重庆市永川区大陆溪重点河段护岸工程设计

邓　刚，彭宗兵

(重庆市渝西水利电力建筑勘测设计院，重庆 402160)



重庆市永川区大陆溪重点河段护岸工程设计

邓刚，彭宗兵

(重庆市渝西水利电力建筑勘测设计院，重庆 402160)

摘要：在河道治理设计过程中，应根据河道的现状、自身特点，结合河道的综合规划，在满足防洪要求的前提下，恢复天然河道功能；根据河道沿线不同的地形条件，采用不同的护岸工程措施，恢复、提高河道基本功能，改善生态环境，保障经济社会的可持续发展。

关键词：中小河流；护岸工程；堤防设计；河道治理

1工程概况

1.1流域概况

大陆溪为临江河右岸一级支流，发源于永川区吉安镇茯苓村六社，于卫星湖街道高洞村三社汇入临江河，河道总长26.44km，流域总面积86.09 km2，天然落差278.5m。本次治理工程末端以上河道长13.34km，流域面积42.68 km2，坡降6.91‰。

1.2工程概况

本工程位于重庆市永川区卫星湖街道办事处，工程起点为竹溪桥，工程末端为大陆溪桥，工程整治河道总长4 187 m。

2护岸工程设计

2.1防洪标准及工程等级

根据《防洪标准》(GB50201—2014)及《堤防设计规范》(GB 50286—2013)的有关规定，同时结合《永川市城市总体规划(2004—2020)》，本工程防洪标准为20 a一遇，IV等工程，其主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。

2.2堤顶宽度

根据《堤防设计规范》(GB 50286—2013)的规定，3级以下堤顶宽度≥3m，本工程护岸工程建筑级别为4级，堤顶宽度设计为3m。

2.3冲刷深度计算

根据《堤防工程设计规范》(GB50286—2013)附录D计算公式计算：

(1)

(2)

式中：hB为局部冲刷深度，m；H0为冲刷处的水深，m；Ucp为近岸垂线平均流速，m/s；n为与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4；U为行近流速，m/s；Uc为泥沙启动流速(m/s)，沙土取1.1m/s；η为水流流速不均匀系数，根据水流流向与岸坡交脚α查表1采用。

表1　水流流速不均匀系数

经计算水流平行于防护岸坡产生的冲坑深度最大为0.97m。水流顶冲防护岸坡产生的冲刷最大冲坑深度为1.19m，根据《重庆市中小河流治理工程初步设计报告技术要点指导意见》，无经验地区的基础埋深宜置于计算的最大冲刷深度以下0.5～1.0m，故水流平行于防护岸坡基础埋深设计取1.5m，局部顶冲段基础埋深设计取2.0m，满足抗冲要求。冲刷深度计算表见表2。

2.4堤顶高程的确定

根据《堤防设计规范》(GB 50286—2013)，堤顶超高按下式计算：

Y=R+e+A

(3)

式中：y为堤顶超高，m；R为设计波浪爬高，m，按规范附录C计算确定；a为安全加高值，m，按规范表3.2.1确定，取为0.3m。

表2　冲刷深度计算表

平均波高按下式计算：

(4)

波长按下式计算：

(5)

风壅水面高度按下式计算：

(6)

式中：e为计算点的风壅水面高度，m；k为综合摩阻系数；V为设计风速；F为由计算点逆风向量到对岸的距离，m；β为风向与堤轴线的法线的夹角，°。

波浪爬高按下式计算：

(7)

大陆溪堤防超高计算成果如表3所示。

表3　堤防超高计算成果表

2.5护岸结构设计

根据河道两岸实际情况，经方案比较后选择不同的堤型：

1)左0+000～左0+164已建有房屋、边坡较陡采用仰斜式挡墙+1:2菱格草皮护坡。

仰斜式挡墙采用M7.5浆砌条石砌筑，顶宽0.75m，迎水面坡比1:0.25，背坡1:0.1，墙顶高程根据左0+164～左0+650已成挡墙高程281.29～280.00m取为281.00m(与左0+164已成挡墙顺接)。墙址高0.5m，宽0.25m，距正常水位0.3m以上设置φ50排水管，间排距2×2m，墙后设置级配碎石反滤层厚30 cm。见图1。

