堤防水毀恢復工程建設的測算及設計

雷瑞麗

摘 要：本文結合寧遠縣堤防水毀恢復工程實例，對水毀工程中的堤防設計設計以及河道水位等進行測算與分析，研究探討最優(yōu)方案。

關鍵詞：堤防水毀恢復工程 測算 施工設計

1.引言

對于居住在河流兩岸的居民來講，堤防安全至關重要?，F(xiàn)階段，因極端天氣頻繁，堤防防洪標準低導致洪水沖毀堤防的情況多有發(fā)生，因此洪水過后的堤防水毀恢復工程顯得至關重要，因地制宜的加強工程測算和方案設計，才能保證堤防不會再次在洪澇災害中受損。

2.工程概況

2013年8月16日8時，寧遠縣境內(nèi)普降大到暴雨，加上上游藍山縣暴雨，兩股洪水相疊，造成山洪爆發(fā)，水位陡漲，導致灣井鎮(zhèn)29個村受災嚴重。暴雨引發(fā)大面積泥石流，全鎮(zhèn)2萬人受災，沖毀道路16多公里，河堤16公里，房屋100多座，農(nóng)作物幾千畝，造成直接經(jīng)濟損失過億元。東江河灣井鎮(zhèn)、泠江河冷水鎮(zhèn)兩岸堤防已被沖毀，居民處在無堤防保護狀態(tài)，為保障兩岸居民的生命財產(chǎn)安全，急需進行堤防水毀恢復工程。

寧遠縣堤防水毀恢復工程位于水上洞村，水毀恢復工程保護區(qū)共有0.46萬多人口，耕地面積0.32萬畝，擁有豐富的森林資源、旅游資源，為寧遠地區(qū)糧食主產(chǎn)區(qū)。

堤防水毀恢復工程河道長1.765km，需新建堤防3.441km，清障河道27150m3。其中，左岸堤防長1.767km，右岸堤防長1.674km。根據(jù)《防洪標準（GB50201-94）》，流域等級為IV級，防洪標準為10年一遇，工程建筑物為5級，采用10年一遇最大24小時暴雨24小時排干治澇標準。

3.堤防水毀恢復工程洪峰測算與斷面設計

3.1工程洪峰流測算

寧遠河發(fā)源于寧遠縣南部的金雞嶺北，屬湘江二級支流，瀟水一級支流。集雨面積597平方公里，落差1045米，河流坡降6.26‰，多年平均流量14.1m3/s。工程河段上游設有九嶷水文站，該站于1978年12月設立，系寧遠縣水市水庫入庫站，為寧遠河代表站。

根據(jù)九嶷水文站實測水文資料可知，工程屬寧遠河流域。寧遠河屬湘江二級支流，瀟水一級支流，河流坡降6.26‰，平均流量14.1m3/s，平均徑流4.73億m3/s。河流左岸支流發(fā)育，右岸支流少而短，不對稱。采用水文比擬法進行各控制斷面洪峰流量測算，如式（1）。式中，Qp、Qm分別為設計斷面洪峰流量和參證數(shù)值，F(xiàn)p和Fm分別為對應的設計和參證斷面上流域集水面積，n則是經(jīng)驗系數(shù)，取0.67。根據(jù)測算可得，工程10年一遇設計洪峰流量為962m3/s。

Qp=（Fp/Fm）n×Qm （1）

按照水市水庫調(diào)洪原則，水庫水位在128.8m以上，入庫洪水流量超出泄流能力時開啟所有閘門自由泄流，以利用水庫的調(diào)洪減峰。根據(jù)水市水庫下泄流量成果，加上區(qū)間流量，求得控制斷面10年一遇實際洪峰流量為593 m3/s。結合區(qū)域?qū)嶋H情況，各河段糙率系數(shù)n取值0.035-0.038。采用標準化程序?qū)Ψ篮榈绦藿ㄇ昂蟾黝l率下各斷面洪水位進行計算。

3.2堤防斷面設計

堤防工程采用C15毛石砼墻式結構、重力擋墻與雷諾護墊復合結構。

毛石砼擋墻設計采用階梯型式，分三級，每級高度為1m，頂部高程以設計洪水位加0.8m控制。底部基礎為2米，高度1m，基礎之上自下而上分別設置1.1×1.0m（寬×高） 0.6×1.0m（寬×高）的毛石砼擋墻，基礎與擋墻之間采用Φ16接茬筋相連。墻身設排水孔，孔徑5cm，采用DN50PVC管排水，間距2.5m，梅花型布置。擋墻每隔10m設一變形縫，縫寬為2cm，瀝青杉板嵌縫。擋墻基礎均座落在相對持力層上，基礎埋深1m。

