漠河縣北極村護(hù)岸工程設(shè)計(jì)綜述

劉姍姍

(齊齊哈爾市江東灌澇區(qū)服務(wù)中心，黑龍江 齊齊哈爾 161001)

1 工程概況

黑龍江漠河鄉(xiāng)江段位于黑龍江上游，漠河縣漠河鄉(xiāng)境內(nèi)，地理位置E122°21′-122°22′，N53°29′-53°27′，為反S型江道，全長近11km。黑龍江流經(jīng)漠河鄉(xiāng)，由北向南流，連續(xù)有兩個(gè)彎道，上彎道凹岸在俄方且為陡崖，江岸挑流頂沖我側(cè)；下彎道在我側(cè)為一大凹岸，江水緊靠漠河鄉(xiāng)流過，江面平均寬度為400-600m。

為防止江岸沖刷坍塌，造成大面積的國土流失，保護(hù)沿江人民群眾生產(chǎn)、生活的安全，國家于1986年投資修建了漠河鄉(xiāng)護(hù)岸工程，在2001年-2005年間，又陸續(xù)修建了漠河鄉(xiāng)下段護(hù)岸以及漠河鄉(xiāng)上段護(hù)岸的上下兩部分。而與此同時(shí)，由于老護(hù)岸工程建成較早，經(jīng)過近20年的運(yùn)行，由于水流頂沖、風(fēng)浪淘刷，尤其是2000年冰壩破壞、流冰期冰排的強(qiáng)烈撞擊，使該護(hù)岸大部分已被嚴(yán)重破壞，為使該段江岸不形成新的沖刷，使新老護(hù)岸的建設(shè)形成完整的防護(hù)體系，因此本次對(duì)水毀嚴(yán)重段1191m長護(hù)岸進(jìn)行整修重建設(shè)計(jì)。

2 護(hù)岸破壞原因分析及治理的必要性

2.1 護(hù)岸破壞原因分析

2.1.1 岸邊情況

由于我側(cè)漠河鄉(xiāng)江岸正處在江水大轉(zhuǎn)彎的凹岸，為中高水時(shí)期的頂沖段，受河流彎曲產(chǎn)生了橫向環(huán)流作用，再加上風(fēng)浪的淘刷，冰排的撞擊，以及江岸土質(zhì)松散等各方面的因素，使大片國土逐年被水流沖走。

2.1.2 護(hù)岸破壞的主要原因

已建護(hù)岸已發(fā)揮防護(hù)作用，并取得良好效益，但由于長期水流沖刷，局部遭受破壞，從現(xiàn)場綜合查勘調(diào)查分析看，現(xiàn)將遭受破壞的原因簡述如下：

1)受長期水流風(fēng)浪的淘刷和冰排冰凌和沖撞，從而導(dǎo)致護(hù)坡砌石疏松脫落；

2)波浪淘刷，使反濾層發(fā)生滑動(dòng)錯(cuò)位，進(jìn)而產(chǎn)生砌石空隙逐漸變大，水流把細(xì)粒帶走，導(dǎo)致護(hù)岸凹陷，砌石脫落；

3)遭受坡水淘刷，坡肩沒有壓頂處理，護(hù)腳長度不足，導(dǎo)致基礎(chǔ)被淘空，引起造成砌石脫落滑落等；

4)冰壩冰凌的撞擊，使護(hù)坡毀壞。由于該地區(qū)發(fā)生冰壩，流冰期冰塊大、撞擊程序非常劇烈，造成護(hù)岸嚴(yán)重塌毀。

2.2 護(hù)岸治理的必要性

漠河鄉(xiāng)所在江段為黑龍江上游大型彎道，漠河鄉(xiāng)地處凹岸的岸邊，由于受俄羅斯側(cè)的對(duì)過大套子島的約束，江水主流偏向我側(cè)江岸，加之我側(cè)江岸土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松，植被破壞嚴(yán)重，抗沖能力極弱，在河流彎曲產(chǎn)生的橫向環(huán)流作用，風(fēng)浪的淘刷，冰排的撞擊等作用下，使大片江岸坍塌被水流沖走，平均每年塌岸3-5m。

為此，國家于1986年投資修建了漠河鄉(xiāng)護(hù)岸工程，護(hù)岸建成后收到了較好的效果，在一定程度上穩(wěn)定了河勢，防止了切灘改道，保護(hù)了沿江居民的生命財(cái)產(chǎn)、耕地，防止了大片國土流失。

