羅山縣青蓬沖防洪治理工程設(shè)計(jì)

□李　娟（信陽市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院）

羅山縣青蓬沖防洪治理工程設(shè)計(jì)

□李娟（信陽市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院）

文章從格賓擋墻護(hù)岸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原理、施工工藝及穩(wěn)定計(jì)算等方面介紹了格賓擋墻在青蓬沖山洪溝防洪治理工程岸坡護(hù)砌中的應(yīng)用，工程實(shí)施后，不僅提高治理段的行洪能力、減輕山洪災(zāi)害，而且能與周邊環(huán)境完美融合，從而有力推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)類似工程的建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。

山洪溝防洪治理；岸坡護(hù)砌；格賓擋墻

1　工程概況

信陽市羅山縣地處河南省南部、大別山北麓、淮河南岸，地勢(shì)西南高、東北低；鐵鋪鎮(zhèn)位于羅山縣西南部，豫鄂交界的大別山區(qū)，鎮(zhèn)域總面積127km2。青蓬沖于鐵鋪鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)段末端匯入九龍河。九龍河是淮河一級(jí)支流竹竿河上的重要支流之一，流域面積298 km2，流經(jīng)羅山縣鐵鋪鎮(zhèn)、彭新鎮(zhèn)、潘新鎮(zhèn)、周黨鎮(zhèn)四個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，于羅山縣周黨鎮(zhèn)龍鎮(zhèn)村入竹竿河，河道全長(zhǎng)45 km，河道平均比降1/526。

青蓬沖鐵鋪鎮(zhèn)三河橋以上河道右岸岸頂為鄉(xiāng)鎮(zhèn)交通路和農(nóng)田，左岸為山崗，現(xiàn)狀河道主河槽寬8.50～52.60m，河底平均比降約為1/187，河道相對(duì)穩(wěn)定性較差，該段河道相對(duì)上游河溝平緩寬闊，上游山體風(fēng)化垮塌隨洪水狂奔直下，至此洪水流速變小，砂卵石、塊石沉積，致使該段河道淤積嚴(yán)重，局部河段斷面縮窄，部分河岸崩塌、滑坡，河道行洪能力逐年降低，危及兩岸村鎮(zhèn)居民及沿岸農(nóng)田的安全。對(duì)青蓬沖山洪溝河道進(jìn)行治理，以減輕洪水對(duì)沿岸危害，從而保障沿岸居民生命財(cái)產(chǎn)及兩岸農(nóng)田的安全。為防止岸坡坍塌，抵御洪水沖刷，根據(jù)工程實(shí)際情況，分段對(duì)河道岸坡進(jìn)行護(hù)砌。

2　岸坡護(hù)砌方案選擇

鐵鋪鎮(zhèn)紅色、生態(tài)旅游資源極為豐富，有歷史名勝“九里關(guān)”、紅色旅游經(jīng)典景區(qū)“紅二十五軍長(zhǎng)征出發(fā)地”、全國(guó)林業(yè)綠化千佳村“北安山”等眾多自然、人文景觀。2013年，該鎮(zhèn)被省政府表彰為省級(jí)綠化模范鄉(xiāng)鎮(zhèn)，何家沖村入選省級(jí)美麗鄉(xiāng)村試點(diǎn)村。設(shè)計(jì)岸坡防護(hù)不僅要滿足工程的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)的耐久性，同時(shí)還要與鐵鋪鎮(zhèn)開展的美麗鄉(xiāng)村建設(shè)協(xié)調(diào)一致，注重結(jié)構(gòu)與自然環(huán)境協(xié)調(diào)融合。

傳統(tǒng)的混凝土護(hù)岸抗沖刷能力強(qiáng)，美觀，整體性好，不易被破壞，但施工難度較大，損壞后修復(fù)困難，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境不利，投資較大；漿砌石護(hù)岸一般能就地取材，充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，且有較好的消浪作用，能很好地經(jīng)受風(fēng)浪沖刷，但從已建砌石護(hù)岸的情況分析，也存在一定的不足，外界因素作用下個(gè)別塊石脫落離位能引起較大面積的破壞，同時(shí)與美麗鄉(xiāng)村建設(shè)難以相映襯，且傳統(tǒng)混凝土和漿砌石護(hù)岸將河水與土人為的分割開，不能形成水土自由交換，日積月累，河水不能自凈，無法滿足生態(tài)環(huán)保需要。綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)性，針對(duì)岸坡實(shí)際情況，擬采用墻式護(hù)岸結(jié)構(gòu)：格賓生態(tài)擋墻。面墻退臺(tái)0.50m，用于綠化（如臺(tái)階土工包袋、種植攀爬植被等）。方案中結(jié)構(gòu)鋼絲均采用高鍍高爾凡進(jìn)行防腐處理，以提高結(jié)構(gòu)使用耐久性。

