構(gòu)峪河綜合治理工程中堤岸防護型式方案比選研究

武治遠

(陜西瀚泰水利水電勘測設(shè)計有限公司，陜西 西安 710000)

1 構(gòu)峪河綜合治理工程概況

構(gòu)峪河是渭河南山支流，河流出峪口后地勢平坦，綜合治理河道長5 135.49 m大體分兩段：第一段為構(gòu)峪河隴海鐵路橋至老西潼公路橋處，治理護岸總長2 525.37 m，簡稱上游段；第二段為老西潼公路橋至構(gòu)峪河入二華排水干渠交匯口區(qū)間，治理河道長2 621.12 m，簡稱下游段，為地上懸河。綜合治理工程主要是要將該治理河段堤防的防洪標準提高到20 a一遇，堤防工程級別為4級。結(jié)合現(xiàn)狀堤防和已有岸坎布線，堤線應(yīng)力求平順，各地段平順連接；在滿足防洪安全，盡可能減少拆遷的前提下，根據(jù)地形條件，局部進行拓寬或縮窄，保證堤防順滑連接；堤防高程應(yīng)滿足安全超高要求，保證堤防沿線封閉；堤防基礎(chǔ)埋深滿足堤基應(yīng)力、抗沖刷、凍土要求；建筑物設(shè)計力求技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、外形美觀，施工便利；同時注重工程與生態(tài)結(jié)合，外形美觀。堤線布置主要沿現(xiàn)有河岸線走向，因地制宜地進行堤線布置，更好的發(fā)揮構(gòu)峪河的防洪、景觀、生態(tài)等綜合效益。

2 堤防護岸工程常見防護型式

護岸工程主要是為了保護堤岸免遭洪水沖刷而修建的防護工程，主要的斷面形式有坡式護岸和墻式護岸。堤防坡面防護形式有砌石護坡、混凝土護坡等硬性工程護坡，也有兼顧生態(tài)、環(huán)保的生態(tài)護坡。前者多為高耗能的鋼筋、混凝土、石材等硬性材料，工程強度大，功能比較單一，風化或被破壞之后，其整治費用高；后者既能防護邊坡，又能保護生態(tài)環(huán)境美觀、環(huán)保，一般生態(tài)護坡滲透性好，可以充分保證河岸與河流水體之間的水分交換和調(diào)節(jié)功能，既有一定的抗洪強度，又具有保持水土流失的功能，利于植被生長。

3 構(gòu)峪河綜合治理中的堤岸防護型式方案比選

構(gòu)峪河綜合治理工程河道上游比降較大，水流流速相對較快，堤岸土體抗沖能力低，下游比較緩慢，但現(xiàn)狀濕陷性嚴重，且工程河段位于秦嶺北麓平原生態(tài)修復帶，依據(jù)《秦嶺北麓生態(tài)治理規(guī)劃》(在編)及《南山支流綜合治理規(guī)劃》等對構(gòu)峪河的要求，以及城市景觀水面要求，擬選擇的護坡型式主要有：M7.5漿砌石護坡及護底、C20混凝土護坡、格賓卵石護坡、漿砌石護坡和連鎖砼塊護坡+漿砌石擋墻等五種方案進行比選分析。

3.1 上游方案比選

3.1.1 上部連鎖式生態(tài)護坡+下部漿砌石擋墻

連鎖式生態(tài)護坡系統(tǒng)為柔性結(jié)構(gòu)，適用流速小于5 m/s?？梢员Ａ艚雍丛械淖匀恍螒B(tài)，保留或恢復其蜿蜒性或分汊散亂狀態(tài)；高開孔率滲水型柔性結(jié)構(gòu)鋪面能夠降低流速，減少流體壓力和提高排水能力；塊體間留有孔隙，為生物的生長發(fā)育提供棲息地，發(fā)揮河流、土壤、植被的自凈化功能；為植被生長創(chuàng)造條件，保持河流的側(cè)向聯(lián)通性，通過土工復合材料可有效抑制河流湖泊淤泥的形成；與植被配合，可以控制底泥營養(yǎng)鹽的釋放，吸收水體中過剩的營養(yǎng)物質(zhì)如N、P等，對水中浮游藻類(藍藻等)具有相互克制的作用，影響浮游藻類的生長，從而削弱了流體對邊坡的壓力。而且系統(tǒng)減少了土壤流失，侵出的底土不能通過系統(tǒng)，這樣聯(lián)鎖式護坡防護系統(tǒng)就會更加穩(wěn)定(見圖1)。

