阿瓦提渠首防洪堤防沖加固形式比選

趙敬和

（新疆維吾爾自治區(qū)塔里木河流域阿克蘇管理局，新疆 阿克蘇 843000）

1 概況

阿克蘇河流域位于天山南麓中段西部地區(qū)、塔里木盆地西北邊緣，至阿克蘇河與葉爾羌河匯合口以上流域面積5.2×104km2。流域地勢(shì)從北向南，從西向東逐漸降低，地貌分帶較為明顯，流域最高點(diǎn)為天山南脈的托木爾峰，海拔高程7443 m。本次內(nèi)陸河本段治理的防洪堤長(zhǎng)1.9 km，位于阿克蘇河攔河閘上游17 km 處，阿克蘇河樁號(hào)49+000～51+800 段。防洪段河道總長(zhǎng)2.8 km。

阿瓦提縣夏克右岸段防洪項(xiàng)目位于阿克蘇河上段樁號(hào)49+000～51+800 位置處，正好位于阿克蘇河較為明顯的彎道處。該河段河床質(zhì)以細(xì)砂為主，岸坎少量粘性土互層，抗沖能力弱，汛期主流靠岸或者頂沖河床時(shí)，河岸下層細(xì)砂被沖刷后，便會(huì)導(dǎo)致河岸崩塌。現(xiàn)狀工程位置主要存在防洪工程設(shè)施簡(jiǎn)陋，抗洪能力差，防御標(biāo)準(zhǔn)低；防洪險(xiǎn)工險(xiǎn)段多、線長(zhǎng)、面廣，農(nóng)民負(fù)擔(dān)重；沒有統(tǒng)一的防洪管理體制[1]等問(wèn)題。以上問(wèn)題給阿瓦提縣帶來(lái)較大的防洪壓力，因而在該位置建設(shè)堤防工程是非常必要的。本次修建防洪工程的主要目的是固化河道岸坎，防止邊岸坍塌，減少水土流失，以保護(hù)阿瓦提縣拜什艾日克鎮(zhèn)以及沿河附近村落耕地和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

2 防洪堤防沖加固結(jié)構(gòu)方案

防洪堤橫斷面采用梯形斷面，筑堤材料的選擇根據(jù)就地取材的原則，堤身采用當(dāng)?shù)赝亮咸钪?，粘性土壓?shí)度不應(yīng)小于0.92，無(wú)粘性土相對(duì)密度不小于0.75。根據(jù)規(guī)范，工程級(jí)別為3級(jí)及3 級(jí)以下的堤頂寬度要求不小于3 m，考慮今后運(yùn)行管理的要求，堤頂寬度確定為5 m 寬。針對(duì)目前我區(qū)常用的細(xì)沙河床護(hù)岸經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)考慮河床質(zhì)為細(xì)沙，且地下水位較高的特點(diǎn)，對(duì)以下四個(gè)方案進(jìn)行比選。

2.1 方案一：拋石護(hù)岸

該方案為土堤，迎水面采用拋石護(hù)岸，即在河底自坡腳向河內(nèi)方向鋪設(shè)10 m 長(zhǎng)鉛絲籠塊石水平鋪蓋，下鋪散梢、鋼筋網(wǎng)和無(wú)紡布（600 g/m2）各一層，水平鋪蓋上部堆塊石，緊貼土堤部位采用塊石壓梢結(jié)構(gòu)。拋石壩按照設(shè)計(jì)整治線，利用枯水期順河岸修建。汛期必須準(zhǔn)備足夠的備用塊石，并配備專門人力，組織守護(hù)，塊石隨沉隨拋，直到下沉穩(wěn)定為止。結(jié)構(gòu)形式見圖1。

