吉格代溝防洪工程堤身細部設計

于 剛

(新疆巴州水利管理總站，新疆 庫爾勒 841000)

吉格代溝防洪工程堤身細部設計

于 剛

(新疆巴州水利管理總站，新疆 庫爾勒 841000)

針對吉格代溝現(xiàn)狀堤防已不能滿足工程要求的問題，對堤防堤身細部結(jié)構(gòu)進行設計，本著堤身結(jié)構(gòu)經(jīng)濟實用、就地取材。選用漿砌石和現(xiàn)澆混凝土板兩種結(jié)構(gòu)型式，考慮工程日后修筑，在工程各段起始位置和末端各設寬厚0.4 m、深0.8 m的混凝土隔墻與土堤隔離。基礎通過兩種方案比選采用混凝土坡式防沖板方案。

堤防；護岸；堤身；基礎；護坡

1 工程區(qū)概況及堤防現(xiàn)狀

吉格代溝位于博湖縣博斯騰湖鄉(xiāng)南山地區(qū)，東西長50 km，南北寬5～15 km，呈東西走向的狹長自然地帶，總面積217.6 km2。設計堤防位于博湖縣博斯騰湖鄉(xiāng)境內(nèi)，首端接西氣東輸管線水工保護。項目區(qū)氣候為典型的暖溫帶干旱大陸性氣候，依據(jù)博斯騰湖水位站多年統(tǒng)計資料，項目區(qū)年平均氣溫8.2 ℃，7月平均氣溫23 ℃，1月平均氣溫-11.8 ℃，年平均降水量為76.1 mm，年平均蒸發(fā)量為2187.2 mm，年平均風速為2.0 m/s，最大風速為20 m/s，最大凍土深度為1.12 m。

吉格代溝上游為無人區(qū)，基本為自然狀態(tài)，未進行防洪工程建設；中游段局部西氣東輸沿伴行路設有堤防、過水路面等；現(xiàn)有堤防主要集中位于下游農(nóng)業(yè)區(qū)內(nèi)，基本為土石堤防。將現(xiàn)有下游堤防1號溝左、右兩岸工程見表1。

表1 項目區(qū)現(xiàn)狀已建堤防工程統(tǒng)計表

2 擬建堤防情況

擬建堤防軸線根據(jù)現(xiàn)有河勢及堤防，基本呈南北向布置，首端自西氣東輸管線水工保護起，末端至博斯騰湖鄉(xiāng)鄉(xiāng)間泄洪橋，吉格代溝1號河道長度約為7.9 km，堤距100～160 m。堤防布置與大洪水的主流向平行一致，兩岸堤防間距基本相同。根據(jù)歷年洪水對沿岸沖刷現(xiàn)狀以及現(xiàn)場實地踏勘情況，堤線布置盡可能利用現(xiàn)有堤防和有利地形，修筑于土質(zhì)較好、較穩(wěn)定的灘岸上，布置力求平順。結(jié)合沿河兩岸臨河房屋、農(nóng)田、渠道、交通道路等各種設施現(xiàn)狀情況，遵循《博湖縣博斯騰湖鄉(xiāng)南山防洪規(guī)劃》報告已確定的治導線方案，堤線布置綜合考慮占地、防汛搶險、工程管理等因素，基本利用現(xiàn)有堤防布局，局部采取裁彎取直、平緩連接等措施。

經(jīng)與博湖縣水利局防洪辦和博斯騰湖鄉(xiāng)人民政府研究決定，工程選址以“因害而制、重點防護”為基本原則，在平原河段上，確保鄉(xiāng)政府、城鎮(zhèn)居民點、河道上重要的灌溉引水工程及交通設施的安全，對重要險工段優(yōu)先重點安排。設計防洪堤位于1號溝(吉格代溝)，全長11.416 km，總體呈南北向的“『”布置。其中新建防洪堤7.006 km，改建防洪堤4.41 km。

3 堤身設計分析

3.1 堤頂結(jié)構(gòu)及坡度

本次防洪工程為10 a一遇洪水，對應流量為Q設10=127 m3/s。根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》4、5級堤防要求，堤頂寬度不小于3 m，由于本段堤防作為管理及汛期交通道路，堤頂設計寬4 m，在堤的堤肩設置C20現(xiàn)澆混凝土封頂板，封頂板的規(guī)格為1000 mm×300 mm×120 mm(長×寬×高)。根據(jù)堤防的等級、堤身結(jié)構(gòu)、堤基、堤高、筑堤土質(zhì)、風浪情況、護坡、施工及運用條件，經(jīng)穩(wěn)定計算確定的。結(jié)合地質(zhì)與已建防洪堤等具體情況，經(jīng)穩(wěn)定計算，堤防斷面設計為梯形砂礫石混合土土堤，相對密度為0.80，迎水面邊坡1∶2.0，背水面邊坡1∶2.0。

