五臺(tái)山清水河河道治理堤防型式比選分析

李俊艷

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024；2.山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

五臺(tái)山清水河河道治理工程治理長(zhǎng)度54km，北起五臺(tái)山黛螺頂，南至張家莊隧道，河床糙率0.035~0.045。石咀以上河道全長(zhǎng)25km，黛螺頂—石咀段河段為本工程中的重點(diǎn)生態(tài)景觀治理河段。本段河道除臺(tái)懷鎮(zhèn)段按20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防外，其余均按10年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防。該段河道采用復(fù)式斷面，由行洪主槽和兩側(cè)灘地組成。清水河石咀以下治理段河道，本段河道除門(mén)限石鎮(zhèn)側(cè)堤防按20年一遇洪水設(shè)防外，其余均按10年一遇洪水設(shè)防，其橫斷面均為單式斷面，兩岸堤防采用1∶2.5斜坡式生態(tài)防護(hù)土堤，彎道凹岸采用5m寬、0.5m厚的生態(tài)石籠護(hù)腳。

2 堤防斷面型式比選

本工程擬采用漿砌石重力式岸墻、斜坡式鉛絲籠石護(hù)堤及鋼筋混凝土懸臂式岸墻，以墻高3.9m為例對(duì)三種護(hù)岸型式進(jìn)行比選。

2.1 重力式漿砌石岸墻

重力式漿砌石岸墻高4.5m，頂寬0.6m，底寬3.85m，臨水側(cè)邊坡1∶0.5，背水側(cè)直立，基礎(chǔ)埋深1.5m。其優(yōu)點(diǎn)是背水側(cè)直立，開(kāi)挖占地少；施工相對(duì)簡(jiǎn)單方便，但對(duì)地基要求較高，工程造價(jià)較高。

2.2 斜坡式生態(tài)石籠護(hù)堤

采用斜坡式生態(tài)石籠護(hù)堤，坡度1∶2.5，其結(jié)構(gòu)自下向上依次為基礎(chǔ)碾壓、200mm厚砂卵石、300mm厚鉛絲籠石。其優(yōu)點(diǎn)是：采用抗沖材料直接鋪敷在岸坡、堤坡一定范圍形成連續(xù)的覆蓋式防護(hù)，對(duì)河床邊界條件改變較小，且對(duì)近岸水流的影響也較小。工程造價(jià)低，施工簡(jiǎn)單方便，但迎水面為斜坡，河道寬度大，工程占地大。

2.3 鋼筋混凝土懸臂式岸墻

鋼筋混凝土懸臂式岸墻高4.5m，立板厚度0.4～0.6m，底板厚0.3～0.7m，為增加墻體的穩(wěn)定性以及減小基底應(yīng)力，底板在臨水側(cè)向外懸挑1.0m、擋土側(cè)向外懸挑2.4m，底板總寬4.0m。其優(yōu)點(diǎn)是整體性好，耐久性好，但工程造價(jià)高。

2.4 方案比較

通過(guò)對(duì)三種堤防型式單位長(zhǎng)度工程量及直接投資比較可知，懸臂式岸墻工程投資最高，重力式岸墻次之，斜坡式生態(tài)石籠護(hù)堤最低。為節(jié)省工程投資，經(jīng)綜合比較，本工程堤防采用斜坡式格賓石籠護(hù)堤為主，局部地形較狹窄處采用重力式漿砌石岸墻。

3 堤防防護(hù)材料比選

護(hù)坡常用材料有格賓石籠、干砌石護(hù)坡、鋼筋混凝土底板、土工格室。

3.1 格賓石籠

格賓石籠為柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)地基的適應(yīng)性強(qiáng)，地基處理簡(jiǎn)單，且格賓網(wǎng)材為鍍鋅鋼絲，強(qiáng)度高、耐久性好，使用壽命可達(dá)30～50年；格賓網(wǎng)材為專業(yè)生產(chǎn)廠家成品供應(yīng)，質(zhì)量有保證，施工工藝、方法簡(jiǎn)單，施工速度快；格賓石籠不需要膠結(jié)材料，施工不受天氣、氣溫限制；格賓石籠為有空洞結(jié)構(gòu)，對(duì)魚(yú)、蛙等水生動(dòng)物產(chǎn)卵、越冬有利，孔隙內(nèi)堆積淤泥后，對(duì)水生植物的生長(zhǎng)有利，屬生態(tài)型結(jié)構(gòu)；格賓石籠結(jié)構(gòu)的孔隙較大，排水條件好，適應(yīng)冰凍和凍漲性能好，但投資較高。

3.2 干砌石護(hù)坡

生態(tài)磚具有聯(lián)鎖功能，整體效果好；整片結(jié)構(gòu)為柔性，適應(yīng)變形能力強(qiáng)；生態(tài)磚聯(lián)鎖后的抗沖刷能力較強(qiáng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原型試驗(yàn)，水流流速為3.8～4.2m/s時(shí)，水工生態(tài)磚防沖層仍能保持穩(wěn)定。但水工磚開(kāi)孔率較小，僅30%，生態(tài)效果較差。

3.3 鋼筋混凝土底板

鋼筋混凝土底板為整體結(jié)構(gòu)，整體效果好，抗沖能力強(qiáng)；河道槽率較小，過(guò)流能力相對(duì)其他材料大。但河槽內(nèi)不能生長(zhǎng)植物，生態(tài)效果差，且工程造價(jià)較高。

3.4 土工格室

土工格室為塑料薄片構(gòu)成的峰窩狀結(jié)構(gòu)，工程造價(jià)低；開(kāi)孔率極大，孔內(nèi)填土，利于植物生長(zhǎng)，生態(tài)效果好。但防沖效果很差，僅適用于流速較小的部位，如靜水位以上或流速小的灘槽等區(qū)域。

3.5 結(jié)論

經(jīng)綜合比較，復(fù)式斷面主槽護(hù)坡采用格賓石籠，防洪大堤迎水側(cè)采用草皮護(hù)坡；單式斷面護(hù)坡采用格賓石籠；河道彎道等險(xiǎn)工段采用格賓石籠護(hù)腳，以減少工程投資。