南城縣蘆河水黃獅渡河段土堤加固與護(hù)岸設(shè)計(jì)分析

曹新福

（南城縣株良鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作局,江西 南城 344703）

1 工程概況

南城縣蘆河水黃獅渡河段位于沙洲鎮(zhèn),涉及新村、車(chē)田、黃獅渡、李家、后車(chē)、水合等村莊,圩區(qū)人口密集、村莊沿河而建,總?cè)丝?.57 萬(wàn)人,耕地面積1.1 萬(wàn)畝。南城縣蘆河水黃獅渡河段河道治理包括蘆河水、支流鄧坊水、后車(chē)水兩岸及石峽水右岸等河段,其中蘆河河段治理范圍起點(diǎn)位于蘆河與濟(jì)廣高速橋相交處,沿水流向下游延伸,途徑新村、車(chē)田、黃獅渡、李家等村莊,終于蘆河與后車(chē)水匯合口處,河道長(zhǎng)度6.94 km；支流鄧坊水治理河道全4.92 km,支流后車(chē)水治理河道全長(zhǎng)5.02 km,支流石峽水治理河段位于沙洲鎮(zhèn)水合村前,全長(zhǎng)0.63 km。該河段現(xiàn)狀由土堤、少量擋土墻及天然河岸組成,多年來(lái)未進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃整治,僅部分段落進(jìn)行過(guò)治理,其余河道仍然存在著一定問(wèn)題。主要表現(xiàn)在：堤身低矮、防洪標(biāo)準(zhǔn)低,低于10 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn),易遭受洪、澇災(zāi)害；蘆河及其支流鄧坊水、后車(chē)水、石峽水部分河段由于無(wú)灘地或?yàn)┑剌^窄,河水直沖河岸,河岸被水流淘蝕現(xiàn)象嚴(yán)重,常造成崩岸、塌坡等險(xiǎn)情。

2 土堤加固與護(hù)岸設(shè)計(jì)

2.1 土堤加固設(shè)計(jì)

根據(jù)工程現(xiàn)狀、險(xiǎn)情、地形條件、防洪規(guī)劃,以保護(hù)村莊、農(nóng)田、公路等建筑物為目標(biāo),蘆河左岸黃獅渡段采用土堤加高加固的方式,形成封閉防洪圈。具體設(shè)計(jì)如下：

（1）堤身斷面

南城縣蘆河水黃獅渡河段治理工程土堤段堤身均采用粘性土防滲。加固土堤設(shè)計(jì)斷面為堤頂寬3.5 m,臨水坡為1∶2.0,背水坡為1∶2.0,堤頂設(shè)厚度0.04 m 彩色瀝青路面,路基為厚度0.2 m 水泥穩(wěn)定層。粘性土壓實(shí)度不小于0.91。堤頂臨水側(cè)設(shè)花崗巖欄桿。

圖1 堤身橫斷面圖

（2）堤頂高程計(jì)算

堤頂高程按設(shè)計(jì)洪水位加堤頂超高確定,根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286-2013,以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）,堤頂超高按以下公式計(jì)算：

波浪按《規(guī)范》附錄C 公式計(jì)算：

式中：Y為堤頂超高,m；R為設(shè)計(jì)波浪爬高,按《規(guī)范》附錄C 公式確定,m；e為設(shè)計(jì)風(fēng)壅增水高度,按《規(guī)范》附錄C 公式確定,m；A為安全加高,對(duì)5 級(jí)堤防A=0.5 m；K為綜合摩阻系數(shù),可取K=3.6×10-6； 為風(fēng)向與垂直于堤線的法線的夾角,（°）；H為平均波高,m；T為平均波周期,s；L為波長(zhǎng),m；V為計(jì)算風(fēng)速,取歷年汛期最大風(fēng)速平均值的1.5 倍,本區(qū)域汛期多年平均最大風(fēng)速為12.0 m/s；F為風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度,F=55 m；d為水域的平均水深,d=2.1 m；g為重力加速度,取9.81 m/s2；KΔ為斜坡的糙率及滲透性系數(shù),根據(jù)護(hù)面類(lèi)型按表C.3.1-1 確定；Kp為爬高累計(jì)頻率換算系數(shù),可按表C.3.1-3 確定；KΔ為經(jīng)驗(yàn)系數(shù),可根據(jù)風(fēng)速V、堤前水深d、重力加速度g組成的無(wú)維量,按表C.3.1-2 確定；m為斜坡坡率,m=ctga,a為斜坡坡角,（°）。

