南云中河7号蓄水池治理美化工程设计综述

2016-04-08段艳芳

山西水利 2016年1期

关键词：主槽石笼橡胶坝

段艳芳

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

南云中河7号蓄水池治理美化工程设计综述

段艳芳

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

南云中河7号蓄水池治理美化工程项目位于忻州市忻府区，该项目涉及面多，前期资料准备繁多，从防洪大堤、主槽岸墙、河底清理等方面阐述了工程规划设计要点，该工程的建设可为类似工程施工设计提供借鉴。

河道治理美化；设计综述；南云中河

1 工程概况

南云中河7号蓄水池治理美化工程项目位于忻州市忻府区城北的南云中河，由西向东横贯城区，治理段西起大运高速上游400m，东至播明铁路桥下游300m，全长6.51km。河堤在纵断上依原河底布置，平均纵坡2.37‰，共设7道橡胶坝，坝高2.5～3.0m，水面宽度80～120m，形成7个蓄水池，两侧为50～70m的绿化带和滨河南北交通抢险路。河道横断面为复式断面，由布置在中间的主槽和两侧的二级平台组成。蓄水后将形成63万m2的水面，总蓄水量98.3万m3，两岸绿化面积76万m2。

2 工程规划设计要点

2.1 工程等别和标准

根据《堤防工程设计规范》，忻府区的防洪标准为50年一遇洪水设计，两岸防洪大堤按2级堤防设计；蓄水池容积98.3万m3，按《防洪标准》，根据蓄水量确定蓄水工程等别为Ⅴ等，相应壅水坝、次要建筑物、临时工程按5级建筑物设计。

2.2 抗震设计烈度

根据《建筑抗震设计规范》《中国地震动峰值加速度区划图》《中国地震动反应谱特征周期区划图》，工程区设计基本地震峰值加速度值为0.20g，特征周期值为0.35s，抗震设防烈度为8°。

2.3 工程建设内容

7号蓄水池主要建设内容为两侧岸墙、垂直防渗工程、橡胶坝及泵站工程，共涉及8标、9标和11标三个标段。工程范围位于7号蓄水池，东西向中心桩号为5+580.0—6＋500.0，长920m；南北向为左右大堤，河道宽约220m。

2.4 工程规划设计

2.4.1 防洪大堤设计

防洪大堤河道两侧二级景观带内的微地形满足100年一遇的防洪要求，采用土堤形式，内边坡采用大于1∶10的缓坡。

按照《堤防工程设计规范》，2级堤防的堤顶宽度不宜小于6m，本工程采用宽度为8m，外边坡1∶2.5；大坝堤顶高程根据设计洪水位加超高1.3m确定（距河底高度4.4m），但不得低于现状地面高程；根据《岩土工程考察报告》，筑堤土料从河拱村的土料厂外运，现已建设完成。

2.4.2 主槽岸墙设计

主槽设计防洪标准为5年一遇，考虑景观水域的亲水要求，设计高度1.5～3.0m，水面距平台0.3～1.0m。主槽岸墙可采用斜坡式生态格宾石笼护坡（自然草坡入水）、重力式浆砌石直墙护岸、景观叠石护岸等几种断面。左右岸设计范围桩号L4+800.6—L6+533.4，R5+ 703.0—R6+634.3。

重力式岸墙为浆砌石结构，堤顶顶宽0.8m，底宽3.2m，临水侧边坡1∶0.1，背水侧边坡1∶0.5，高度1.5～3.3m，基础采用1200mm厚的砂卵石换填，换填料压实系数不小于0.92。贴坡式岸墙为格宾石笼，稳定边坡1∶3，其结构型式从下到上依次为：反滤土工布、砂砾料200mm，格宾石笼300mm，种植土300mm。叠石岸墙采用1∶3边坡，结构由下向上为砂砾料垫层200mm、碎石垫层200mm、景观叠石，形成自然叠石景观。

2.4.3 主槽岸墙防冲设计

忻州市城区段河道设计防洪能力50年一遇，经计算，洪水时主槽堤脚冲刷深度将达到1.7m，为保护堤岸稳定，需进行护坡及护脚设计。经综合比较，主槽护脚采用格宾石笼，护底宽度4m，厚度500m。

2.4.4 河底清理设计

河道纵坡依照设计纵坡进行清理。河道断面清淤时，若现状高程高于河堤前趾顶面高程，则按设计高程进行清淤；若河底高程低于河堤前趾顶面高程，则岸墙控制线内侧6m范围内以河堤的前趾顶面为控制高程进行回填，并按河堤设计断面进行堤脚防护。6m以外以1∶10的坡度与清基后现状自然相接，其余仅进行清基处理。

