堤防工程設(shè)計(jì)

閆 磊

（駐馬店市練江河水務(wù)中心）

0 引言

河道泛濫將會(huì)對(duì)沿岸居民的生活帶來嚴(yán)重的威脅，限制當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此，對(duì)河道進(jìn)行治理具有重要的意義。堤防工程設(shè)計(jì)工作對(duì)于整個(gè)工程水利項(xiàng)目安全運(yùn)行和質(zhì)量維護(hù)工作較為重要；通過河道堤防工程設(shè)計(jì)滿足人們對(duì)于防洪、發(fā)電或航運(yùn)等多種經(jīng)濟(jì)需求。因此，要加強(qiáng)堤防工程設(shè)計(jì)，提高施工水平。

1 堤防工程設(shè)計(jì)的原則

1.1 綜合治理原則

在進(jìn)行堤防工程設(shè)計(jì)時(shí)，從堤防整體設(shè)計(jì)和長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)利益出發(fā)，要遵守綜合治理的原則。在有效優(yōu)化河道堤防設(shè)計(jì)效果的基礎(chǔ)上，也要充分考量堤防設(shè)計(jì)整體性經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，提升堤防綜合效益、自然價(jià)值以及堤防的整體美觀度。

1.2 安全性原則

堤防的安全性對(duì)于堤防設(shè)計(jì)而言具有重要作用，相關(guān)部門在進(jìn)行堤防工程設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格遵守安全性原則，在設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)管理時(shí)都要滿足安全要求，以滿足堤防工程防洪度汛的實(shí)際應(yīng)用效果。

1.3 因地制宜原則

在堤防工程設(shè)計(jì)的過程中，要充分結(jié)合周圍環(huán)境因素，要組織專業(yè)人員進(jìn)行工程現(xiàn)場(chǎng)勘查，充分認(rèn)識(shí)到自然因素的重要性，堅(jiān)持因地制宜的原則，貫徹設(shè)計(jì)過程始終，科學(xué)合理設(shè)計(jì)堤防工程，提高設(shè)計(jì)價(jià)值。

2 工程現(xiàn)狀

衛(wèi)河右堤為柳圍坡蓄滯洪區(qū)的北邊界堤防，從衛(wèi)輝的武莊到浚縣的淇門分洪口，長14.44 km。1983年衛(wèi)河堤曾進(jìn)行過復(fù)堤加固，目前堤頂高程為68.73～68.10 m，堤頂寬度6～7 m，邊坡1∶3左右。現(xiàn)狀該段堤防堤頂高程基本能夠滿足防洪要求，但堤防兩岸邊坡存在塌坑、沖溝等現(xiàn)象，造成局部邊坡較陡，存在安全隱患。本工程需對(duì)堤防兩側(cè)邊坡進(jìn)行修整。

3 堤防工程設(shè)計(jì)

3.1 堤頂超高

3.1.1 計(jì)算方法

式中：Y－堤頂超高（m）；R－設(shè)計(jì)波浪爬高（m）；e－設(shè)計(jì)風(fēng)壅增水高度（m）；A－安全加高（m），3 級(jí)不允許越浪堤A=0.70 m；4級(jí)不允許越浪堤A=0.60 m。

3.1.1.2 風(fēng)浪要素計(jì)算方法采用莆田試驗(yàn)站方法

波浪的平均波高和平均波長，采用附錄C波浪計(jì)算確定：

式中：e－計(jì)算點(diǎn)處的風(fēng)壅水面高度（m）；F－由計(jì)算點(diǎn)逆風(fēng)向到對(duì)岸的距離（m）；K－綜合摩阻系數(shù)，取K=3.60×10-6；d－水域的平均水深（m）；β－計(jì)算風(fēng)向與堤軸線法線的夾角為（°）

正向來波在單坡上的平均波浪爬高按式（4）及有關(guān)規(guī)定計(jì)算：

式中：RP－累計(jì)頻率為p 的波浪爬高（m）；m－單坡的坡率，若坡角為α，即等于ctgα；K△－斜坡的糙率滲透性系數(shù)，根據(jù)護(hù)面類型查得；Kv－經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；Kp－爬高累積頻率換算系數(shù)。

