雙陳河秀古鎮(zhèn)段防洪工程護(hù)岸設(shè)計(jì)分析

徐 晶

(撫州市水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，江西 撫州 344000)

1 工程概況

雙陳河秀谷鎮(zhèn)段防洪工程位于金溪縣北部，沿秀谷鎮(zhèn)雙陳河上游段兩岸布置，雙陳河為東鄉(xiāng)水上游段，東鄉(xiāng)水是撫河右岸的一級(jí)支流，為撫河水系的四大支流之一，又名南北港、云山河。東鄉(xiāng)水在金溪縣境內(nèi)稱雙陳河，本工程位于雙陳河上游段，河段基本為天然河岸，無任何防護(hù)措施。河道地勢(shì)平坦，雙陳河秀谷鎮(zhèn)河段長(zhǎng)7.365 km，河床高程為52.17～68.10 m，河岸高程為54.72～70.59 m，現(xiàn)狀10年一遇洪水位為57.61～74.11 m。

雙陳河秀谷鎮(zhèn)段防洪工程保護(hù)人口7.54萬人，保護(hù)農(nóng)田0.27萬hm2。工程級(jí)別為Ⅴ級(jí)，主要建筑物為5級(jí)，次要建筑物為5級(jí)，臨時(shí)性建筑物為5級(jí)，治理標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。

2 河道現(xiàn)狀險(xiǎn)情及存在的問題

雙陳河秀谷鎮(zhèn)段屬山區(qū)河流，暴雨所產(chǎn)生量大而集中的地表徑流，從而造成洪水災(zāi)害，秀谷鎮(zhèn)境內(nèi)雙陳河河道岸線受水流沖刷局部坍塌、崩岸嚴(yán)重。雙陳河秀谷鎮(zhèn)段現(xiàn)狀河岸存在問題，見表1。

表1 雙陳河秀谷鎮(zhèn)段現(xiàn)狀河岸存在問題

3 護(hù)岸型式選擇

護(hù)岸設(shè)計(jì)依據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—2013)和實(shí)測(cè)地形圖進(jìn)行。根據(jù)其他工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般采用平順護(hù)岸的形式進(jìn)行處理。護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式常選用的有干砌塊石、格賓石籠、自嵌式植生擋墻 、植生護(hù)坡、植草+魚巢磚擋墻等。根據(jù)本工程特點(diǎn)，擬選用五種方案進(jìn)行比較。

3.1 干砌石方案

干砌石方案優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，塊石適應(yīng)性強(qiáng)，已砌塊石能對(duì)水流及河床的后期變形自我調(diào)整能力強(qiáng)，易于加固，一次性投資較少，護(hù)岸效果較好，有利于河道內(nèi)漁業(yè)繁殖。目前施工技術(shù)成熟。其缺點(diǎn)是工程整體性差，在水流長(zhǎng)期作用下，有部分塊石會(huì)逐漸損失，因而需要進(jìn)行間斷性維護(hù)加固。

3.2 自嵌式植生擋墻方案

方案優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，均為預(yù)制件，充填材料要求低。缺點(diǎn)是造價(jià)較高，對(duì)安裝要求較高。

3.3 格賓石籠方案

方案優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，優(yōu)點(diǎn)是固腳整齊，有線條，層次感。缺點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)高些，對(duì)石材要求較高。

3.4 植草+魚巢磚生態(tài)擋墻方案

方案優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，均為預(yù)制件，充填材料要求低。缺點(diǎn)是造價(jià)較高，對(duì)安裝要求較高。

3.5 植生護(hù)坡方案

方案優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，均為預(yù)制件，充填材料要求低。缺點(diǎn)是造價(jià)較高，對(duì)安裝要求較高。

3.6 比選結(jié)論

護(hù)岸方案比選，見表2。

表2 護(hù)岸方案比選

綜合上述，從工程造價(jià)、施工工期等情況，根據(jù)岸線走勢(shì)、土質(zhì)、村莊、農(nóng)田分布與鎮(zhèn)區(qū)發(fā)展規(guī)劃等情況，結(jié)合相關(guān)類似工程綜合考慮本次護(hù)岸型式采用上述各種形式進(jìn)行襯護(hù)。

