談新疆和布克河防洪工程的總體布置

賀佩君

（塔城地區(qū)白楊河引水工程建設管理局，新疆 塔城834700）

新疆和布克河各支流主要發(fā)源于北部、西北部的薩吾爾山。在和布克河北岸，由潛水（泉水）匯集而成的較大支流有4 條，分別是白仙薩拉、哈拉薩拉、納倫和布克及鐵布肯烏散。和布克河流域分布特征是水系發(fā)達，河（溝）數(shù)量多，但流程短，水量小，水系形狀不規(guī)則，河流南岸幾乎無支流匯入，最終以潛流的形式匯入瑪納斯湖。

和布克河夏孜蓋段防洪工程位于和布克賽爾蒙古自治縣夏孜蓋鄉(xiāng)境內(nèi)，地理位置東經(jīng)85°19′～85°27′，北緯46°45′～46°48′。

1 防洪現(xiàn)狀分析

和布克河夏孜蓋河段的左岸屬農(nóng)十師184團地界，該河岸局部地段在2010 年底已做防護，防護型式為混凝土護坡，長約2.9 km。堤防的堆填料是河床內(nèi)的砂礫石。堤身高4.0～6.0 m，堤頂寬4.50 m，堤底寬大約10.0 m 左右。堤內(nèi)的凍脹土已全部清除，并且全部換填成了符合堤料的砂礫石料?；炷撩姘宓氖┕べ|(zhì)量符合規(guī)范要求。局部地段的建筑物基礎埋深較淺使得沖刷嚴重的地段其面板底部被沖毀。夏孜蓋河段的右岸屬和豐縣夏孜蓋地界，現(xiàn)狀未建設防洪工程，故每年的洪水期，當?shù)鼐杞M織大量人力、物力、財力進行抗洪搶險，由于基礎設施薄弱，雖每年均進行防洪抗洪，洪災損失基本上每年都有發(fā)生，當?shù)厝嗣駥Υ丝嗖豢把?。因此，做好防洪工程成為當務之急?/p>

2 防洪工程總體布置

本次防洪工程建設任務是對和布克河夏孜蓋段右岸進行防洪治理，使困擾兩岸幾十年的洪災問題得以有效解決。工程防護對象主要為夏孜蓋鄉(xiāng)（托熱特村、夏孜蓋村、桑布根拜興村、巴音托洛蓋村）的居民、農(nóng)田等。防護內(nèi)容為：防護總?cè)丝跀?shù)1 591 人、耕地85.06 hm2。

2.1 堤防軸線選擇

防洪工程從和布克河鐵路橋為起點樁號為0+000～5+000，整治河道長5.0 km，防洪堤總長5.0 km，總體走向大致由西向東布置。

根據(jù)項目區(qū)地形情況及需保護的范圍，結(jié)合河道平面位置變化情況，工程盡可能布置在河道沖刷嚴重及需保護范圍的外圍，并結(jié)合地形，將防洪堤建在地勢較高處，以便節(jié)省工程投資。

2.2 堤防襯砌材料選擇

在進行防洪工程建設時，根據(jù)襯砌形式不同，采取混凝土護坡、雷諾護墊護坡、漿砌石護坡三種形式進行比較。

1）混凝土護坡。堤頂寬4.0 m，內(nèi)邊坡為1∶1.75、外邊坡為1∶2。上游面從上至下依次為：15 cm 厚混凝土護坡，30 cm 厚砂礫料墊層，為防止底部沖刷，地面以下護坡采用20 cm 厚混凝土板護坡，將混凝土護坡沿1∶1.75 的邊坡延伸至底部沖刷深度，設混凝土齒墻。

2）雷諾護墊護坡。護坡型式采用0.3 m 厚護墊襯砌，護墊為網(wǎng)箱型式，大小采用3.0 m×2.0 m×0.3 m。網(wǎng)格大小采用80 mm×100 mm，網(wǎng)絲直徑2.5 mm，邊絲直徑3.2 mm，厚度為500 mm。網(wǎng)箱和網(wǎng)箱之間采用16#扎絲聯(lián)接。