3.2 筑堤材料

根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》的要求，堤身結(jié)構(gòu)應經(jīng)濟實用、就地取材、便于施工。筑堤的土料，不得含植物根莖、磚瓦垃圾等雜質(zhì)。依據(jù)堤線地質(zhì)勘察，土層主要為卵石層、角礫層、礫砂、細砂層、粉質(zhì)黏土層，其中粉質(zhì)黏土層為凍脹性土，需換填。

3.3 堤防防護

3.3.1 護坡型式

堤防采用坡式護岸，分為上部護坡和下部基礎兩個部分。參照已建堤防工程，護坡型式采用坡式護岸，材料一般選用混凝土或漿砌卵石防護，故本次對這兩種護坡材料進行比較，確定本工程的護坡材料。

堤防護坡采用漿砌石，漿砌石的厚度為30 cm，根據(jù)地質(zhì)提供穩(wěn)定邊坡，坡比為1∶2.0，厚度30 cm。漿砌石垂直水流方向每8 m分一道縫，縫寬20 mm，分縫材料為苯板。[1]

堤防迎水面護坡采用現(xiàn)澆混凝土板結(jié)構(gòu)型式，根據(jù)地質(zhì)提供穩(wěn)定邊坡，坡比為1∶2.0。護坡水位線以上采用150 mm厚現(xiàn)澆混凝土板，水位線以下采用200 mm厚現(xiàn)澆混凝土板。現(xiàn)澆混凝土板順水流方向每3.0 m設一道縫，垂直水流方向每3.0 m設一道縫，縫寬20 mm，分填充縫材料為聚氨酯和苯板[2-3]。

3.3.2 護坡材料選擇

兩種護坡材料，即混凝土板護坡和漿砌卵石護坡進行比較，具體見表2。

表2 堤防護坡方案比較表(1 km)

根據(jù)以上比較并且參考開都河(博湖縣)已實施的防洪堤護方式，從各方面綜合考慮，推薦采用現(xiàn)澆混凝土板結(jié)構(gòu)型式，考慮到日后防洪堤的修筑，在工程各段起始位置和末端各設寬厚0.4 m、深0.8 m的混凝土隔墻與土堤隔離。

3.3.3 堤防基礎

在常遇洪水時1號溝堤防基礎的沖刷深度為0.19～1.42 m，在設計洪水時1號溝堤防基礎的沖刷深度為0.01～0.17 m；本區(qū)內(nèi)最大凍土深度為1.12 m，結(jié)合以往類似工程設防深度，考慮一定安全因素，設計堤防基礎深度取為為1.5～3.0 m，其中1號溝右岸上游0+000～4+410、下游0+000～3+500、左岸4+069～6+785堤防基礎的深度設計為2.0 m；右岸下游3+500～4+290段堤防基礎的深度設計為3.0 m。

本工程設計堤防采用2種型式比較，為坡式基礎與混凝土重力式防沖墻方案[4]。

(1) 混凝土坡式基礎方案：根據(jù)沖刷深度計算，在堤腳處設置混凝土坡式防沖板，為C20現(xiàn)澆混凝土板，順水流方向每3 m分一道施工縫，垂直水流方向每3 m分一道施工縫[5]。根據(jù)計算結(jié)果基礎設計見表3。

表3 各斷面堤基設計要素表

(2)重力式防沖墻方案

根據(jù)沖刷深度計算，在堤腳處設置重力式防沖墻，采用C20毛石混凝土，防沖墻每隔5 m設一道沉降縫。根據(jù)計算結(jié)果基礎設計見表4。

表4 各斷面堤基設計要素表

堤防基礎防護方案比較見表5。

表5 堤防基礎型式方案比較表(1 km)

綜合考慮各種因素，本工程基礎防護方案推薦采用混凝土坡式防沖板方案。

4 結(jié) 論

經(jīng)設計方案比選，堤防為梯形斷面，采用坡式護岸，現(xiàn)澆混凝土坡結(jié)構(gòu)型式，基礎防護方案采用混凝土坡式防沖板方案。

[1] 吳繼明.漿砌石護坡技術(shù)在水利工程施工中的應用[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2011,19(4):69-71.

[2] 徐佰國.現(xiàn)澆混凝土面板在小型水庫護坡中的應用[J].山東水利,2011(4):61，64.

[3] 劉峰,顏庭成.現(xiàn)澆透水性生態(tài)混凝土在河道邊坡工程中的應用[J].地質(zhì)學刊,2011,35(4):418-423.

[4] 路峰,李惠敏.開都河平原區(qū)堤防基礎處理形式選擇[J].新疆水利,2009(4):15-19.

[5] 李曉慶,高強.新疆河流護岸工程的防沖結(jié)構(gòu)形式[J].甘肅水利水電技術(shù),2016,52(7):34-37.

于 剛(1976-)，男，四川三臺人，工程師，主要從事水利工程管理工作。E-mail:9912837@qq.com。

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