牤牛河重點(diǎn)山洪溝防洪治理工程設(shè)計(jì)分析

李書博

(遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院，沈陽(yáng)110003)

1 工程概況

牤牛河是愛(ài)河的一級(jí)支流，流域面積129 km2，河道全長(zhǎng)29 km，發(fā)源于寬甸縣，在鳳城市境內(nèi)匯入愛(ài)河，鳳城市境內(nèi)流域面積18.27 km2，河長(zhǎng)8.53 km。牤牛河于鳳城境內(nèi)主要流經(jīng)鳳城市石城鎮(zhèn)榮家村，沿途流經(jīng)榮家村一組、二組、三組、四組、五組、六組、七組、十三組等八個(gè)村民組。牤牛河山洪溝為我省重點(diǎn)山洪溝治理項(xiàng)目之一，設(shè)計(jì)范圍為鳳城市境內(nèi)牤牛河干流段及寺院溝(朱家坎子)、淌石背、榮家坎子、大陽(yáng)溝及北陽(yáng)溝等5 條支流。

2 防洪標(biāo)準(zhǔn)

本次治理鳳城市牤牛河段流經(jīng)榮家村，共保護(hù)村戶530 戶，保護(hù)人口2400 人，保護(hù)耕地面積4200畝;流域范圍內(nèi)無(wú)工礦企業(yè)，有小學(xué)一座、村衛(wèi)生所一座;干流上有鳳上線鐵路橋、青八線公路及榮家七組大橋、河北沿大橋、頭道河大橋、二道河大橋、四道河大橋等6 座跨河橋梁。按照保護(hù)對(duì)象的規(guī)模，重要性、防護(hù)要求，參照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201—94)及《重點(diǎn)山洪溝防洪治理項(xiàng)目建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》，確認(rèn)本次牤牛河按照10 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防。

3 工程治理方案

3.1 河道清淤工程治理方案

河道清淤工程以清除河道內(nèi)淤積，恢復(fù)河道的過(guò)水?dāng)嗝?，保障水流的順暢，提高河道的行洪能力為主要目?biāo)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，牤牛河支流A 寺院溝(朱家坎子)治理段、支流B 淌石背2#農(nóng)用橋上游段、支流D 榮家坎子治理段、支流E 大陽(yáng)溝治理段及北陽(yáng)溝治理段，碎石以及雜物等較多，部分碎石堆積在岸邊，逐年增加侵占河道，已經(jīng)影響了河道的行洪，局部河道深度不足1 m，部分河道無(wú)明顯岸坎。

本次工程治理擬進(jìn)行河道清淤河心長(zhǎng)度共3 967.9 m，其中牤牛河干流清淤河心長(zhǎng)度為761.9 m，樁號(hào)范圍為Z2 +738.1 ～Z3 +500;支流A清淤河心長(zhǎng)度為1 000 m，樁號(hào)范圍為A0 +000 ～A1+000;支流B 清淤河心長(zhǎng)度為1 006 m，樁號(hào)范圍為B0 +300 ～B0 +900 及B1 +294 ～B1 +700;支流D清淤河心長(zhǎng)度為200 m，樁號(hào)范圍為D0 +250 ～D0 +450;支流E 清淤河心長(zhǎng)度為750 m，樁號(hào)范圍為E0+200 ～E0 +950;支流F 清淤河心長(zhǎng)度為300 m，樁號(hào)范圍為F0 +150 ～F0 +450。主要清除河道內(nèi)的毛石、碎石及其它雜物，保證河道泄洪暢通。

3.2 河道護(hù)岸工程治理方案

牤牛河干流共建護(hù)岸工程1 782 m，其中榮家七組大橋至鐵路橋間治理段采用坡式雙絞格網(wǎng)石籠護(hù)岸，全長(zhǎng)為644 m;十三組河北沿治理段采用坡式雙絞格網(wǎng)石籠護(hù)岸，全長(zhǎng)為694 m。

