中小河流丹水出口段治理設(shè)計(jì)探討

覃蓮超，翁朝暉，陳馥芳，石春陽

（1.湖北省水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430070；2.宜昌清江水利電力勘察設(shè)計(jì)院，湖北 長(zhǎng)陽 443500）

中小河流具有局部暴雨強(qiáng)度大、洪水突發(fā)性強(qiáng)、漲勢(shì)猛、洪峰流量大、預(yù)報(bào)預(yù)防難度大、發(fā)生頻率高等特點(diǎn)，而且河流防洪標(biāo)準(zhǔn)低，投入嚴(yán)重不足，受災(zāi)損失大[1]，下文針對(duì)中小河流存在的主要問題和面臨形勢(shì)，提出其在治理設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)問題，并以丹水出口段治理設(shè)計(jì)為例進(jìn)行探討，以供中小河流治理設(shè)計(jì)參考。

1 中小河流治理設(shè)計(jì)重點(diǎn)

在中小河流治理設(shè)計(jì)中，尤其要注意護(hù)岸設(shè)計(jì)及沖刷設(shè)計(jì)。護(hù)岸工程原則上應(yīng)采取平順護(hù)岸形式[2]，并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，安全實(shí)用，便于維護(hù)，生態(tài)親水，應(yīng)避免對(duì)河道自然面貌和生態(tài)環(huán)境的破壞，達(dá)到建設(shè)生態(tài)河流治理效果[3]。護(hù)岸型式宜優(yōu)先選用坡式護(hù)岸，受地形條件或兩岸建筑物限制時(shí)可采用墻式護(hù)岸。沖刷設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)河勢(shì)水流條件在考慮沖刷深度后進(jìn)行設(shè)計(jì)。

丹水出口段位于高壩洲庫尾清江左岸，屬丹水防護(hù)工程，該防護(hù)工程目的在于將丹水上游來水在周家榜與潘家堂之間截?cái)?，由原排洪溝擴(kuò)挖為撇洪渠匯入清江，總長(zhǎng)580.0 m，樁號(hào)K0+000～K0+580.0 m，目前進(jìn)口處底板高程81.7 m，出口處底板高程77.1 m，尾坎高程78.5 m。治理前，丹水出口段撇洪渠左右岸岸坡均出現(xiàn)不同程度的崩塌、裂縫、底板斷裂，渠道底部也遭到?jīng)_刷破壞，危害著兩岸人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

2 存在問題及分析

2.1 存在問題

1）岸坡破壞

岸坡崩塌破壞主要是潘家堂變形體，此變形體位于出口段右岸、潘家堂橋下游，距離潘家堂橋頭約60.0 m，對(duì)應(yīng)明渠樁號(hào)K0+240～K0+300 m，變形體前緣已經(jīng)發(fā)生沖刷、變形垮塌，垮塌部位高程79.0～94.0 m，體積約200 m3。地表裂縫連續(xù)，噴護(hù)混凝土破裂嚴(yán)重，經(jīng)坡面探槽揭示，噴護(hù)混凝土整體脫空向下錯(cuò)落，變形范圍前緣高程79.0 m，后緣頂部高程104.0 m，總體坡度約43°，厚度一般4.0～6.0 m，投影面積約900.0 m2，體積約4 000 m3。

2）渠道底部沖刷破壞

樁號(hào)K0+150～K0+200 m，渠道混凝土底板破損呈塊狀，完全裂解破壞；樁號(hào)K0+200～K0+240 m，左半邊混凝土底板整體破壞，寬8.0～9.0 m，顯示被水流沖刷帶走。

2.2 破壞原因分析

潘家堂變形體破壞與渠底破壞之間相互影響，潘家堂處岸坡由斷層破碎帶巖體構(gòu)成，巖體強(qiáng)度低，同時(shí)受斷層F1 和Tf1 影響，岸坡緩慢蠕變過程中造成渠道擠壓破壞[4]，再加上渠道過水沖刷掏蝕影響，渠道底板被沖刷破壞，而且岸坡逐步擴(kuò)展發(fā)生較大范圍的脫坡變形破壞。如若渠道底板和岸坡不做處理，長(zhǎng)期運(yùn)行存在安全隱患。

3 治理設(shè)計(jì)