4 護(hù)岸設(shè)計(jì)

4.1 干砌塊石護(hù)岸工程

(1)護(hù)岸位置。雙陳河左岸長(zhǎng)2.334 km，樁號(hào)BZ3+650～BZ4+505、BZ4+715～BZ5+615、BZ5+745～BZ5+948、BZ7+173～BZ7+549；右岸長(zhǎng)2.479 km，樁號(hào)BY3+445～BY3+905、BY4+010～BY5+035、BY5+331～BY6+026、BY7+125～BY7+442。屬于迎流頂沖的，岸線附近基本為農(nóng)田的，為防止河水進(jìn)一步切割岸線，擬采用干砌石坡式護(hù)岸穩(wěn)固河勢(shì)。

(2)護(hù)岸原則。淺灘部位的河岸線，河床以下開挖成倒梯形槽拋石，底寬1.0 m，厚0.8 m，邊坡1∶1.0，河床以上采用干砌石，干砌石頂寬0.6 m，邊坡1∶1.5，砌石頂高程為常水位以上1.0 m，砌石頂用10 cm厚C15混凝土壓頂。

4.2 自嵌式植生擋墻工程

(1)護(hù)岸位置。雙陳河左岸長(zhǎng)0.407 m，樁號(hào)BZ6+154～BZ6+561；右岸長(zhǎng)0.300 km，樁號(hào)BY6+225～BY6+525。屬于迎流頂沖且對(duì)景觀有要求的河段，為防止河水進(jìn)一步切割岸線，擬采用自嵌式植生擋墻護(hù)岸穩(wěn)固河勢(shì)[1]。

(2)護(hù)岸原則。河床以下C20混凝土基礎(chǔ)厚0.2 m，下設(shè)0.1 m厚C15混凝土墊層，自嵌式植生擋墻尺寸為0.458 m×0.30 m×0.150 m，擋墻頂高程為正常水位以上1.0 m，擋墻頂用15 cm厚C15混凝土壓頂。

4.3 格賓石籠工程

(1)護(hù)岸位置。雙陳河左岸長(zhǎng)0.322 km，樁號(hào)BZ1+563～BZ1+885；右岸長(zhǎng)0.327 km，樁號(hào)BY1+555～BY1+882。屬于迎流頂沖，岸線附近基本為農(nóng)田的，為防止河水進(jìn)一步切割岸線，擬采用格賓石籠擋墻護(hù)岸穩(wěn)固河勢(shì)[2]。

(2)護(hù)岸原則。河床以下基礎(chǔ)埋深0.7 m，下設(shè)0.1 m厚C15混凝土墊層，格賓石籠尺寸為1.5 m×1.0 m×0.5 m，頂高程為正常水位以上1.0 m。

4.4 植草+魚巢磚生態(tài)擋墻工程

(1)護(hù)岸位置。雙陳河左岸長(zhǎng)1.841 km，樁號(hào)BZ0+000～BZ0+435、BZ0+545～BZ1+063、BZ1+967～BZ2+165、BZ2+253～BZ2+309、BZ2+440～BZ2+510、BZ2+665～BZ2+875、BZ3+025～BZ3+379；右岸長(zhǎng)1.257 km，樁號(hào)BY1+960～BY2+740、BY2+888～BY3+365。屬于迎流頂沖、岸線局部坍塌、崩岸的，為防止岸線繼續(xù)坍塌，擬采用植草+魚巢磚生態(tài)擋墻護(hù)岸穩(wěn)固河勢(shì)[3]。

(2)護(hù)岸原則。河床以下基礎(chǔ)埋深0.5 m，下設(shè)0.1 m厚C15混凝土墊層，植草及魚巢磚擋墻尺寸為2.0 m×0.5 m×0.5 m，頂高程為正常水位以上1.0 m。