鳳城市牤牛河干流現(xiàn)有跨河橋梁橋梁6 座，水流經(jīng)過(guò)跨河橋梁時(shí)水流條件發(fā)生變化，對(duì)橋梁上下游岸坡穩(wěn)定造成影響。為了保證牤牛河干流現(xiàn)狀跨河橋梁上下游岸坡安全，通過(guò)修建護(hù)岸工程對(duì)橋梁段上下游河道岸坡進(jìn)行防護(hù)。防護(hù)的頂高程為現(xiàn)狀岸頂高程，護(hù)腳頂高程為現(xiàn)狀河底高程。工程范圍如下:河北沿大橋下游右岸防護(hù)44 m，下游左岸防護(hù)30 m;頭道河大橋下游左岸防護(hù)32 m，上游右岸防護(hù)33 m;二道河大橋下游右岸防護(hù)23 m，上游右岸防護(hù)28 m;四道河大橋下游右岸防護(hù)21 m，上游右岸防護(hù)26 m。鐵路橋上下游均為山體，故不予防護(hù)。

4 主要建筑物設(shè)計(jì)內(nèi)容

本次重點(diǎn)山洪溝治理工程位于鳳城市牤牛河，根據(jù)河道現(xiàn)狀情況，確定本次治理段位于牤牛河干流榮家七組大橋下游至鐵路橋段、十三組段及支流七組、五組、三組及一組段，共治理河道7 段，治理河心長(zhǎng)度為5 891.9 m。其中牤牛河干流治理長(zhǎng)度為1 341.9 m，支流A 寺院溝(朱家坎子)治理長(zhǎng)度為1 000 m，支流B 淌石背治理長(zhǎng)度為1 700 m，支流D榮家坎子治理長(zhǎng)度為450 m，支流E 大陽(yáng)溝治理長(zhǎng)度為950 m，支流F 治理長(zhǎng)度為450 m。包括河道清淤工程及護(hù)岸工程等部分。

河道清淤工程:對(duì)牤牛河干支流進(jìn)行河道清淤工程，清淤總長(zhǎng)度為3 967.9 m。

垂直護(hù)岸工程:支流A 寺院溝(榮家坎子)治理段及支流E 大陽(yáng)溝治理段，實(shí)測(cè)河道兩岸高程與10 a一遇防洪水位相差較大，而且岸后空間小，現(xiàn)有道路即在河岸邊，如修建坡式護(hù)岸將破壞現(xiàn)有逃生道路，需修建垂直護(hù)岸。其中支流A 垂直護(hù)岸建設(shè)長(zhǎng)度為764 m，為漿砌石垂直護(hù)岸;支流E 垂直護(hù)岸建設(shè)長(zhǎng)度為837 m，為雙絞格網(wǎng)石籠垂直護(hù)岸［2］。

岸坡護(hù)岸工程:對(duì)洪水威脅村莊較大段河道進(jìn)行護(hù)岸工程處理及跨河橋梁段河道上下游岸坡護(hù)岸工程處理，總長(zhǎng)度為5 597 m。

5 河道清淤工程設(shè)計(jì)

河道清淤工程以清除河道內(nèi)的阻塞，恢復(fù)河道的過(guò)水?dāng)嗝?，保障水流的順暢，提高河道的行洪能力為主要目?biāo)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，牤牛河支流A 寺院溝(朱家坎子)治理段、支流B 淌石背2#農(nóng)用橋上游段、支流D 榮家坎子治理段、支流E 大陽(yáng)溝治理段及北陽(yáng)溝治理段，碎石以及雜物等較多，部分碎石堆積在岸邊，逐年增加侵占河道，已經(jīng)影響了河道的行洪，局部河道深度不足1 m，部分河道無(wú)明顯岸坎。牤牛河干流河北沿段主河道內(nèi)淤積明顯，導(dǎo)致河床抬高，汛期水位隨之抬高，威脅十三組逃生道路的安全及耕地安全。綜上，需對(duì)上述河段進(jìn)行河底清淤，清除河道內(nèi)的毛石、碎石及其它雜物等進(jìn)行清理疏挖，擴(kuò)大行洪斷面，調(diào)整局部河道比降。

海藻酸鈉和酪蛋白的帶電性質(zhì)相同，原先形成的包裹結(jié)構(gòu)破壞，微乳逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⒌娜芤籂?。整體而言，海藻酸鈉修飾能夠顯著提高丁香酚微乳的pH穩(wěn)定性。

6 垂直護(hù)岸工程設(shè)計(jì)

