長(zhǎng)江宜賓南溪城區(qū)段砂礫石筑堤護(hù)岸工程技術(shù)

(1.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010；2.國(guó)家大壩安全工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430010)

設(shè)計(jì)與施工

長(zhǎng)江宜賓南溪城區(qū)段砂礫石筑堤護(hù)岸工程技術(shù)

盧建華1,2秦明海1,2田波1,2

(1.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010；2.國(guó)家大壩安全工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430010)

針對(duì)長(zhǎng)江上游宜賓南溪城區(qū)段防洪標(biāo)準(zhǔn)低這一問題，采用砂礫填筑堤防、堤防護(hù)腳與護(hù)坡結(jié)構(gòu)，以及護(hù)坡表面加混凝土格棚綠化植物等技術(shù)進(jìn)行了施工處理，施工工期短、工程造價(jià)低。工程完工后不僅提高了南溪城區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，而且生態(tài)景觀效果良好。其成功經(jīng)驗(yàn)可供其他地方堤防建設(shè)借鑒。

護(hù)岸工程；砂礫石筑堤；生態(tài)堤防；長(zhǎng)江宜賓

1 概 述

1.1 工程概況

長(zhǎng)江已建有各類堤防超過3.0萬km，其中干堤3 600 km，長(zhǎng)江干堤多為土堤，尤其是長(zhǎng)江中下游河段[1]。與中下游河段相比，長(zhǎng)江上游河段具有水流流速大、汛期高水位歷時(shí)短等特點(diǎn)，同時(shí)長(zhǎng)江上游河道彎曲，砂礫石料豐富[2]。長(zhǎng)江上游宜賓市南溪城區(qū)段采用當(dāng)?shù)厣暗[石料修筑堤防護(hù)岸工程，施工工期短、工程造價(jià)低，工程完工后提高了南溪城區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，并建設(shè)成為城區(qū)的生態(tài)景觀堤防。

宜賓市南溪城區(qū)位于距金沙江和岷江匯合口下游42 km處的長(zhǎng)江左岸。南溪城區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)低，洪災(zāi)頻繁，僅能抵御2～3 a一遇的洪水。長(zhǎng)江在南溪轄區(qū)內(nèi)長(zhǎng)55 km，河道呈“S”形分布，該工程河段位于“S”形河道兩彎道間左岸順直段，江面平均寬855 m，左岸地勢(shì)平緩，為長(zhǎng)江階地，河段右岸為較陡山體。

該工程起點(diǎn)是南溪城區(qū)大南門，終點(diǎn)是坎上房子，工程全長(zhǎng)5 603 m。工程建成后上下游河段形成封閉的防洪體系，城市防洪標(biāo)準(zhǔn)可提高至20 a一遇，同時(shí)具有美化環(huán)境等功能。

1.2 工程地質(zhì)

2 堤防護(hù)岸工程設(shè)計(jì)

2.1 工程布置

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201)及《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286)，長(zhǎng)江上游宜賓南溪城區(qū)段堤防護(hù)岸工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇設(shè)計(jì)洪水，工程級(jí)別為4級(jí)。根據(jù)河工模型試驗(yàn)及有關(guān)研究，工程堤腳線沿長(zhǎng)江左岸Ⅰ級(jí)階地前緣斜坡和長(zhǎng)江漫灘布置。堤頂高程根據(jù)20 a一遇設(shè)計(jì)洪水位確定，在堤防迎水面混凝土護(hù)坡設(shè)置寬3.0 m平臺(tái)，平臺(tái)高程根據(jù)5 a一遇設(shè)計(jì)洪水位確定，平臺(tái)以上至堤頂護(hù)坡上設(shè)置混凝土格柵，鋪設(shè)腐殖土，種植耐水植物綠化。堤防每隔300 m設(shè)置寬15 m踏步至堤腳。堤頂防汛道路兼為休閑綠道。堤防內(nèi)側(cè)80.0 m寬度范圍內(nèi)利用堤身填筑棄料同步回填。完建的長(zhǎng)江南溪堤防護(hù)岸見圖1。

圖1 完建的長(zhǎng)江南溪堤防護(hù)岸工程

2.2 工程建設(shè)影響研究

為了研究該工程建設(shè)對(duì)河道行洪安全、河勢(shì)穩(wěn)定及涉水構(gòu)筑物的影響，按20 a一遇設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工程河段所在的長(zhǎng)江棺木巖彎道進(jìn)口至下游九龍灘12 km河段開展了河床演變分析和模型試驗(yàn)研究，模型試驗(yàn)布置及堤線布置見圖2，研究結(jié)果如下。

