河道治理工程生態(tài)型岸墻及岸坡工程設(shè)計(jì)

汪為維，查駿雄

(九江市濂溪區(qū)水利局，江西 九江 332000)

1 工程背景

某河道治理工程治理河段長度約9.1km，位于市中心的河谷平原地區(qū)，現(xiàn)狀河道寬度一般為164～220m，河道的平均比降為5.83‰。由于治理河段所在的區(qū)域地勢(shì)低洼，因此主要依靠河堤進(jìn)行防洪保護(hù)。經(jīng)過20世紀(jì)50年代以來的多次建設(shè)，目前河道兩岸已經(jīng)形成長度約13.3km，不同的防洪標(biāo)準(zhǔn)的堤防，具備一定的防洪能力。但是，從堤防的現(xiàn)狀來看，由于設(shè)計(jì)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低，因此存在多種危險(xiǎn)因素，難以有效發(fā)揮作用。另一方面，河道的城區(qū)段受到工業(yè)和生活污水污染，河道灘地亂墾亂植，嚴(yán)重影響城市形象，因此需要對(duì)其進(jìn)行綜合治理。工程治理的主要目標(biāo)是強(qiáng)化城區(qū)河道防洪能力，營造景觀水面，豐富城市河道生態(tài)景觀，增加城市中心區(qū)綠地面積，改善城市人居環(huán)境，完善城市功能，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展[1]。

此次河道治理工程規(guī)劃對(duì)左岸和右岸堤防按照百年一遇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行治理，在治理過程中維持現(xiàn)狀堤線不變，結(jié)合生態(tài)和防洪治理的要求對(duì)其進(jìn)行改建。其中，左岸的改建長度為7.5km，右岸的改建長度為8.2km。根據(jù)河段的具體特點(diǎn)，將治理河段劃分為蓄水區(qū)和生態(tài)濕地區(qū)兩部分，自上游至下游分別為濕地區(qū)、蓄水區(qū)、濕地區(qū)、蓄水區(qū)以及河口濕度區(qū)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)互補(bǔ)。蓄水河段利用中隔墻的方式將河道劃分為左側(cè)的泄洪槽和右側(cè)的蓄水區(qū)，在蓄水區(qū)設(shè)置壩高2.5～4.0m的12座橡膠壩以及堰高0.5～1.0m的18座跌水堰。濕地區(qū)維持河道原形態(tài)基本現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)河道進(jìn)行平整、疏浚，營造豐富的河流濕地區(qū)，恢復(fù)河道濕地功能。在河道兩岸設(shè)置親水景觀和平臺(tái)，滿足市民親近水面、休閑娛樂的基本需求。

2 生態(tài)岸墻與岸坡工程設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)

此次河道治理工程的斷面主要采用復(fù)式斷面型式和梯形斷面設(shè)計(jì)，各河段的岸頂為設(shè)計(jì)寬度1.0m的水土保持帶，設(shè)置深度為0.5m的鉛絲籠，上部覆蓋厚度為15cm的土層并綠化，防止暴雨沖刷岸頂[2]。由于河道位于山谷平原區(qū)，為保持排水的順暢性以及設(shè)計(jì)水位超高的要求，岸頂高程應(yīng)該在設(shè)計(jì)洪水位之上1.3m。為了盡量減少工程成本，利用河道開挖的合格土料進(jìn)行填筑，其含泥量應(yīng)小于5%，相對(duì)密實(shí)度不小于0.6，回填施工質(zhì)量按照相關(guān)的施工規(guī)范進(jìn)行。

2.2 岸墻和岸坡設(shè)計(jì)方案比選

復(fù)式斷面的主河槽深度為1.5～2.5m深，臨水部位會(huì)受到水體的長時(shí)間浸泡、水位升降以及浪涌的侵蝕作用，因此考慮采用生態(tài)石籠、漿砌石塊石、漿砌石料石以及生態(tài)混凝土等4種不同的砌護(hù)方案[3]。結(jié)合工程的實(shí)際情況，對(duì)上述4種方案進(jìn)行分析和比選，結(jié)果見表1。由表1的分析結(jié)果可以看出，生態(tài)混凝土方案施工技術(shù)復(fù)雜、成本較高、景觀效果較差，不適合本工程。同時(shí)，生態(tài)石籠方案的景觀效果較差，在施工和工程成本方面也沒有明顯優(yōu)勢(shì)，不適合此次工程設(shè)計(jì)要求。因此，在滿足河道行洪基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮景觀效果，分段選擇護(hù)岸形式。其中，0+000～2+350河段地處上游，流速較大，因此選擇漿砌料石護(hù)岸型式[4]；下游河段流速較上游段明顯偏小，因此選用漿砌塊石護(hù)岸型式。