重力式漿砌石擋墻頂寬0.8m，迎水面垂直，背水面坡比為1：0.3，基礎隨墻高而變化，墻身設排水孔，孔徑5cm，采用DN50PVC管排水，間距2.5m，梅花形布置?；A下設15cm厚C15砼墊層。擋墻每10m設一伸縮縫，縫寬為2cm，瀝青杉板嵌縫。漿砌石頂部高程低于設計洪水位0.7m。漿砌石擋墻上部采用雷諾護墊，上部統(tǒng)一整理成1：2的邊坡，迎水面鋪設雷諾護墊，雷諾護墊厚度為23cm，雷諾護墊下部鋪設聚酯長纖無紡布，雷諾上設40cm×50cm（厚×寬）C20砼平臺壓頂，砼平臺頂部高程以設計洪水位+0.8m控制。

為確定工程穩(wěn)定性，需對擋墻穩(wěn)定性和應力進行測算。在正常情況下，擋墻荷載為基本荷載組合，如式（2），其抗滑穩(wěn)定性安全系數(shù)為kc，ΣW為墻體上的全部垂直力和，Σp為墻體上水平力和，？為底板與堤基摩擦系數(shù)?？箖A穩(wěn)定性利用式（3）計算，k0為傾穩(wěn)定安全系數(shù)，Mv和MH分別為抗傾覆力矩和傾覆力矩。

如表1所示，擋墻最小穩(wěn)定安全系數(shù)比規(guī)范值1.15要大，最小抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)同樣大于規(guī)范值1.40，最大基底應力比地基允許承載力250kPa要小，因此穩(wěn)定性和應力能夠滿足要求。工程基礎埋深為1.0m，可滿足抗沖刷要求。

4.堤防水毀恢復工程建設的設計分析

4.1總體設計原則

以堤防為主，通過統(tǒng)一、合理布局實現(xiàn)工程與新農(nóng)村建設相結合。受行洪條件、地形等因素影響，需要結合沿線地形進行堤線選擇，使其與洪水的主流線保持平行，為行洪提供便利。同時，堤防布置時還需要減少地基處理和占地等情況。

4.2施工設計

在工程施工過程中，需進行土方開挖、土方回填、漿砌石擋墻、雷諾護墊、毛石混凝土等施工工序。工程使用的河砂、礫石、塊石等材料就地取材，水泥、鋼筋等材料從附近購買。

在施工前，需要采用圍堰分期導流，沿河道中央完成縱向圍堰的設置，每隔500m完成橫向圍堰設置，從而將半邊河道封死。施工期間，需要分段分時施工。圍堰高為施工洪水位加超高0.5m，內(nèi)外邊坡坡比為1：1，頂寬1.0m，圍堰總長度1290m，需填筑土方量3883m3，施工期為一個枯水期。圍堰填筑利用開挖料，施工后需要利用8t自卸汽車將圍堰廢棄料拉至棄料場。

在主體施工期間，需要在基面及堤基清除好、墻體強度達75%時進行土方填筑，由最低部位開始按水平分層向上鋪土。雷諾護坡采取分區(qū)同時施工方式，完成外坡填筑整坡后進行。護岸砌筑采用人工砌筑方式，砌筑前需要將開挖面夯實、平整，并在砂卵石墊層檢驗合格后方可自上而下進行砌筑。填筑嚴禁出現(xiàn)界溝，限制鋪層厚度30cm，每個分段作業(yè)面的長度不應小于100m。

毛石混凝土澆筑時，應先鋪一層8～15cm厚混凝土打底，再鋪毛石，毛石插入混凝土約一半后，再灌注混凝土，填滿所有空隙，再逐層鋪砌毛石和澆筑混凝土，直至基礎頂面，保持毛石頂部有不少于10cm厚的混凝土覆蓋層。所摻加毛石數(shù)量應控制不超過基礎體積的25%。毛石鋪放應均勻排列，使大面向下，小面向上，毛石間距一般不小于10厘米，離開模板或槽壁距離不小于15厘米。對于階梯形基礎，每一階高內(nèi)應整分澆筑層，并有二排毛石，每階表面要基本抹平。

在汛期到來前，需完成主體工程，做好清障等工作，以免影響防汛。

5.結論

堤防水毀恢復工程建設直接關系到保護區(qū)人民的生命財產(chǎn)安全能否得到保障，所以在建設前期應加強測算與設計方案比選，保證工程在遭遇10年一遇洪水時能夠充分發(fā)揮防御作用，穩(wěn)定性和安全性符合要求。在此基礎上，進行工程具體設計才能實現(xiàn)整體的合理布局和科學設計，繼而為工程建設提供全面保障。

參考文獻：

[1]陳鋒.渭河流域汪家門段堤防工程推求設計洪水方法的探討[J].甘肅水利水電技術， 2014，50（11）：27-30.

[2]李亮.林旭鈿主持會議研究水毀水利工程災后恢復重建工作[J].廣東水利水電， 2013（09）： 76.