圖2 模型試驗(yàn)及堤線布置

(1) 工程完建后，通過20 a一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)，過水面積縮窄率為2%～4%，最大值為6.80%(徐家大房子前)。工程對(duì)上游河段產(chǎn)生的壅水值約0.10 m，上游河段壅水最大值0.15 m(槽房子處)，影響范圍約3 km，對(duì)大南門以下河段基本沒有影響。上游河段受到工程壅水影響，流速略有減小，下游局部河段流速略有增加，比如大南門斷面工程建設(shè)前平均流速3.12 m/s，建設(shè)后平均流速3.21 m/s，流速增加0.09 m/s。

(2) 該河段河床由卵石和基巖組成，河段右岸岸線較平順，抗沖性較強(qiáng)，工程對(duì)右岸基本沒有影響。工程完建后，河床深泓線平面位置和河床平面形態(tài)無明顯變化，河勢(shì)基本穩(wěn)定。工程河段水流動(dòng)力軸線右移5～15 m，對(duì)水流向右岸擠壓有所增強(qiáng)；工程下游東門河段水流動(dòng)力軸線右移3 m左右，水流在河岸及河床地形的控制下,河勢(shì)未發(fā)生明顯變化。工程附近水流動(dòng)力軸線及流速分布均無明顯變化，近岸流速僅增加0.01～0.03 m/s，對(duì)岸坡及岸邊的取水口、臨時(shí)碼頭等構(gòu)筑物不會(huì)產(chǎn)生不利影響。

2.3 堤防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

長(zhǎng)江南溪城區(qū)河段可開采砂礫石料豐富，開采條件好，運(yùn)距近，堤身填筑料采用當(dāng)?shù)氐纳暗[石料。堤身由碾壓砂礫石填筑，堤頂高程265.36～266.61 m，堤頂寬6.0 m，最大堤身高度13.12 m。迎水坡坡比1∶1.8，迎水坡設(shè)置寬3.0 m、高程261.31～262.68 m親水平臺(tái)。迎水坡為厚0.20 m的C20現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡，護(hù)坡混凝土摻加聚丙烯纖維，混凝土護(hù)坡設(shè)直徑3 cm的排水孔。堤防背水坡坡比1∶1.7(見圖3)。

圖3 堤防典型橫斷面

堤防迎水面坡腳設(shè)置C20混凝土腳槽，為確保堤腳安全，根據(jù)抗沖復(fù)核計(jì)算，腳槽埋深不小于3.0 m。局部埋深不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，坡腳回填處頂面采用30 cm厚鋼絲籠裝卵石護(hù)腳，護(hù)腳寬度10.0 m。

長(zhǎng)江上游河段具有汛期高水位運(yùn)行變幅大、歷時(shí)較短特點(diǎn)，堤防迎水面采用現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡，不特別設(shè)置止水結(jié)構(gòu)。為確保填筑時(shí)堤身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，堤防內(nèi)側(cè)80.0 m寬度內(nèi)用開采棄料同步回填，其填筑料可不進(jìn)行碾壓。

根據(jù)地質(zhì)勘察成果，并結(jié)合同類工程經(jīng)驗(yàn)，堤基堤身物理力學(xué)參數(shù)選取見表1?？够€(wěn)定計(jì)算工況和計(jì)算結(jié)果見表2。計(jì)算成果表明，堤防迎水坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求[3]。

表1 堤基堤身物理力學(xué)參數(shù)

表2 計(jì)算工況和抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

2.4 砂礫石堤防護(hù)岸施工技術(shù)

2.4.1 堤基開挖

清除堤身斷面基礎(chǔ)開挖范圍內(nèi)含有植物的表土、蠻石及其他廢料，以及表層粉土、粉砂，不同開挖高程的銜接應(yīng)合理。開挖時(shí)嚴(yán)禁欠挖，超挖部分應(yīng)按堤身回填要求回填。基礎(chǔ)開挖完成后，碾壓堤基，砂卵石堤基相對(duì)密度應(yīng)不小于0.70。

2.4.2 堤身填筑

堤身砂礫石料碾壓后應(yīng)具有較高的抗剪強(qiáng)度和較低的壓縮性。堤身砂礫料最大粒徑不超過壓實(shí)層厚度，小于5 mm顆粒含量不超過20%，小于0.075 mm的顆粒含量不超過5%。