圖1 上部聯(lián)鎖式生態(tài)護坡+下部漿砌石擋墻

預(yù)制砼塊由工廠機械壓制而成，運至工地拼裝成護坡。預(yù)制砼護坡厚度較小，一般為12 cm，但做工精細，抗沖、抗壓強度較高，適應(yīng)基礎(chǔ)變形好，具有美觀和生態(tài)效果，施工方便進度快，許多城鎮(zhèn)河道防洪、景觀都在使用，但造價較高。

聯(lián)鎖式生態(tài)護坡采用由一組尺寸、形狀和重量一致的預(yù)制混凝土塊，用一系列經(jīng)過每個塊體內(nèi)部的預(yù)制孔內(nèi)的橫向繩索相互連接，而形成的聯(lián)鎖型柔性矩陣，塊體尺寸為500×500×120 mm。在壓實整平的土基上面鋪好符合土質(zhì)要求的反濾土工布后便可攤鋪聯(lián)鎖式生態(tài)護坡塊。鋪好以后再進行填縫和植草。聯(lián)鎖護坡以下護坡護腳采用M7.5漿砌石擋墻。

3.1.2 上部聯(lián)鎖式生態(tài)護坡+下部漿砌石護坡

聯(lián)鎖式生態(tài)護坡與方案一相同，也適用流速小于5 m/s。不同在于聯(lián)鎖護坡以下護坡護角采用M7.5漿砌石護坡，護腳基礎(chǔ)高2 m。漿砌石護坡是一種傳統(tǒng)的剛性護坡型式，整體性較好，在石料豐富的河段，是一種便于人工施工較好的護坡型式(見圖2)。

圖2 上部聯(lián)鎖式生態(tài)護坡+下部漿砌石護坡

3.2 下游方案比選

3.2.1 聯(lián)鎖式生態(tài)護坡

圖3 聯(lián)鎖式生態(tài)護坡

3.2.2 格賓籠石護坡

格賓籠石護坡具有很好的柔韌性、透水性以及防浪能力等優(yōu)點，適用流速小于10 m/s。而且具有較好的生態(tài)性，可充分利用流域內(nèi)自然資源，而且它的結(jié)構(gòu)能進行自身實用性的微調(diào)，不會因不均勻而產(chǎn)生沉陷、塌坑、裂縫等變形，從而引起整體結(jié)構(gòu)的破壞。由于石籠的空隙較大，因此能在石籠上覆土或填塞縫隙，利于微生物和各種生物的自然生長，在漫長歲月的加工下，形成松軟且富含營養(yǎng)成分的表土，實現(xiàn)多年生草本植物自然循環(huán)的目標，近些年在防洪工程上，應(yīng)用越來越廣泛(見圖4)。

圖4 格賓籠石護坡

3.2.3 生態(tài)混凝土護坡

適用流速小于10 m/s。生態(tài)混凝土又稱綠化混凝土，多孔混凝土由租骨料、水泥、適量的細移和料組成，是植被型生態(tài)混凝土的骨架，孔隙率>40%，表面等效孔徑為2～3 cm孔腺自構(gòu)件頂表面可蜿蜒通至底面?？紫秲?nèi)填充適于植物生長所需的材料，混凝土表面建植植被時，根系沿著填充物空陳穿透混凝土，達到混凝土塊體下面的土體中。綠化混凝土生態(tài)護坡是種可以代替普通混凝土進行施工的生態(tài)護坡型式，可解決護砌工程劣化生態(tài)環(huán)境的問題，恢復并保護自然水環(huán)境。在堤防護坡工程中，受水位驟降的影響較??；在季節(jié)性寒冷地區(qū)，有利于排出和降低被保護土內(nèi)含水量，減少凍害破壞。生態(tài)混凝土中加入的保水材料以有機質(zhì)保水劑為主，并摻人無機保水劑混合使用，為植物提供必需的水分。表層土鋪設(shè)于生態(tài)混凝土表面，形成植被發(fā)芽空間，提供植被發(fā)芽初期的養(yǎng)分，很多植被草都能在植被型生態(tài)混凝土上很好地生長(見圖5)。