圖1 防洪堤防沖加固斷面型式（方案一）

2.2 方案二：塊石格賓箱護(hù)坡、護(hù)底

該方案為土堤，迎水面采用塊石格賓箱護(hù)坡，水平塊石格賓箱鋪蓋+拋石護(hù)腳，即在河底自坡腳向河內(nèi)方向鋪設(shè)18 m長(zhǎng)塊石格賓箱水平鋪蓋，下鋪無(wú)紡布一層（600 g/m2），引水面以1∶2.5 邊坡鋪設(shè)40 cm 厚塊石格賓箱，下設(shè)無(wú)紡布一層，在水平鋪蓋上部緊靠坡腳處堆放拋石，以使坡腳在被沖深、鋪蓋下沉后，能夠自動(dòng)坍落，保護(hù)坡腳。拋石頂寬10 m，高度1.0 m，迎水面坡比1∶1.5。結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 防洪堤防沖加固斷面型式（方案二）

2.3 方案三：模袋砼護(hù)坡，塊石格賓箱護(hù)腳

該方案為土堤，迎水面采用模袋混凝土護(hù)坡，水平塊石格賓箱鋪蓋+拋石護(hù)腳，即在河底自坡腳向河內(nèi)方向鋪設(shè)18 m長(zhǎng)塊石格賓箱水平鋪蓋，下鋪無(wú)紡布一層（600 g/m2），引水面以1∶2.5 邊坡設(shè)40 cm 厚C20 模袋混凝土，下設(shè)無(wú)紡布一層，在水平鋪蓋上部緊靠坡腳處堆放拋石，以使坡腳在被沖深、鋪蓋下沉后，能夠自動(dòng)坍落，保護(hù)坡腳。拋石頂寬10 m，高度1.0 m，迎水面坡比1∶2.5。結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 防洪堤防沖加固斷面型式（方案三）

2.4 方案四：現(xiàn)澆砼板護(hù)坡，塊石格賓箱護(hù)腳

該方案為土堤，迎水面采用C20 現(xiàn)澆砼護(hù)坡，水平塊石格賓箱鋪蓋+拋石護(hù)腳，即在河底自坡腳向河內(nèi)方向鋪設(shè)18 m長(zhǎng)塊石格賓箱水平鋪蓋，下鋪無(wú)紡布一層（600 g/m2），引水面以1∶2.5 邊坡設(shè)15 cm 厚C20 現(xiàn)澆砼，下設(shè)無(wú)紡布一層，在水平鋪蓋上部緊靠坡腳處堆放拋石，以使坡腳在被沖深、鋪蓋下沉后，能夠自動(dòng)坍落，保護(hù)坡腳。拋石頂寬10 m，高度1.0 m，迎水面坡比1∶2.5。結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 防洪堤防沖加固斷面型式（方案四）

3 防洪堤防沖加固結(jié)構(gòu)型式比較

3.1 方案一：拋石護(hù)岸

該方案在工程條件類似的塔里木河農(nóng)一師河段有成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工技術(shù)要求不高，具有比較好的適應(yīng)性，適于在河道主流貼岸的部位施工。由于該結(jié)構(gòu)須經(jīng)過(guò)多年的洪水沖刷，每年邊下沉邊拋石，最終底部塊石到達(dá)最大沖刷深度以后才能趨于穩(wěn)定[2]。因此，其投資方式實(shí)際上是“一次修建，分年度投入”。根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)，初期修建的投資一般約占總投資額的70%左右，以后根據(jù)水流沖刷情況，逐年投入防洪拋石資金，一次性的投資壓力相對(duì)比較小。

但是拋石護(hù)岸塊石用量巨大，在運(yùn)行前期每年汛期需組織人力進(jìn)行拋石維護(hù)，后期投入以及管理維護(hù)工作量較大，每米堤防拋石量達(dá)80 m3。

3.2 方案二：塊石格賓箱護(hù)坡、護(hù)底

該方案采用格賓這種新型材料，將塊石組成柔性的整體，抗沖、抗變形能力強(qiáng)，能夠維護(hù)岸坡的穩(wěn)定、保護(hù)堤腳不受強(qiáng)烈水流的淘刷、促淤保堤，護(hù)岸效果較好，且施工工序相對(duì)簡(jiǎn)單，建成后的維護(hù)費(fèi)用亦較低。但是塊石用量大、水平鋪蓋長(zhǎng)，施工工作面較大。