表1 護(hù)岸方式比較

工程坡面的護(hù)坡為1∶1.5和1∶3，考慮工程的生態(tài)要求，除了常規(guī)的工程措施，還需要加入生物措施強(qiáng)化防護(hù)[5]，因此可以考慮3種防護(hù)方案：一是生態(tài)石籠方案，頂部覆土并栽植不同高度層次的植物；二是坡改平生態(tài)護(hù)坡磚，將坡面轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫妫⒃诳招拇u內(nèi)種植草木，形成生態(tài)駁岸；三是漿砌片石骨架植草護(hù)坡，并將其打造成截水型，不僅可減小坡面的沖刷力度，又可以保護(hù)植物生長[6]。對(duì)上述3種方案的工程效果對(duì)比，結(jié)果見表2。從表2的結(jié)果可以看出，在滿足河道行洪要求同時(shí)兼顧生態(tài)景觀效果，此次工程設(shè)計(jì)選擇坡改平混凝土生態(tài)磚護(hù)坡工程方案。

2.3 岸墻及岸坡具體工程設(shè)計(jì)

綜合考慮行洪安全、景觀生態(tài)效果、施工技術(shù)要求和工程成本等諸多因素，對(duì)治理河段左岸的岸墻以及岸坡進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。

(1)0+000～2+350河段

該河段靠近河道上游，其矩形河道子槽基礎(chǔ)埋深為2.0m，河道兩側(cè)設(shè)置寬度為4.0m的平臺(tái)，平臺(tái)與坡度為1∶1.5的邊坡相接，矩形子槽可以滿足10年一遇洪水的行洪要求，子槽本身采用漿砌料石擋墻支護(hù)方案，平臺(tái)部位利用規(guī)格為50cm的鉛絲石籠防護(hù)，上部鋪設(shè)厚度30cm的土層并植草[7]，斜坡部位采用坡改平生態(tài)混凝土磚，磚內(nèi)的空隙內(nèi)植草。

(2)2+350～8+750河段

該段處于治理河段的中游，矩形子槽的基礎(chǔ)埋深為2.0m，兩側(cè)設(shè)計(jì)寬度為2.0m的平臺(tái)，并與坡度為1∶3的邊坡相接，子槽部分可以滿足10年一遇洪水的行洪要求。由于流速較上游河段明顯偏小，因此采用漿砌塊石擋墻設(shè)計(jì)，平臺(tái)部位采用規(guī)格為50cm的鉛絲石籠防護(hù)方案，上部鋪設(shè)厚度30cm的土層并植草，斜坡部位采用坡改平生態(tài)混凝土磚，磚內(nèi)的空隙內(nèi)植草[8]。漿砌石擋墻要設(shè)置變形縫，相鄰變形縫之間的間距為10m，變形縫內(nèi)填閉孔塑料板。漿砌石擋墻后面利用砂礫石回填，墻體設(shè)置孔距2m、孔徑10cm的排水孔，呈梅花形布置。

(3)8+750～9+100河段

本河段位于治理項(xiàng)目區(qū)的下游河段，水流較為平緩，因此采用漿砌塊石擋墻設(shè)計(jì)。由于該部位臨近生活小區(qū)，外側(cè)存在交通道路，沒有放坡空間，因此擋墻采取重力式漿砌石擋墻設(shè)計(jì)[9]，其頂部寬度為70cm，底部寬度為5.065m，墻高5.3m，河床以上高度為3.3m，可以滿足百年一遇洪水的行洪需求。漿砌石擋墻要設(shè)置變形縫，相鄰變形縫之間的間距為10m，變形縫內(nèi)填閉孔塑料板。漿砌石擋墻后面利用砂礫石回填，墻體設(shè)置孔距2m、孔徑10cm的排水孔，呈梅花形布置。

3 護(hù)岸穩(wěn)定性驗(yàn)算

在工程設(shè)計(jì)過程中，按照GB 50286—2013《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)方案的穩(wěn)定性驗(yàn)算分別為正常運(yùn)用和非正常運(yùn)用2種不同條件。根據(jù)GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和項(xiàng)目地的地震資料，工程項(xiàng)目區(qū)的基本地震烈度為6度，因此僅需要按照正常工況進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，而不需要進(jìn)行地震工況下的穩(wěn)定性計(jì)算[10]。研究中選擇0+150、5+450和9+010典型斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表3。由表3中的計(jì)算結(jié)果可知，此次設(shè)計(jì)方案的護(hù)岸邊坡穩(wěn)定性均滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

表2 護(hù)坡方案效果對(duì)比

表3 典型斷面穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果

4 結(jié)語

在城區(qū)型河道治理工程中，擋墻和護(hù)坡不僅要保證防洪、排澇等基本功能，生態(tài)和景觀功能也日漸受到重視。此次研究以某河道治理工程為例，結(jié)合工程實(shí)際對(duì)生態(tài)型岸墻及岸坡工程形式進(jìn)行比選研究，并針對(duì)不同的河段特點(diǎn)提出具體設(shè)計(jì)方案，可以為本工程和相關(guān)類似工程設(shè)計(jì)提供有益的支持和借鑒。背景工程按照本文設(shè)計(jì)改造完工之后，經(jīng)過一年多的運(yùn)行，不僅表現(xiàn)出良好的安全性，也獲得非常好的生態(tài)和景觀效果。當(dāng)然，我國當(dāng)前的生態(tài)形護(hù)坡設(shè)計(jì)應(yīng)用尚處于探索和起步階段，還需要結(jié)合具體工程建設(shè)進(jìn)行深入研究和探索，促進(jìn)河道整治工程的生態(tài)化。