圖5 生態(tài)混凝土護坡

3.3 方案比選分析

(1)上游段方案一與方案二差別在于下部，方案一下部為漿砌石擋墻，方案二下部為漿砌石護坡，底部為漿砌石護腳，漿砌石擋墻與漿砌石護坡對比，漿砌石擋墻投資高，漿砌石護坡投資較小，擋墻占地面積小，相同河寬時，河道行洪斷面大，抗沖能力強。

(2)下游方案一聯(lián)鎖式生態(tài)護坡系統(tǒng)為柔性結(jié)構(gòu)，耐久性、生態(tài)性，結(jié)構(gòu)能進行自身適應(yīng)性的微調(diào)，施工相對簡單，進度快，外形整齊美觀。投資較高，容易發(fā)生鼓包脫離現(xiàn)象。

(3)下游方案二格賓籠石護坡柔韌性、透水性、耐久性、生態(tài)性，結(jié)構(gòu)能進行自身適應(yīng)性的微調(diào)，不會因不均勻而產(chǎn)生沉陷、塌坑、裂縫等變形。施工工藝較為復雜，工程投資較大。

(4)下游方案三生態(tài)混凝土護坡投資適中，表面植草美觀性較好。治理岸臨水側(cè)護坡采用生態(tài)混凝土護坡，背水坡面采用植草護坡結(jié)構(gòu)，施工相對復雜，施工速度較慢，投資適中。

4 堤岸防護型式方案確定

通過前文以上五種護坡(擋墻)形式的比較，都具有防洪抗沖能力，其中漿砌石護坡及擋墻、混凝土護坡抗沖能力強，美觀性和排水性較差，施工速度慢，當?shù)躺硖钔脸两禃r容易發(fā)生裂縫，投資相對較?。簧鷳B(tài)混凝土護坡投資適中，表面植草美觀性較好。

(1)上游段通過后兩種方式進行比較，聯(lián)鎖砼塊護岸價格居中；從護岸對地形條件的適用性、水流的抗沖性來講，聯(lián)鎖砼塊護岸及漿砌石小擋墻能滿足堤基的變形和水流的抗沖性；從美化環(huán)境和生態(tài)保護要求，聯(lián)鎖砼塊護岸最具有競爭性，故上游段選用聯(lián)鎖砼塊護坡+漿砌石護墻。

(2)下游段采用三種方式進行比較，其占地相同，根據(jù)地勘調(diào)查，下游段自重濕陷性嚴重及堤基“黃土狀土”，本次設(shè)計須做護底，故從經(jīng)濟及適用性上考慮，下游段選用20 a一遇洪水以下采用生態(tài)混凝土護坡及M7.5漿砌石護底結(jié)構(gòu)，以上采用草皮護坡。

5 結(jié)語

城市堤防工程是國民經(jīng)濟發(fā)展和城市建設(shè)密切相關(guān)的基礎(chǔ)工程，是城市發(fā)展的根本保證。構(gòu)峪河位于華州區(qū)城區(qū)附近，從該河道治理工程的具體所在位置和當?shù)氐膶嶋H條件來看，堤岸防護型式選擇的合理與否，直接關(guān)系到下一步設(shè)計方案和施工效果，從最終的防護型式確定結(jié)果看，充分考慮到了防洪與綠化景觀結(jié)合的需要，體現(xiàn)了人水親近、人水和諧的治理理念，最終選擇成果科學適用、合理可靠。河道堤防建設(shè)工程的實施后，該段堤防的設(shè)防標準將提高到20 a一遇，在確保工程安全、經(jīng)濟的前提下協(xié)同構(gòu)峪河沿岸其他工程一道提高柳枝鎮(zhèn)的防洪標準，更好的發(fā)揮構(gòu)峪河的防洪功能、景觀多樣性等綜合效益，對區(qū)域生態(tài)保護和經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。