3　工程設(shè)計(jì)

3.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1.1柔性+透水性

格賓為柔性結(jié)構(gòu)，能很好的適應(yīng)地基的不均勻沉降，且具有較好的透水性，同時(shí)，結(jié)構(gòu)所具有的空隙能促進(jìn)土壤淤積，為植被生長(zhǎng)提供穩(wěn)定的土壤環(huán)境。

3.1.2抗沖性

雙絞網(wǎng)與石料所組成的空隙結(jié)構(gòu)還能在一定程度上弱化水流沖擊，降低水流流速，避免了由于結(jié)構(gòu)后的土體被水流的直接淘刷而造成的岸坡崩塌、垮塌等破壞出現(xiàn)。

3.1.3環(huán)境親和性

青蓬沖兩岸林茂谷幽，清泉潺潺，美景天成，為天然的紅色旅游勝地，格賓擋墻能與兩岸環(huán)境完美融合，工程完工后不久即可生長(zhǎng)自然植被，實(shí)現(xiàn)施工后生態(tài)環(huán)境的迅速恢復(fù)與重建。

3.1.4耐久性

格賓采用的鋼絲經(jīng)過嚴(yán)格的表面防腐處理，根據(jù)本工程所處環(huán)境，選擇高鍍高爾凡方式對(duì)鋼絲進(jìn)行防蝕處理，以保證結(jié)構(gòu)的使用年限。施工后很快生長(zhǎng)出的自然植被與結(jié)構(gòu)本身的完美結(jié)合可以進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性。

3.1.5施工便捷性

可采用機(jī)械和人工相結(jié)合的施工方法，施工效率高。一般的普通工人經(jīng)過簡(jiǎn)單講解即可參與施工，施工過程受季節(jié)性氣候條件限制機(jī)會(huì)相對(duì)較小，施工速度可以達(dá)到傳統(tǒng)的漿砌石和混凝土結(jié)構(gòu)施工的3～5倍。

3.1.6經(jīng)濟(jì)性

格賓擋墻對(duì)基礎(chǔ)要求相對(duì)寬松，減少基礎(chǔ)開挖；填充材料可利用青蓬沖河道內(nèi)的卵石、片石或者是塊石，由于就地取材，價(jià)格低廉；無需反濾層，大大降低造價(jià)；施工周期短，節(jié)省施工成本。

3.2設(shè)計(jì)原理

格賓重力式擋墻的基本穩(wěn)定原理同傳統(tǒng)的漿砌石重力式擋土墻和混凝土重力式擋土墻相同，都是通過墻體自重來維持穩(wěn)定。格賓重力式擋土墻的外部型式通常有外臺(tái)階、內(nèi)臺(tái)階、寶塔式和階梯式四種?？紤]到青蓬沖左岸岸頂即為交通路，為減少開挖，保持正常交通，設(shè)計(jì)采用外臺(tái)階式，即迎水面為臺(tái)階式。

3.3施工工藝

施工前，先對(duì)岸坡進(jìn)行清基，盡可能保持岸坡原有形狀，清除突出的樹根、石塊等堅(jiān)硬、尖銳雜物，將基礎(chǔ)夯實(shí)刮平后進(jìn)行墊層鋪筑，之后進(jìn)行鋼絲石籠的砌筑。

3.3.1組裝

將折疊好的格賓單元取出放置于堅(jiān)硬、平整的表面上，打開并展開后調(diào)正，各面板垂直擺放，并在面板間采取用邊端鋼絲互相纏繞的方法絞合牢固，使得所有隔、背板與前、側(cè)面板都能充分絞合，絞邊鋼絲應(yīng)纏繞兩次，一次是固定在加粗邊端鋼絲上，另一次是在面板絞合時(shí)。為對(duì)箱體定型加固，在箱體內(nèi)設(shè)八字線。

3.3.2安裝

根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)，將預(yù)先組裝好的箱體放置至設(shè)計(jì)選定位置，用綁線與相鄰箱體用扎線連接，充分絞合以保證構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的整體結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)讓拥母褓e單元安裝完成后，用綁線沿新組裝格賓單元下部邊框?qū)⑵涔潭ㄔ谝寻惭b好的底層格賓單元上，上、下層箱體錯(cuò)縫搭接，再重復(fù)同一層相鄰箱體的綁鎖。

3.3.3填充

在同一水平層施工時(shí)，應(yīng)將格賓單元箱體全部就位安裝后才能開始填充石料，石料擺放有序、合理，大小均勻、密實(shí)，嚴(yán)禁使用銹石、風(fēng)化石，箱體填石塊徑9～20 cm；護(hù)墊填石塊徑9～15cm。填石時(shí)，要求層箱均勻放置，及時(shí)調(diào)整箱體線條，保證砌體線條平順，傾斜度一致，面墻外表面的石頭采用手工擺放，并盡量將相對(duì)較平的一面朝外擺放。為了防止格賓網(wǎng)變形，格賓上表面應(yīng)保持平整，且盡可能地降低空隙率，以保證頂板能夠與上一層格賓充分連接。