堤頂超高計(jì)算成果詳見(jiàn)表1。經(jīng)計(jì)算結(jié)果分析,參照相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn),土堤堤頂超高設(shè)計(jì)洪水位0.5 m,堤頂設(shè)花崗巖欄桿擋水（允許越浪）,擋水頂高程超高設(shè)計(jì)洪水位0.8 m。

表1 堤頂高程計(jì)算成果表 單位：m

2.2 堤身穩(wěn)定分析

（1）堤身滲流穩(wěn)定分析

選取加固土堤典型斷面按臨水側(cè)設(shè)計(jì)洪水位、背水側(cè)無(wú)水工況,計(jì)算采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院開(kāi)發(fā)的“理正巖土工程計(jì)算分析軟件”中的“滲流分析計(jì)算”模塊[1]。具體計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表2,堤身背水坡滲流出逸比降計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 堤身最大滲透坡降Jmax 計(jì)算成果表

計(jì)算結(jié)果表明,各計(jì)算斷面Jmax＜J允,設(shè)計(jì)堤身斷面滿足堤身滲流穩(wěn)定要求。

（2）堤身穩(wěn)定計(jì)算

土堤穩(wěn)定計(jì)算取正常情況進(jìn)行,計(jì)算工況：

① 設(shè)計(jì)洪水位下的穩(wěn)定滲流期背水側(cè)的穩(wěn)定；

② 設(shè)計(jì)洪水位降落至枯水位時(shí)的臨水側(cè)堤坡穩(wěn)定。

根據(jù)堤身土質(zhì)、地質(zhì)條件及堤身斷面情況,選取堤身高度大、地質(zhì)條件差（堤基有粉細(xì)砂等）典型斷面進(jìn)行分析計(jì)算。計(jì)算斷面各土層物理力學(xué)參數(shù)根據(jù)地質(zhì)報(bào)告中提供的成果選取。

計(jì)算方法采用北京理正軟件研究所開(kāi)發(fā)的巖土工程系列軟件《邊坡穩(wěn)定設(shè)計(jì)軟件3.0 版》進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算采用簡(jiǎn)化畢肖普法[2]。計(jì)算成果見(jiàn)表5 及附圖2～圖5,計(jì)算結(jié)果表明,堤身穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范規(guī)定允許安全系數(shù),滿足要求。

圖5 典型斷面背水坡穩(wěn)定計(jì)算成果圖（樁號(hào)5+000）

表4 各典型斷面穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)指標(biāo)表

表5 堤坡穩(wěn)定計(jì)算成果表

圖2 典型斷面迎水坡穩(wěn)定計(jì)算成果圖（樁號(hào)4+480）

圖3 典型斷面背水坡穩(wěn)定計(jì)算成果圖（樁號(hào)4+480）

圖4 典型斷面迎水坡穩(wěn)定計(jì)算成果圖（樁號(hào)5+000）

2.3 護(hù)岸設(shè)計(jì)

（1）護(hù)岸形式

對(duì)于農(nóng)田保護(hù)區(qū),主要以穩(wěn)定河勢(shì)為主,對(duì)河岸進(jìn)行防護(hù),防止河岸倒塌,毀壞農(nóng)田。

綜合考慮,防洪工程土堤臨水坡采用砼預(yù)制框格草皮護(hù)坡,背水坡均采用草皮護(hù)坡。設(shè)計(jì)護(hù)岸主要采用拋（干砌）石固腳和干砌塊石型式護(hù)岸；局部采用砼仿木樁固腳和生態(tài)擋墻磚防護(hù)。