3.1 治理設(shè)計(jì)思路

丹水出口段因岸坡破壞是由巖體變形造成的，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮既對(duì)岸坡進(jìn)行防護(hù)，又要防止變形體進(jìn)一步變形，因此，此次設(shè)計(jì)考慮垮塌段右岸采用鋼筋混凝土擋墻并在渠道內(nèi)設(shè)計(jì)地梁，在地梁中部設(shè)1道連接梁，對(duì)岸設(shè)置連續(xù)擋墻，使左右岸連同地梁形成一整體，使變形體岸坡處鋼筋混凝土擋墻與地梁相互牽制，形成一更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而保證潘家堂的穩(wěn)定，確保丹水出口段岸坡的穩(wěn)定。

渠道底板因變形體擠壓并遭到?jīng)_刷破壞，防止沖刷只能對(duì)底板進(jìn)行防護(hù)，此次設(shè)計(jì)結(jié)合地梁新建混凝土渠道底板。

3.2 治理設(shè)計(jì)方案

對(duì)潘家堂變形體，河道樁號(hào)K0+240～K0+300 m 范圍內(nèi)渠道鋼筋混凝土底板下層設(shè)置地梁，間距5.0 m，共計(jì)13 根，地梁之間僅在中部設(shè)1 道連接梁。地梁及連接梁尺寸均為1.0×1.0 m，材料為鋼筋混凝土。底板設(shè)間排距2.0 m、長(zhǎng)度5.0 m、直徑108 mm 的梅花形空心花管。地梁左岸坡腳處河道樁號(hào)K0+240～K0+300 m 設(shè)連續(xù)擋墻，擋墻墻背豎直，高2.0 m，底板高程處寬2.0 m。右岸加固部分進(jìn)行一級(jí)削坡處理后，先噴10 cm 厚C20混凝土，在上部設(shè)間排距為2.0 m、長(zhǎng)15.0 m（需貫穿F1 斷層）、直徑108 mm 的梅花形空心花管，然后進(jìn)行高壓注漿；考慮施工期的安全，下部設(shè)間排距為2.0 m、長(zhǎng)5.0 m、直徑57 mm 的梅花形空心花管，然后進(jìn)行高壓注漿，待各級(jí)削坡處理完成后，再進(jìn)行C25 鋼筋混凝土擋墻[5,6]砌筑，空心花管焊接直徑25 mm 鋼筋，與C25 鋼筋混凝土擋墻外層鋼筋網(wǎng)連接。設(shè)計(jì)平面布置如圖1 所示。

圖1 治理設(shè)計(jì)平面圖（高程單位，m；尺寸單位，mm）

已垮塌部分鋼筋混凝土擋墻墻頂高程90.0 m，頂寬2.0 m，趾板寬1.0 m，墻面邊坡1∶0.69，墻背1∶0.25，底面設(shè)置8°仰角。未垮塌部分擋墻墻頂高程90.0 m，頂寬1.0 m，趾板寬1.0 m，墻面邊坡1∶1.12，墻背1∶0.5，底面設(shè)置8°仰角。護(hù)坡區(qū)擋墻墻頂高程90.0 m，頂寬1.0 m，趾板寬1.0 m，墻面邊坡1∶0.69，墻背1∶0.5，底面設(shè)置8°仰角。護(hù)坡區(qū)至上游加固區(qū)，下游加固區(qū)以下為過渡區(qū)與上下游平順銜接。在渠道底部和地梁上修建0.2 m 厚混凝土底板防沖。

設(shè)計(jì)方案右岸新護(hù)邊坡通過抗滑穩(wěn)定計(jì)算，所有工況均能滿足規(guī)范要求[7]。

4 結(jié)語

岸坡的防護(hù)及河道的防沖是中小河流治理設(shè)計(jì)中非常重要的兩部分，因此，根據(jù)工程特點(diǎn)及實(shí)際情況對(duì)丹水出口段岸坡及河道沖刷進(jìn)行了治理設(shè)計(jì)與施工。治理后，高家堰鎮(zhèn)遭遇了一場(chǎng)特大暴雨，據(jù)宜昌水文資料記載，魏家洲12 h 降雨量228 mm，其中6 h 降雨量達(dá)199 mm。強(qiáng)降雨導(dǎo)致山洪暴發(fā)，河水暴漲，據(jù)水文部門統(tǒng)計(jì)，丹水流域高家堰站出現(xiàn)1962 年建站以來實(shí)測(cè)最高水位17.51 m，超設(shè)防2.51 m。丹水出口段雖遭遇特大洪水，但潘家堂變形體治理后絲毫沒有受到洪水影響，保存完好，此次治理達(dá)到了設(shè)計(jì)目的，取得了較好的治理效果。