計(jì)算參數(shù)詳見表1，計(jì)算結(jié)果詳見3.1.2。

表1 堤頂超高計(jì)算參數(shù)表

3.1.2 計(jì)算結(jié)果

按照以上堤防超高計(jì)算方法，計(jì)算堤頂超高計(jì)算結(jié)果詳見表2。

表2 堤頂超高計(jì)算成果表

右堤堤防應(yīng)同時(shí)滿足該行洪水位要求，其堤頂高程比較詳見表3。

表3 右堤堤防堤頂高程比較表

蓄滯洪區(qū)按50 a一遇設(shè)計(jì)洪水進(jìn)洪后，蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)最高蓄滯洪水位為65.05 m。該段右堤既作為蓄滯洪區(qū)的邊界堤防，又是河道堤防，因此堤頂高程應(yīng)選取蓄滯洪區(qū)最高蓄滯洪水位與河道行洪流量400 m3/s時(shí)的水位相比較來確定，根據(jù)比較確定，右堤蓄滯洪區(qū)段堤頂高程采用河道計(jì)算結(jié)果為68.00 m，現(xiàn)狀該段堤防堤頂高程為68.73～68.10 m，能夠滿足河道要求。

3.2 申店隔堤計(jì)算結(jié)果

按照以上堤防超高計(jì)算方法，計(jì)算申店隔堤堤頂超高計(jì)算結(jié)果詳見表4。

表4 申店隔堤堤頂超高計(jì)算成果表

申店隔堤為蓄滯洪區(qū)東部的邊界堤防，其堤防應(yīng)同時(shí)滿足兩側(cè)蓄滯洪區(qū)的防洪要求。按照防洪規(guī)劃，蓄滯洪區(qū)按50 a一遇設(shè)計(jì)洪水進(jìn)洪后，蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)最高蓄滯洪水位為65.05 m。見表5。

申店隔堤設(shè)計(jì)堤頂高程、防浪墻頂高程詳見表6。

表5 申店隔堤堤防堤頂高程比較表

表6 堤頂高程設(shè)計(jì)成果表

3.3 堤防工程設(shè)計(jì)

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求：筑堤回填土壓實(shí)度≥0.91。土料粘粒含量宜為15%～30%，塑性指數(shù)宜為10～20，且不得含植物根莖、磚瓦垃圾等雜物，填筑土料含水率與最優(yōu)含水率的允許偏差為±3%。

泥結(jié)碎石路面厚0.15 m，寬2.50 m。路面向背水側(cè)傾斜坡比為1.50%。石料可采用機(jī)軋碎石或天然碎石，碎石中扁平細(xì)長的顆粒不得超過20%，并不得含有其它雜物。泥結(jié)碎石路面中粘土，塑性指數(shù)宜為12～18，且不得含有腐殖土，粘土用量不得超過石料干重的20%。

C25 混凝土路面厚0.20 m，寬度為4.00 m，一側(cè)設(shè)土路肩，寬0.50 m，路面下設(shè)14%的灰土基層，厚度為150 mm。路面每5 m設(shè)一道橫向伸縮縫，縫內(nèi)填瀝青瑪蹄脂。路面向背水側(cè)傾斜坡比為1.50%。

4 結(jié)論

在進(jìn)行堤防工程設(shè)計(jì)時(shí)，不僅需要滿足堤防工程在保證防洪度汛安全和水資源開發(fā)利用方面的基本功能，而且還要綜合考慮堤防工程在景觀以及生態(tài)保護(hù)等方面的要求。文章結(jié)合工程現(xiàn)狀對(duì)堤防工程的設(shè)計(jì)提出建議，實(shí)現(xiàn)提高河道的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，改善河道現(xiàn)狀，恢復(fù)和強(qiáng)化河道行洪、排污等綜合功能，在此基礎(chǔ)上還要穩(wěn)定河勢(shì)，改善區(qū)域環(huán)境，提高基本農(nóng)田、村莊的防洪標(biāo)準(zhǔn)，使人民的生命財(cái)產(chǎn)安全得到保障，體現(xiàn)人與自然和諧相處的治水理念。