但由于當(dāng)時(shí)投資力度不大，護(hù)岸建設(shè)長度不足，致使老護(hù)岸上下游又有新的沖刷塌岸發(fā)生。塌岸最為嚴(yán)重的漠河鄉(xiāng)下段護(hù)岸初步設(shè)計(jì)已于2001年由松遼水利委員會(huì)批復(fù)建設(shè)；2002年又對(duì)漠河鄉(xiāng)上段護(hù)岸做了初步設(shè)計(jì)，該護(hù)岸包括兩部分，上部分護(hù)岸是在老護(hù)岸的起點(diǎn)向上游延伸，長度513m，下部分護(hù)岸是在老護(hù)岸的終點(diǎn)向下游延長并與漠河鄉(xiāng)下段護(hù)岸銜接，長度3800m。該設(shè)計(jì)已由水利部松遼水利委員會(huì)批復(fù)，現(xiàn)正在建設(shè)中。

本次設(shè)計(jì)即為老護(hù)岸的水毀整修重建工程。由于工程建成較早，經(jīng)過近20年的運(yùn)行，雖取得了較好的效果，但由于水流頂沖、風(fēng)浪淘刷，尤其是2000年冰壩破壞、流冰期冰排的強(qiáng)烈撞擊，使該護(hù)岸大部分已被嚴(yán)重破壞，為使該段江岸不形成新的沖刷，使新老護(hù)岸的建設(shè)形成完整的防護(hù)體系，本次對(duì)水毀嚴(yán)重段1191m長護(hù)岸進(jìn)行重新設(shè)計(jì)修建[1]。

3 工程設(shè)計(jì)

3.1 護(hù)坡結(jié)構(gòu)型式的選擇

對(duì)于護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式，本次設(shè)計(jì)選用干砌石、混凝土板及漿砌條石三種材料進(jìn)行對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)，如表1所示。

表1 護(hù)岸型式對(duì)比表

經(jīng)過方案比較，雖然干砌石造價(jià)低，但漠河縣石料質(zhì)量較差，而且量少，開采困難?？紤]北極村屬于國家三級(jí)旅游風(fēng)景區(qū)，護(hù)岸造型與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，增強(qiáng)觀賞性，選擇預(yù)制混凝土板結(jié)構(gòu)型式。

3.2 護(hù)坡工程設(shè)計(jì)

3.2.1 護(hù)坡長度和坡比的確定

通過現(xiàn)場實(shí)測橫斷面及岸邊破壞部位，確定護(hù)岸長度為1191m。依據(jù)工程地形、位置及地質(zhì)組成等情況通過穩(wěn)定分析，同時(shí)參照下游已建護(hù)岸工程坡比值的經(jīng)驗(yàn)，本次確定護(hù)坡為1∶3.0。

3.2.2 護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)基本資料

如圖1所示，數(shù)據(jù)為漠河縣多年風(fēng)速實(shí)測資料，本次計(jì)算的風(fēng)向選用北風(fēng)，所對(duì)應(yīng)的最大風(fēng)速平均值為7.70m/s，設(shè)計(jì)工況下風(fēng)速取值為對(duì)應(yīng)風(fēng)速的1.5倍，為11.55m/s，從1∶2.5萬地形圖量取最大吹程為1.6km。

圖1 各風(fēng)向最大風(fēng)速平均值玫瑰圖

2)風(fēng)浪計(jì)算

按照堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范采用莆田試驗(yàn)站公式計(jì)劃波浪的平均波高：

(1)

(2)

按平均波周期計(jì)算的波長可按下式計(jì)算：

(3)

3)混凝土板厚度計(jì)算

參照下游已建護(hù)岸混凝土板厚度，考慮到漠河鄉(xiāng)江段為冰壩易發(fā)區(qū)，冰排的撞擊是造成破壞的主要原因，因而護(hù)坡厚度在計(jì)算的基礎(chǔ)上適當(dāng)加大，取t=15cm。

為增強(qiáng)混凝土板的性能，施工時(shí)每1m3的混凝土摻入1kg的聚丙烯增強(qiáng)纖維網(wǎng)，它能增強(qiáng)混凝土的堅(jiān)韌性和延展性，增強(qiáng)混凝土板的抗破碎力、抗磨損力、抗沖擊力、抗冰凍能力和抗疲勞能力以及抑制混凝土的塑性收縮龜裂和減少混凝土的裂紋等性能。