2.4.5 河道防渗处理设计

根据工程经验，防渗墙底高程伸至隔水层内0.5m，但以不穿透隔水层厚度为前提。斜坡段防渗墙布置于园路内侧岸边花池中，顶高程高出设计蓄水位0.5m，且不高于二级平台高程。水泥土地连墙厚度确定为20cm。水泥土地连墙墙体固化材料采用普通硅酸盐水泥，结合工程地层特点，墙体抗压强度不小于0.5MPa，压缩模量不大于1000MPa，渗透系数不大于A×10-6cm/s（1＜A＜10），桩间搭接长度按15cm控制，钻具垂直精度不大于1∶200。成墙后要求墙体完整连续，满足防渗要求，允许比降不小于50。

由于蓄水池外侧地下水位较高，为防止河道蓄水后水位抬高，对两岸农田造成浸没危害，在防渗墙外侧河底高程处铺设截渗管，外包砂卵石。

2.4.6 橡胶坝设计

橡胶坝位于北同蒲铁路桥上游20m处，坝长82m，坝高2.5m。在北同蒲铁路下游设临时过水路面，连接河道两岸交通，方便铁路检修运行。橡胶坝基础为平底板，比河床高0.2m，顺水流方向长度8m。根据基础内埋设管道要求，厚度1.0m，底板下铺设0.1m厚的素混凝土垫层，上下游各设0.5m深的齿墙。

根据《水闸设计规范》，考虑防冲、防渗、稳定等要求，在橡胶坝上游设钢筋混凝土铺盖，长度12.5m，厚度0.4m，铺盖下设0.1m厚的素混凝土垫层。橡胶坝上游铺盖接格宾石笼护底，长10m，厚0.5m。消力池池长13.0m，池深0.65m，底板厚0.6m。在铺盖、橡胶坝底板、消力池之间采用橡胶止水带加沥青木板止水。橡胶坝消力池尾部设排水孔，孔间距1.0m，梅花型布置，排水孔下铺设无纺布作为反滤层。消力池下游设20m长的格宾石笼海漫，厚0.5～1.0m；防冲槽长6.0m，深1.5m，上游边坡1∶2.0，下游边坡1∶2.0，底宽1.0m。

由于北同蒲铁路河道防冲较高，以铁路桥防冲顶面776.88m为消力池坎顶高程，以设计河底高程为消力池底高程，池深1.38m。在铺盖、橡胶坝底板、消力池之间采用橡胶止水带加闭孔泡沫板止水。橡胶坝消力池尾部设排水孔，孔间距1.0m，梅花型布置，排水孔下铺设无纺布作为反滤层。北同蒲铁路桥下现状为全河道浆砌石防冲，设计临时对其保留不动，橡胶坝下游消力池为防冲段。为防止消力池内高水位及紊乱水流对橡胶坝运行不利，在现浆砌石防冲开辟排水渠，及时排除橡胶坝下泄水流，排水渠宽度5.2m。在北同蒲铁路防冲与临时过水路面之间进行格宾石笼防护，厚度0.5m，平均长度约11.0m。该处理方式为临时处理，建设管理单位协调后按原设计重新施工。

橡胶坝泵房位于河岸二级平台上，为半地下式结构。泵坑长12m，宽6.9m，深5.9m，采用钢筋混凝土结构。由于河道两岸空间狭小，地面以上结构3.5m× 7.2m，满足值班检修即可。

北方的河流泥沙较多，为减少对坝袋的磨损和震动影响，设计采用双线锚固，根据坝高、坝顶溢流、安全及施工等因素，确定使用螺栓锚固。

坝基建基面下分布全新统洪冲积细砂及砾砂层，厚度1.8～6.7m，结构松散，级配较差，黏粒含量少，实测标准贯入锤击数14～19击，属中等液化，因此橡胶坝地基采用碎石桩进行处理，梅花型布置，桩径0.4m，桩距1.6m，有效桩深4～8m。

根据运行管理对排水时间的要求，充排水均采用动力充排。橡胶坝总容积约700m3，根据水源保证，来水量50m3/h，充水泵选择一台深井潜水泵，扬程65m，配套电机功率15kW。水泵均选用单级双吸离心泵，扬程6～9m，流量500～460m3/h，配套电机功率18.5kW，电压380V。设备在泵房内按“一”字型布置安装。

橡胶坝袋材料为锦纶帆布，内压比为1.4，防水材料采用合成氯丁胶，坝袋材料为氯磺化聚乙烯为主料的彩色橡胶坝袋，颜色可由业主在选择坝袋时确定。