王云飛

(丹東市愛河大洋河河道整治工程建設(shè)管理辦公室，遼寧 丹東 118000)

位于遼寧省丹東市和鞍山市境內(nèi)的大洋河流域受暴雨影響嚴(yán)重，該河道的防洪水利設(shè)施建設(shè)于20世紀(jì)70年代，目前在洪災(zāi)嚴(yán)重時，堤壩滲漏、管涌、決口和漫堤等問題普遍存在。據(jù)不完全統(tǒng)計，在近20年時間里，大洋河流域每年農(nóng)田受災(zāi)面積達(dá)到13.5萬畝，同時大量公路、渠道、生活設(shè)施遭到破壞，對該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成不良影響，必須進(jìn)行徹底整治。

1 工程概況

小甸子防洪區(qū)是大洋河干流治理工程的主要組成部分，總計治理長度約14.1km。考慮到本段防洪區(qū)為已有堤防，需在原堤防基礎(chǔ)上進(jìn)行加高培厚，防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到20年一遇。小甸子防洪區(qū)的主要治理內(nèi)容為：加高河堤、提高防滲性、涵閘拆除重建、重新砌筑護(hù)坡、驗算其滲透穩(wěn)定性和抗滑穩(wěn)定性等內(nèi)容。

2 小甸子防洪區(qū)堤身培厚加高設(shè)計

2.1 堤頂高程計算

依據(jù)相關(guān)規(guī)范，堤頂超高Y按照式(1)計算，計算結(jié)果見表1、2[1]。由計算結(jié)果可知：小甸子防洪區(qū)堤身高程欠高范圍在0.44～1.33m，設(shè)計培厚加高如圖1所示；0+000～2+444堤頂寬度設(shè)計為3.00m，其余部位堤頂寬設(shè)計4.00m，均采用200mm砂石路面，兩側(cè)設(shè)花崗巖路緣石，尺寸150mm×250mm×990mm；共設(shè)置14個錯車平臺，按1000m修建一個，錯車平臺設(shè)置在背水側(cè)，長10m，寬4m，兩側(cè)用30°角與土堤平緩連接。

Y=R+e+A

(1)

式中，R—設(shè)計波浪爬高，m；e—設(shè)計風(fēng)壅水高度，m；A—安全加高，m。

表1 堤頂超高Y計算結(jié)果

表2 小甸子防洪區(qū)堤頂高程部分成果表單位：m

2.2 堤身填筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計

(1)清基

培厚加高前首先將表層植物、石塊等雜物清除干凈，平均清基厚度200mm，將清理完成的堤坡表層平整壓實。清基土開挖后堆放于堤防迎水側(cè)，待雷諾墊驗收合格后，將清基土均勻平鋪至雷諾墊護(hù)坡上，平均厚度100mm[2]。本項目堤防邊坡迎、背水側(cè)坡比均為1∶2.0，在清基時要嚴(yán)格按照該比例施工。

(2)填筑標(biāo)準(zhǔn)

本工程筑堤料為粉質(zhì)粘土，土料中不得含有植物根莖、磚瓦垃圾等雜質(zhì)，填筑壓實度要求不小于0.91，土堤預(yù)留沉降量取15cm；加寬培厚段加高，高度為原高度的3%[3]。

3 小甸子防洪區(qū)護(hù)坡結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 護(hù)坡型式比選

護(hù)坡是小甸子防洪區(qū)治理的重點工程，堤線大體按照原堤線設(shè)計，部分彎曲段改直，急轉(zhuǎn)彎段平順。護(hù)坡設(shè)計結(jié)合地理位置、重要程度、水流及風(fēng)浪特性、工程造價等因素進(jìn)行綜合考慮[4]。結(jié)合本工程實際情況，以自然生態(tài)型和工程生態(tài)型選取護(hù)砌材料，主要以在草皮(播撒草籽)護(hù)坡、雷諾墊護(hù)坡、混凝土板護(hù)坡之間進(jìn)行比選[5]，見表3。

表3 護(hù)坡型式比選分析

通過對比發(fā)現(xiàn)，小甸子防洪區(qū)部分堤防距大洋河主河槽較遠(yuǎn)，灘地較寬，堤岸平順，流速低于2.2m/s，因此可設(shè)計草皮護(hù)坡，約8.4km；其余河段距居民區(qū)較近，對生態(tài)景觀要求高，設(shè)計采用雷諾墊護(hù)坡。

3.2 雷諾墊護(hù)坡結(jié)構(gòu)設(shè)計

為提高堤身護(hù)坡抗?jié)B性和穩(wěn)定性，設(shè)計雷諾墊護(hù)坡具體結(jié)構(gòu)從上至下依次為：300mm雷諾墊+100mm卵石墊層+400g/m2土工布一層[6]。但考慮到雷諾墊護(hù)坡造價較高，為提高護(hù)坡經(jīng)濟(jì)性，在滿足使用要求的前提下在護(hù)坡上半段設(shè)計為草皮護(hù)坡；護(hù)坡坡腳選用賓格石籠形式，固腳尺寸均為0.5m(高)×0.5m(寬)，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 小甸子防洪區(qū)堤身結(jié)構(gòu)示意圖

4 堤防滲透計算及加固方案

4.1 滲流計算

小甸子防洪區(qū)段所有土堤均需培厚加高，根據(jù)地質(zhì)報告，該河段堤基均屬于多層透水地基，堤身土由原堤身土和料場取土組成，因此滲流計算時按透水堤基復(fù)雜土堤考慮[7]。

本項目采用北京理正滲流分析軟件中滲流問題的有限元分析法對堤身滲透性進(jìn)行模擬，計算及浸潤線模擬結(jié)果見表4和圖2所示[8]。

表4 小甸子防洪區(qū)滲流計算成果表

圖2 小甸子防洪區(qū)堤身浸潤線示意圖

4.2 滲透加固方案

經(jīng)地質(zhì)勘察，小甸子防洪區(qū)堤身粉質(zhì)粘土滲透變形為流土型，堤基地層中粉細(xì)砂滲透變形為流土型[9]，有壩基滲漏而滲透變形的危險，因此需要作防滲處理。經(jīng)分析，可采取臨水側(cè)防滲鋪蓋、垂直防滲、背水側(cè)壓滲蓋重三種處理措施[10]，具體對比見表5。

表5 堤身防滲方案對比

由表5可知：從造價看，方案一>方案三>方案二；但方案三的施工及將來的運行管理都較其他方案要優(yōu)越，且壓滲蓋重頂部寬度可利用做為防汛搶險通道[11]。綜合比較，本次工程的堤基加固處理采用方案三。

5 結(jié)語

防洪堤培厚加高是目前眾多地區(qū)河道普遍存在的問題，首先對標(biāo)準(zhǔn)高程要計算準(zhǔn)確，因為其直接關(guān)系到工程造價；其次護(hù)坡形式選擇要因地制宜，在防洪要求低、洪水量、流速等較小地段可采用經(jīng)濟(jì)性較好的草皮護(hù)坡，而重要及對景觀要求較高河段可采用雷諾墊、混凝土格柵網(wǎng)等生態(tài)護(hù)坡，做到經(jīng)濟(jì)、實用、美觀相統(tǒng)一。本文在充分結(jié)合小甸子防洪區(qū)堤防工程實際情況下設(shè)計了相關(guān)加固方案，做到了理論結(jié)合實際，但在實際施工時還需要根據(jù)各地段特點進(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)計和施工單位應(yīng)緊密協(xié)調(diào)，做到靈活應(yīng)對。