3）漿砌石護坡。根據(jù)地質(zhì)報告，如果采用漿砌石護坡方案需要爆破開采，初步估算本方案造價較高。因此本次設計不采用漿砌石護坡方案。

綜合考慮防洪堤護坡形式選擇即混凝土護坡方案。

2.3 水力計算

根據(jù)設計斷面對項目區(qū)洪溝的過洪能力進行水力計算，按明渠均勻流計算。

1）綜合糙率n 計算。根據(jù)斷面周界上糙率采用加權糙率計算方法。各斷面的綜合糙率范圍在0.03～0.034 之間。

2）堤防高度確定。本次防洪工程斷面型式為單側(cè)防洪堤襯砌，超高計算也計入波浪及風壅水高。根據(jù)本次堤防設計為混凝土護坡，堤防工程級別為5 級，根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286-2013）確定，5 級建筑物安全超高取值為0.5 m。

3）防洪堤基礎深度計算。根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》附錄D 規(guī)定，采用沖刷公式計算沖刷深度。根據(jù)河道特性，并結(jié)合多年來已建護岸工程的經(jīng)驗和教訓，根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》計算沖刷深度，確定護岸基礎埋深。防洪堤迎水面坡腳沖刷基礎埋深通過局部沖刷和斜沖計算，同時結(jié)合當?shù)匾呀üこ套罱K確定基礎埋深為3.0～3.5 m。

2.4 抗凍脹設計

1）設計凍深。根據(jù)地質(zhì)資料，右岸防洪堤段堤身填需要削坡部位為凍脹性土，根據(jù)《水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范》（SL211-2006），需對此段進行抗凍脹計算。根據(jù)《水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范》附錄B 計算設計凍深。經(jīng)計算，本防洪工程設計凍深為1.57 m。

2）土的凍脹量。h=1.25 Zd0.71e-0.013Zw，式中：h 為地表凍脹量，cm；Zd為設計凍深，m；Zw 為計算點的地下水位深度，cm。經(jīng)計算h=1.68 cm，據(jù)此可根據(jù)《水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范》（SL211-2006）中表3.0.9 查得土的凍脹級別為Ⅰ級。

3）墊層厚度。根據(jù)土的凍脹級別及《水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范》（SL211-2006）要求，防凍層厚度不宜小于0.8 倍當?shù)刈畲髢錾睿?.83 m），即墊層厚度為1.46 m。

2.5 混凝土板防腐處理措施

根據(jù)工程區(qū)的土和地下水取樣分析可知，環(huán)境水對混凝土均無腐蝕性；地基砂礫石、砂壤土層對混凝土具有中等腐蝕性。

針對以上地質(zhì)問題本階段處理方案為：本工程初步選定堤防材料為混凝土板，斷面型式為梯形斷面，混凝土板下設30 cm 厚的砂礫料墊層，用于隔離基礎土與混凝土板的接觸，從而防止基礎土對混凝土的腐蝕。

2.6 堤防工程結(jié)構設計

和布克河夏孜蓋段防洪工程防洪形式為防洪堤，本次防洪工程右側(cè)單側(cè)防護總長5.0 km。防洪堤高2.1～2.9 m，堤頂寬4.0 m，內(nèi)邊坡為1∶1.75、外邊坡為1∶2。上游面從上至下依次為：15 cm 厚混凝土護坡，30 cm 厚砂礫料墊層，為防止底部沖刷，地面以下護坡采用20 cm 厚混凝土板護坡，將混凝土護坡沿1∶1.75 的邊坡延伸至底部沖刷深度3.0～3.5 m 深齒墻處，混凝土齒墻厚0.3 m，高0.5m?；炷涟遄o坡每隔2.5 m 設一道縱橫縫，混凝土齒墻每隔2.5 m 設一道橫縫，縫寬均為2.0 cm，填縫材料為高壓閉孔板。防洪堤每100 m設一道防沖隔墻，寬度30 cm，厚度80 cm，混凝土指標為C25F200W4。

3 結(jié) 語

本次以新疆和布克河夏蓋孜段為研究對象，對該地區(qū)的防洪現(xiàn)狀進行分析，對防洪工程總體布置進行了探討，最終確定了防洪堤的設計結(jié)構。為類似地區(qū)、類似工程提供了一定的參考。