堤身填筑前，在工程所在部位進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗(yàn)，通過碾壓試驗(yàn)復(fù)核，并修正填筑標(biāo)準(zhǔn)和碾壓施工參數(shù)。堤身砂礫石料填筑碾壓后，其相對(duì)密度不低于0.75，設(shè)計(jì)干密度應(yīng)不小于2.15 t/m3。堤身填筑采用逐層鋪料碾壓上升，層厚不大于80 cm，采用15 t振動(dòng)碾碾壓，靜碾4遍，振動(dòng)碾壓3遍。填筑段長(zhǎng)不小于100 m，縱、橫向接合部位，采用臺(tái)階收坡法，每層臺(tái)階寬度不小于1 m，相鄰段交接坡度不陡于1∶3。堤身迎水坡和背水坡均須超填50 cm。

2.4.3 混凝土護(hù)坡

迎水面混凝土護(hù)坡施工前，用振動(dòng)碾進(jìn)行坡面碾壓,先靜碾再振動(dòng)碾壓，靜碾3遍,振動(dòng)碾壓2遍,反上坡時(shí)振動(dòng),下坡時(shí)不振動(dòng)。

迎水面護(hù)坡現(xiàn)澆混凝土中摻加單絲聚丙烯纖維，以提高混凝土的抗裂性能?；炷林袉谓z聚丙烯纖維摻量為每立方米混凝土0.90 kg，單絲纖維長(zhǎng)16～19 mm，與砂礫料同時(shí)攪拌。聚丙烯纖維物理指標(biāo)見表3。

表3 聚丙烯纖維物理指標(biāo)

迎水面護(hù)坡混凝土采用滑動(dòng)模跳倉(cāng)施工，施工滿足《水工建筑物滑動(dòng)模板施工技術(shù)規(guī)范》(SL32)要求。護(hù)坡順?biāo)飨蛎扛? m設(shè)置一條縱縫，縫寬1 cm，用聚乙烯閉孔泡沫板填縫。橫縫采用切割方式設(shè)置為誘導(dǎo)縫，縫深2 cm。

2.4.4 迎水面護(hù)腳

腳槽混凝土保證干地施工，其回填砂卵石料直徑大于30 mm，回填高程為腳槽基坑迎水面邊緣地面高程。鋼絲籠為雙絞合六邊形金屬網(wǎng)面構(gòu)成的箱體結(jié)構(gòu)，鍍鋅鋼絲材料，成型鋼絲籠尺寸3 m×2 m×0.3 m，其中網(wǎng)格尺寸6 cm×8 cm，網(wǎng)面鋼絲直徑2.2 mm。鋼絲籠所裝卵石粒徑不小于10 cm。

3 結(jié) 語

工程于2008年11月正式開工， 2009年4月主體工程完工，一個(gè)枯水期共完成開挖32萬m3，填筑堤身砂礫石112萬m3。堤防建設(shè)利用當(dāng)?shù)厣暗[石料，施工工期短，工程造價(jià)低，目前已建成為景觀堤防。

鑒于長(zhǎng)江宜賓南溪堤防護(hù)岸工程建設(shè)及運(yùn)行的良好效果，其砂礫石筑堤技術(shù)在金沙江宜賓縣防洪工程中得到推廣應(yīng)用。該工程位于金沙江左岸的宜賓縣安邊鎮(zhèn)，上距向家壩水電站3.50 km，全長(zhǎng)2.96 km，堤頂寬4.0 m，最大堤高20 m，迎水面坡比1∶1.75，背水坡坡比1∶1.75。堤身采用砂礫石料填筑，迎水面采用0.2 m厚的C20混凝土護(hù)坡，并設(shè)置3 m寬混凝土馬道。堤腳用鋼絲籠裝塊石護(hù)腳， 碾壓后的砂礫卵石料相對(duì)密度不小于0.75。金沙江宜賓縣堤防護(hù)岸工程于2012年9月開工， 2013年9月主體工程完工，目前工程區(qū)已成為休閑旅游景區(qū)。

[1] 包承綱，吳昌瑜，等.中國(guó)堤防建設(shè)技術(shù)綜述[J].人民長(zhǎng)江，1999，30(10)：15-16.

[2] 佘俊華.山區(qū)河流長(zhǎng)河段系統(tǒng)治理設(shè)計(jì)探討[J].水運(yùn)工程，2012(10)：6-10.

[3] 長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.四川省南溪縣長(zhǎng)江防洪護(hù)岸工程可行性研究報(bào)告 [R].武漢：長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，2008.

2017-09-01

國(guó)家大壩安全工程技術(shù)研究中心資助項(xiàng)目(CX2015Z13)

盧建華，男，長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，高級(jí)工程師.

1006-0081(2017)12-0005-03

TV861

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(編輯：朱曉紅)