根據(jù)河道現(xiàn)狀情況及本次工程任務(wù)，提高重點(diǎn)村屯的防洪標(biāo)準(zhǔn)，延長(zhǎng)村屯段遇險(xiǎn)的逃生時(shí)間，局部河道不適合采用坡式防護(hù)型式，同時(shí)考慮到清淤后岸腳穩(wěn)定及岸后的防護(hù)對(duì)象，更適合于垂直防護(hù)。本次河道垂直護(hù)岸工程總長(zhǎng)度為2 685 m。

7 岸坡護(hù)岸工程設(shè)計(jì)

7.1 護(hù)岸型式選擇

7.1.1 坡式護(hù)岸

1)干砌石:

干砌石護(hù)岸施工簡(jiǎn)單方便，同樣具有對(duì)基面坡面不均勻沉降及塌陷適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但是同時(shí)具有施工標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量不容易控制、易遭受破壞以及抗沖刷性差等缺點(diǎn)。

2)漿砌石:

漿砌石雖然抗沖刷性強(qiáng)、岸坡穩(wěn)定美觀，但是生態(tài)性能差，不利于生態(tài)型河道的建設(shè)。

3)土工模袋混凝土面板:

土工模袋混凝土面板是由灌入模袋內(nèi)的混凝土凝固后形成的一種剛性面板護(hù)岸，可使堤岸避免水流的直接淘刷。具有抗沖能力強(qiáng)、成本低、不需要模板、機(jī)械化施工程度高、可適用于各種地形鋪筑和無(wú)需鋪設(shè)反濾層等優(yōu)點(diǎn)。但是不能夠滿足河道美觀和生態(tài)建設(shè)的需求［3］。

4)雙絞格網(wǎng)石籠:

雙絞格網(wǎng)石籠屬于柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)，既可以適應(yīng)河床的變形，又可以適應(yīng)地基的不均勻凍脹，有較強(qiáng)的抗沖刷性能，能有效起到防護(hù)效果，同時(shí)可以迅速沉積土壤，促進(jìn)植被生長(zhǎng)，對(duì)河流生態(tài)基本沒(méi)有影響，而且雙絞格網(wǎng)石籠造價(jià)較低，且施工方便，受氣候干擾小，可以進(jìn)行水下施工，抗腐蝕性強(qiáng)，使用壽命較長(zhǎng)。

7.1.2 垂直護(hù)岸

7.1.2.1 直立式漿砌塊石

傳統(tǒng)形式的漿砌石垂直防護(hù)屬于硬性護(hù)岸形式，穩(wěn)定性和強(qiáng)度均較好，抗沖性能強(qiáng)，外形美觀，能夠充分利用河道有效寬度。但是投資和后期維護(hù)費(fèi)用均較高，受地基影響較大，不能夠滿足河道生態(tài)建設(shè)的要求。

7.1.2.2 立式混凝土空箱

直立式混凝土空箱護(hù)岸是一種新型的結(jié)構(gòu)形式?；炷量障溆?40#混凝土預(yù)制，80#水泥砂漿砌筑，箱內(nèi)填以實(shí)土?？紤]到抬運(yùn)和砌筑方面，預(yù)制件不宜過(guò)大。這種型式外形美觀，穩(wěn)定性較好，砌筑方便，造價(jià)低，適用于沒(méi)有大量石料的地區(qū)，但是水泥用量較多，易于受到凍脹影響，后期維護(hù)費(fèi)用較高。

7.1.2.3 雙絞格網(wǎng)石籠

雙絞格網(wǎng)石籠擋墻屬于柔性護(hù)岸形式，具有很好的柔韌性、透水性、耐久性以及防浪能力等優(yōu)點(diǎn)。由于它的結(jié)構(gòu)能進(jìn)行自身適應(yīng)性的微調(diào)，能夠適應(yīng)河床的變形和地基的不均勻凍脹，整體結(jié)構(gòu)不會(huì)遭到破壞，具有一定的穩(wěn)定性;透水性較好，可以減少墻體后的地下水壓力，同時(shí)能夠滿足護(hù)岸在生物、環(huán)境方面的需求。施工方便，受氣候干擾較小，且適宜于機(jī)械化操作。但是對(duì)變形要求較高的承力結(jié)構(gòu)和對(duì)防滲要求較高的結(jié)構(gòu)均不適應(yīng)。經(jīng)過(guò)方案比選及現(xiàn)有護(hù)岸運(yùn)行情況，本次工程護(hù)腳多采用雙絞格網(wǎng)石籠護(hù)岸型式。本次河道護(hù)岸防護(hù)總長(zhǎng)度為2 077 m(除生物防護(hù)除外)。