1）蘆河護(hù)岸工程

主要采用拋（干砌）石固腳對(duì)河岸進(jìn)行防護(hù),固腳總長(zhǎng)4.015 km。蘆河水樁號(hào)Z5+116 處有排洪渠, 樁號(hào)為P0+000～P0+200,排洪渠岸坡局部倒塌,排洪渠右岸修建道路與堤頂公路連接,方便當(dāng)?shù)卮迕癯鲂?因此排洪渠兩岸采用生態(tài)擋墻磚防護(hù),護(hù)岸總長(zhǎng)0.38 km。

2）鄧坊水工程布置

主要采用干砌石護(hù)岸,以穩(wěn)定河勢(shì)。其中,左岸干砌石護(hù)岸長(zhǎng)度為3.51 km；右岸干砌石護(hù)岸長(zhǎng)度為3.02 km。鄧坊水干砌石護(hù)岸總長(zhǎng)6.53 km。

3）后車(chē)水工程布置

農(nóng)田保護(hù)區(qū)主要采用干砌石護(hù)岸,以穩(wěn)定河勢(shì)。后車(chē)村為古村落,為與當(dāng)?shù)厝宋沫h(huán)境相結(jié)合,采用生態(tài)治理方案,底部砼仿木樁固腳,岸坡整治后采用草皮護(hù)坡。后車(chē)水左岸干砌石護(hù)岸長(zhǎng)度為3.12 km；右岸干砌石護(hù)岸長(zhǎng)度為2.795 km。

后車(chē)村為古村落,古村落前河段采用生態(tài)治理方案,底部砼仿木樁固腳,岸坡整治后采用草皮護(hù)坡。砼仿木樁左岸長(zhǎng)0.52 km；右岸長(zhǎng)0.52 km。干砌石護(hù)岸總長(zhǎng)5.915 km；砼仿木樁固腳總長(zhǎng)1.04 km。

4）石峽水工程布置

支流石峽水治理河段位于沙洲鎮(zhèn)水合村右岸采用砼預(yù)制框格護(hù)坡,全長(zhǎng)0.63 km。

表6 蘆河水黃獅渡河段治理工程土堤加固情況表

表7 蘆河水黃獅渡河段治理工程固腳護(hù)岸加固情況表

（2）拋石護(hù)岸設(shè)計(jì)

考慮抗沖、級(jí)配及石料來(lái)源等影響因素,經(jīng)計(jì)算,斜坡上塊石最小粒徑d=0.13 m,平緩底坡上塊石最小粒d=0.16 m?？紤]到枯水期的風(fēng)浪影響和工程實(shí)際施工條件及參照我省其它堤防工程經(jīng)驗(yàn),水平底坡和斜坡上拋石粒徑取不小于0.25 m～0.30 m,相應(yīng)塊石重量為22 kg～38 kg[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

為徹底擺脫洪澇災(zāi)害的威脅,提高河道堤防防洪標(biāo)準(zhǔn),改善原有生產(chǎn)生活條件,保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全,提升圩堤內(nèi)人民的幸福指數(shù),迫切需要對(duì)現(xiàn)有防護(hù)區(qū)堤防進(jìn)行加固。通過(guò)對(duì)南城縣蘆河水黃獅渡河段進(jìn)行治理,設(shè)計(jì)采用加高加固土堤,拋（干砌）石固腳、干砌塊石護(hù)岸、砼仿木樁固腳、生態(tài)擋墻磚防護(hù)等護(hù)岸方案,通過(guò)復(fù)核計(jì)算分析了堤防的穩(wěn)定性,證明土堤加固和護(hù)岸設(shè)計(jì)方案合理。南城縣蘆河水黃獅渡河段加固后,有力提高了圩區(qū)內(nèi)河道兩岸的防洪能力,減少了保護(hù)區(qū)的洪、澇災(zāi)害,為圩區(qū)提供安定的生產(chǎn)環(huán)境,促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。