3.3 護(hù)坡穩(wěn)定計(jì)算

1)穩(wěn)定計(jì)算采用滑動(dòng)圓弧法進(jìn)行。

圓弧法穩(wěn)定計(jì)算公式：

(4)

經(jīng)過計(jì)算，護(hù)岸的穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 護(hù)岸穩(wěn)定分析成果表

本次選取護(hù)岸2處位置，樁號(hào)分別為0+400和0+950處，其穩(wěn)定計(jì)算值均大于正常允許值[K]=1.15，故本次邊坡1∶3.0是穩(wěn)定的。

2)護(hù)腳塊石抗沖穩(wěn)定計(jì)算

(5)

(6)

在水流沖刷下，為保證護(hù)坡及護(hù)腳的塊石其穩(wěn)定，經(jīng)計(jì)算其抗沖粒徑為18cm[2]。

3.5 護(hù)頂、固腳設(shè)計(jì)

為了防止人類及牲畜破壞和雨水沖刷護(hù)岸頂部，本次護(hù)岸頂部采用漿砌條石封頂，砌條石規(guī)格為寬1.0m，厚度0.15m，并下設(shè)下設(shè)5cm的素混凝土和10cm 的砂礫石墊層以及無紡布反濾。漠河鄉(xiāng)江段穩(wěn)定河槽高程均高于多年平均枯水位，其河灘坡度較緩，因此將固腳布置在穩(wěn)定河床以下。固腳采用梯形結(jié)構(gòu)底寬2.0m，頂寬1.0m，深度為1.0m。

3.6 踏步設(shè)計(jì)

北極村護(hù)岸所在地北極村為國家三級(jí)旅游區(qū)，每年都有大量游客來此觀光渡假，護(hù)岸處臨近邊防哨所及敬老院，為方便游客旅游觀光及當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活，本次設(shè)計(jì)考慮護(hù)坡與踏步相結(jié)合，護(hù)岸范圍內(nèi)共新增8處踏步，總長度270m，踏步設(shè)計(jì)采用漿砌條石臺(tái)階，其坡度隨護(hù)岸坡比為1∶3.0，每處踏步寬度為20m-90m之間，具體布置見表3[3]。

表3 北極村護(hù)岸踏步工程分布表

3.7 人行道工程設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)在壓頂以外鋪設(shè)2.50m寬的人行道，路面采用0.5×0.5m的路面板，其下鋪5cm厚素混凝土和10cm厚砂墊層，人行道邊界以0.5×0.15×0.2m的條石做為路緣。由于當(dāng)?shù)貫槁糜螀^(qū)，游人較多，汛期為游人安全考慮，在岸頂以外1m處設(shè)石欄桿柱，其間距為4m，柱間以兩條裝飾鐵鏈條相連接。

4 結(jié) 語

北極村為漠河鄉(xiāng)政府所在地，有“神州北極”之稱，是國家三級(jí)旅游風(fēng)景區(qū)，每年都有大批中外游客來此觀光、游覽，每年夏至?xí)r的漠河“北極光”節(jié)現(xiàn)在已經(jīng)享譽(yù)海內(nèi)外，為保護(hù)國土，加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，振興地方經(jīng)濟(jì)，漠河縣政府把發(fā)展旅游業(yè)確定為縣域經(jīng)濟(jì)的又一個(gè)有力措施。北極村護(hù)岸工程的恢復(fù)建設(shè)，將保護(hù)寶貴的國土不再發(fā)生流失，也使沿江自然人文景觀受到保護(hù)，不再處于被沖刷流失的危險(xiǎn)，對(duì)促進(jìn)本地區(qū)各業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，將發(fā)揮積極作用；為促進(jìn)邊疆地區(qū)的穩(wěn)定、社會(huì)的安定團(tuán)結(jié)、振興地方農(nóng)業(yè)、發(fā)展鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)創(chuàng)造了有利條件。該項(xiàng)工程是保護(hù)國土疆界的長遠(yuǎn)重大的基本建設(shè)，是對(duì)外開放發(fā)展經(jīng)貿(mào)的重要條件建設(shè)。