7.2 護(hù)岸工程縱向設(shè)計(jì)

本次護(hù)岸工程主要采用平順護(hù)岸，根據(jù)河道現(xiàn)狀情況及保護(hù)對(duì)象的重要確定河道的護(hù)岸形式。本次設(shè)計(jì)護(hù)岸形式主要有1∶2.0坡式雙絞格網(wǎng)石籠護(hù)岸、垂直石籠護(hù)腳。護(hù)岸形式的選擇即保證了河道岸坡穩(wěn)定，確保了防洪安全的同時(shí)，又能夠滿足生態(tài)型河道的建設(shè)。

7.3 石籠垂直護(hù)腳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

7.3.1 基礎(chǔ)埋深確定

對(duì)于石籠垂直護(hù)腳的結(jié)構(gòu)采用雙絞格網(wǎng)石籠搭接的形式。根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL379—2007)4.2.8 條，若沒(méi)有水平防護(hù)護(hù)腳時(shí)，垂直護(hù)岸墻趾埋深宜為計(jì)算沖刷深度以下0.5 ～1.0 m，墻趾埋深宜為墻前地面以下0.5 ～1.0 m。因此按照計(jì)算沖刷深度，雙絞格網(wǎng)石籠垂直護(hù)腳的基礎(chǔ)埋深為設(shè)計(jì)河底以下1 m。

7.3.2 垂直護(hù)岸頂寬及邊坡

采用兩層雙絞格網(wǎng)石籠搭接的方式，埋深的頂部高程為清淤設(shè)計(jì)河底，每層雙絞格網(wǎng)石籠厚均為1.0 m。雙絞格網(wǎng)石籠垂直護(hù)岸頂寬為1.0 m，底部雙絞格網(wǎng)寬度為1.5 m。層與層之間兩側(cè)相差0.5 m。

7.3.3 岸坡頂高程

石籠垂直護(hù)腳上部做生態(tài)護(hù)坡，生態(tài)護(hù)坡頂高程為現(xiàn)狀岸坎高程。

7.4 坡式護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本次護(hù)岸工程對(duì)于重點(diǎn)村屯段，岸坡沒(méi)有任何工程措施的河段，采用坡式雙絞格網(wǎng)石籠護(hù)岸。既保證了河道岸坡穩(wěn)定，確保了防洪安全的同時(shí)，又能夠滿足生態(tài)型河道的建設(shè)。此次共建坡式護(hù)岸2 077 m。

7.5 生態(tài)護(hù)岸工程設(shè)計(jì)

本次護(hù)岸工程對(duì)于農(nóng)田段，岸坡岸坡沒(méi)有任何工程措施，并且岸坡植被較少的河段，采用生態(tài)護(hù)岸形式。河道清淤后在岸坡及岸上種植適于當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的杞柳，行間距0.6 m ×0.6 m，每穴兩株，灌木中間撒播草籽。既保證了河道岸坡穩(wěn)定，又能夠滿足生態(tài)型河道的建設(shè)。

7.6 橋梁段上下游岸坡防護(hù)工程設(shè)計(jì)

鳳城市牤牛河干流現(xiàn)有跨河橋梁橋梁6 座，水流經(jīng)過(guò)跨河橋梁時(shí)水流條件發(fā)生變化，對(duì)橋梁上下游岸坡穩(wěn)定造成影響。為了保證牤牛河干流現(xiàn)狀跨河橋梁上下游岸坡安全，通過(guò)修建護(hù)岸工程對(duì)橋梁段上下游河道岸坡進(jìn)行防護(hù)，總防護(hù)長(zhǎng)度為237 m。防護(hù)的頂高程為現(xiàn)狀岸頂高程，護(hù)腳頂高程為現(xiàn)狀河底高程。岸坡防護(hù)厚度為0.3 m厚，護(hù)角尺寸為1.0 m×1.0 m。

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