3.3 方案三：模袋砼護(hù)坡，塊石格賓箱護(hù)腳

該方案采用模袋砼這一新型施工工藝，可就近利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，護(hù)坡結(jié)構(gòu)整體性好，抗沖、抗變形能力強(qiáng)，能夠維護(hù)岸坡的穩(wěn)定、保護(hù)堤腳不受強(qiáng)烈水流的淘刷、促淤保堤，護(hù)岸效果較好，且施工工序相對(duì)簡(jiǎn)單。該方案投資較低，建成后的維護(hù)費(fèi)用亦較低。但是本地已建工程無(wú)模袋砼施工經(jīng)驗(yàn)，施工工序復(fù)雜，水平鋪蓋長(zhǎng)，施工工作面較大。

3.4 方案四：現(xiàn)澆砼板護(hù)坡，塊石格賓箱護(hù)腳

該方案外觀較為美觀，可就近利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，護(hù)坡結(jié)構(gòu)整體性較好，施工簡(jiǎn)單，該方案投資較低，建成后的維護(hù)費(fèi)用亦較低。但現(xiàn)澆砼對(duì)施工排水要求較高；另外砼板護(hù)坡適應(yīng)變形能力較差，基礎(chǔ)易發(fā)生變形而導(dǎo)致砼板損壞。

3.5 方案比較

方案一雖然在阿克蘇河下段有著較為成功的經(jīng)驗(yàn)，但是該方案首先一次性投入較高，其次后期還得不斷投入，直至岸坡穩(wěn)定。方案二、方案三及方案四堤防整體結(jié)構(gòu)類似，僅護(hù)坡材料不同，經(jīng)綜合比較，各有優(yōu)缺點(diǎn)，比較見表1。

本河段工程條件類似于農(nóng)一師塔里木河段，通過(guò)塔里木河應(yīng)急護(hù)岸、和田河彎道、攔河閘導(dǎo)流堤的修建、沖毀及搶險(xiǎn)過(guò)程，40 多年來(lái)農(nóng)一師水利工作者摸索嘗試了多種塔里木河護(hù)岸構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)型式，結(jié)果表明，拋石結(jié)構(gòu)順壩與井柱樁排透水丁壩為塔里木河上較為成功的防洪堤防沖加固護(hù)岸型式[3]，但工程投資巨大。

由于本地區(qū)沒有類似已建工程作為參考依據(jù)，為有效利用有限的工程投資，建議在該河段49+000～49+700 段堤防采用方案二；50+600～51+200 段堤防采用方案三；51+200～51+600 段堤防采用方案四。

4 結(jié)論

在阿瓦提縣夏克右岸段防洪項(xiàng)目渠首防洪堤加固施工過(guò)程中，塊石格賓箱護(hù)坡、護(hù)底，模袋砼護(hù)坡，塊石格賓箱護(hù)腳，現(xiàn)澆砼板護(hù)坡，塊石格賓箱護(hù)腳三個(gè)方案均具有防沖、防凍、防滲效果好、穩(wěn)定性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、施工開挖斷面小，施工方便、不受施工排水及場(chǎng)地限制、易機(jī)械化施工、運(yùn)行管理方便，施工質(zhì)量較容易控制，投資最低，減少河道淤積，節(jié)省材料、運(yùn)費(fèi)等優(yōu)勢(shì)，分別在該河段49+000～49+700 段、50+600～51+200 段及51+200～51+600 段堤防采用。阿瓦提縣夏克右岸段防洪項(xiàng)目自完工運(yùn)行以來(lái)，工程運(yùn)行效果表明，防洪堤防沖加固方案的選擇較為合理。

表1 防洪堤防沖加固結(jié)構(gòu)型式比較