4.5 植生護(hù)坡工程

(1)護(hù)岸位置。雙陳河右岸長(zhǎng)0.955 km，樁號(hào)BY0+000～BY0+504、BY0+604～BY1+055。屬于迎流頂沖的，為防止岸線繼續(xù)坍塌，擬采用植生護(hù)坡穩(wěn)固河勢(shì)。

(2)護(hù)坡原則。河床以下基礎(chǔ)埋深0.5 m，植生護(hù)坡坡比為1∶1.5，護(hù)坡尺寸為0.8 m×0.6 m×0.1 m，頂高程為正常水位以上1.0 m。表3為河道護(hù)岸情況統(tǒng)計(jì)情況。

表3 雙陳河秀谷鎮(zhèn)段河道護(hù)岸情況統(tǒng)計(jì)情況

4.6 護(hù)岸設(shè)計(jì)計(jì)算

4.6.1 水流沖刷深度計(jì)算

考慮抗沖、級(jí)配及石料來源等影響因素，塊石粒徑按式(1)～式(2)計(jì)算[4]。

(1)

(2)

式中：hs為局部沖刷深度，m；H0為沖刷處的水深，取5.27 m；UCP為近岸垂線平均流速，取2.08 m/s；n為與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，取0.2；UC為河地面上允許不沖流速，m/s；η為水流流速不均勻系數(shù)，根據(jù)水流流向與岸坡交角查表，本工程交角≤200°，查表得η=1.25。

根據(jù)以上計(jì)算成果，水流平順段最大沖刷坑深度為0.83 m，本次設(shè)計(jì)埋深1.0 m，其埋深大于最大沖刷坑深度，滿足水流抗沖刷要求。

4.6.2 塊石護(hù)坡厚度計(jì)算

斜坡干砌塊石護(hù)坡的斜坡坡率為1.5～5.0時(shí)，護(hù)坡厚度按式(3)～式(4)計(jì)算：

(3)

m=cota

(4)

式中：t為斜坡干砌塊石護(hù)坡厚度，m；K1為系數(shù)，干砌塊石取0.266；γ為水的容重，取10 kN/m3；γb為塊石的容重，取26.5 kN/m3；H為計(jì)算波高，取0.5 m；m為護(hù)坡坡率，取1.5；L為波長(zhǎng)，取50 m。

經(jīng)計(jì)算，t=0.305 m，本次設(shè)計(jì)取0.4 m。

4.6.3 塊石質(zhì)量要求

由于受水流的長(zhǎng)期沖刷，必須要求塊石新鮮、完整，具有一定的強(qiáng)度、硬度和良好的水理特性。風(fēng)化巖石、泥巖以及裂隙發(fā)育巖石和片狀、條狀、帶尖角巖石均不得使用。本工程塊石的主要物理力學(xué)指標(biāo)為：濕抗壓強(qiáng)度 >50 MPa；軟化系數(shù)>0.7，塊石密度≥2.65 kg/m3。

5 結(jié) 語

文章對(duì)雙陳河迎流頂沖、岸線附近基本為農(nóng)田的河段，擬采用干砌石或格賓石籠擋墻護(hù)岸穩(wěn)固河勢(shì)；對(duì)屬于迎流頂沖且對(duì)景觀有要求的河段，擬采用自嵌式植生擋墻護(hù)岸穩(wěn)固河勢(shì)；對(duì)屬于迎流頂沖、岸線局部坍塌、崩岸的河段，擬采用植草+魚巢磚生態(tài)擋墻或植生護(hù)坡穩(wěn)固河勢(shì)；通過對(duì)雙城河秀古鎮(zhèn)段河岸進(jìn)行岸坡整治，提高了雙城河秀古鎮(zhèn)河段的防洪能力，人民生命財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的防洪安全保障問題得到有效解決，治理河段的水生態(tài)環(huán)境狀況亦得到改善。