3.3.4閉合及填筑

當(dāng)格賓籠內(nèi)填滿石料且空隙率降到最低后，將頂蓋蓋下，選用合適的閉合工具將頂板拉伸并折疊，使各面板充分連接，用綁線將互相重合的格賓單元邊框線螺旋狀扭緊；在格賓擋墻與回填土間鋪設(shè)聚酯長(zhǎng)纖無紡布，無紡布應(yīng)在上部和下部各折入30 cm，在砌筑好的格賓擋墻上鋪填10～15 cm的腐植土，以便植被生長(zhǎng)。

3.4穩(wěn)定計(jì)算

3.4.1計(jì)算斷面

選取治理后典型斷面進(jìn)行計(jì)算。其斷面圖見下圖。

3.4.2設(shè)計(jì)參數(shù)

格賓擋墻摩擦角為40°，凝聚力為12.50 kPa，容重17.5 kN/m3；墻后填土為砂性土，其摩擦角為30°，凝聚力為0，容重19 kN/m3；地基土為卵石，摩擦角為38°，凝聚力為0.50kPa，容重20kN/m3。

3.4.3計(jì)算方法及計(jì)算公式

將格賓擋墻看作剛體進(jìn)行重力式支擋結(jié)構(gòu)的安全分析。格賓擋墻墻背粗糙，排水良好，填土?xí)度雺Ρ持校褓e與填土不會(huì)形成明顯的界面，土壓力合力作用方向與擋墻墻背的法線成φ夾角，φ為墻后填土的內(nèi)摩擦角。

格賓擋墻墻后基于反濾要求鋪設(shè)土工布時(shí)，土壓力作用方向與擋墻墻背的法線夾角φ考慮一定的折減，與土工布的克重有關(guān)，當(dāng)土工布克重≤200g/m2，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，折減10%。參照《生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，計(jì)算公式如下：

3.4.3.1抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算

抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Ks按下式計(jì)算：

式中：c0—基底粘聚力（kPa）；f—格賓擋墻底面與地基間的摩擦系數(shù)，f=0.58；ΣG—作用在格賓擋墻上全部豎向荷載之和（kN）；ΣH—作用在格賓擋墻上全部水平向荷載之和（kN）。

3.4.3.2抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算

抗傾覆安全系數(shù)可按下式計(jì)算：

式中：ΣMV—對(duì)擋土墻基底前趾的抗傾覆力矩（kN·m）；ΣMH—對(duì)擋土墻基底前趾的傾覆力矩（kN·m）。

3.4.3.3基底應(yīng)力驗(yàn)算偏心矩按下式計(jì)算：

基礎(chǔ)底面的最大、最小應(yīng)力可按下式計(jì)算：

3.4.3.4計(jì)算成果

表1　格賓擋墻穩(wěn)定計(jì)算成果表

格賓擋墻穩(wěn)定計(jì)算成果見表1。

通過馬克菲爾公司軟件MacstarsW分析，格賓擋墻穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，擋土墻基礎(chǔ)均坐落在卵石層上，地基承載力為280kPa，從上表可知，地基應(yīng)力滿足承載力要求。

4　結(jié)語

考慮治理段山洪溝兩岸為農(nóng)田或道路，本著少占耕地、維持正常交通、因地制宜的原則，同時(shí)與鐵鋪鎮(zhèn)"美麗鄉(xiāng)村"建設(shè)協(xié)調(diào)一致，岸坡防護(hù)采用生態(tài)型格賓擋墻，作為一種柔性擋墻，格賓具有透水性、抗沖性、環(huán)境親和性、耐久性、施工便捷性和經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，工程實(shí)施后，其內(nèi)植入的植物可形成一條綠色生態(tài)景觀長(zhǎng)廊；加之工程右岸岸頂即為鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路，路基會(huì)因長(zhǎng)期浸水而導(dǎo)致失穩(wěn)，而格賓擋墻的透水性恰好能較好地避免這一點(diǎn)，同時(shí)透水性還可釋放墻背面的水壓力，從而減小擋墻體積，降低工程造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益良好。

（責(zé)任編輯：蔡傳運(yùn)）

圖1　格賓擋墻大樣圖

TV 871.1

B

1673-8853（2016）08-0071-03

2016-06-05

[1］黃向京，許桂林，王維.加筋格賓新型組合支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究［J］.防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2010，30（3）。

［2］周世良，何光春，汪承志.加筋土擋墻研究現(xiàn)狀及展望［J］.重慶交通學(xué)院報(bào)，2006，25（5）。