diǎn)打造段,按照建設(shè)秀美鄉(xiāng)村要求的,設(shè)計(jì)采用C20砼趾墻+干砌塊石+草皮護(hù)坡加設(shè)游步道。

（2）尋烏水水源鄉(xiāng)段右岸

1）K0+100～1+220,保護(hù)對象為大棚蔬菜基地、鄉(xiāng)村道路,為迎流頂沖凹岸段,局部岸坡坍塌較嚴(yán)重。設(shè)計(jì)對該段岸坡采用C20砼趾墻+干砌塊石+草皮護(hù)坡。

2）K1+220～2+720,保護(hù)對象為大棚蔬菜基地,處于迎流頂沖凹岸段,現(xiàn)狀局部岸坡相對較陡、坍塌較嚴(yán)重。設(shè)計(jì)對該段岸坡采用C20砼趾墻+干砌塊石+草皮護(hù)坡進(jìn)行護(hù)坡。

3）K2+720～3+585,保護(hù)對象為村莊、鄉(xiāng)村道路,處于迎流頂沖凹岸段,現(xiàn)狀局部岸坡相對較陡、岸坡坍塌較嚴(yán)重。設(shè)計(jì)對該段岸坡采用C20砼趾墻+草皮護(hù)坡進(jìn)行護(hù)坡。

4）K3+685～K4+385：位于鄉(xiāng)鎮(zhèn)重點(diǎn)打造段,為滿足秀美鄉(xiāng)村建設(shè)要求,設(shè)計(jì)采用C20砼趾墻+干砌塊石+草皮護(hù)坡加設(shè)游步道。

（3）登豆嶺河

Z0+850～Z0+973左岸,處于迎流頂沖凹岸段,現(xiàn)狀局部岸坡相對較陡坡、坍塌較嚴(yán)重。設(shè)計(jì)對該段岸坡采用C20砼趾墻+草皮護(hù)坡進(jìn)行護(hù)坡。Z0+000～Z0+150段右岸,現(xiàn)狀岸坡受水流沖刷,局部呈直立狀,且坡內(nèi)有大棚蔬菜基地,受季節(jié)洪水影響,岸坡存在坍塌。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地形情況,設(shè)計(jì)對該段岸坡采用C20砼趾墻+干砌塊石+草皮護(hù)坡。

5 總結(jié)

本文護(hù)岸設(shè)計(jì)考慮了安全和經(jīng)濟(jì)需求,特別注重生態(tài)需求。按四準(zhǔn)則進(jìn)行綜合比選,經(jīng)斷面型式設(shè)計(jì)和細(xì)化調(diào)整后的護(hù)岸方案,在實(shí)際施用中穩(wěn)固可靠且生態(tài)影響小,能夠很好地滿足各方需求。