护坡采用M7.5浆砌条石棱格+草皮护坡，护坡框格边长2.0m，断面尺寸为0.3×0.3m(下同)。大陆溪堤顶高程计算表见表4。

表4　大陆溪堤顶高程计算表

图1左0+000～左0+164护岸结构设计图

2)左1+582.60～左1+780靠机耕路，受地形条件限制采用衡重式挡墙至设计堤顶高程。

衡重式挡墙采用M7.5浆砌条石砌筑，顶宽1.0m，迎水面直立，背坡从顶至脚为1∶0.35、1∶-0.35，基础置于强风化基岩上，墙顶高程为设计堤顶高程。距正常水位0.3m以上设置φ50排水管，间排距2×2m，墙后设置级配碎石反滤层厚30cm。见图2。

图2　左1+582.60～左1+780护岸结构设计图

3)左1+340～左1+471、右1+259～右1+409.9位于堰上，正常水位与工程后水位相差较小，采用重力式挡墙镇脚+1:2格宾护坡(正常水位以下)+1:2菱格草皮护坡(正常水位至堤顶通道)。

镇脚采用M7.5浆砌条石砌筑，挡墙尺寸为 1.0m×1.0m(宽×高)。

格宾护坡尺寸为3.0m×2.0m×0.30m(长×宽×高)，用于制作格宾的钢丝厚镀10%铝锌合金覆塑防腐处理。网孔尺寸6×8cm，网面钢丝直径2.7mm，边丝3.2mm。填石要求质地坚硬，强度等级MU30，比重≥2.5t/m3，遇水不易崩解和水解，抗风化强。见图3。

4)左0+338～左0+650、左0+260～左0+650、左1+002～左1+314利用已成挡墙+新建1∶2菱格草皮护坡。

5)其余河段地形开阔，两岸无建筑物，采用重力式挡墙镇脚(遇基岩出露则取消)+亲水步道+1∶2菱格草皮护坡。

镇脚采用M7.5浆砌条石砌筑，顶宽0.5m，迎水面直立，背坡1：0.4，墙址高0.25m，宽0.25m。

图3　左1+340～左1+471、右1+259～右1+409.9护岸结构设计图

亲水步道宽1.5m，高于正常水位0.5m(K0+000～K1+537正常水位高程采用轿子石村翻板闸闸顶高程278.70m；K1+537～K2+691正常水位高程采用跳蹬子翻板闸闸顶高程275.95m；K2+691～K4+112正常水位高程采用龙井屋脊堰堰顶高程275.00m)，不同高程马道采用C20混凝土梯步连接。土质堤基在镇脚上设置步道；岩质堤基直接在岩基上设置步道。见图4。

图4　重力式挡墙镇脚+亲水步道+1∶2菱格草皮护坡护岸结构设计图

2.6堤体材料设计

1)挡墙材料：M7.5浆砌条石。

条石要求：石料应石质均匀、不易风化、无裂纹，石质为较坚固的砂岩，标号不低于MU30的条石。

2)回填土要求

河道开挖料主要由冲洪积(Q4al+pl)砂土、粉质黏土、岩石组成，砂土透水性强，稳定性差，不满足挡墙上部岸坡填筑要求，岸坡填筑料需另找料场开采。本工程填料分区设计如下：重力式挡墙镇脚K0+000～K1+537堤底建基高程至278.90m、K1+537～K2+691堤底建基高程至276.15m、K2+691～K4+112堤底建基高程至275.20m，仰斜式挡墙堤底建基高程至281.00m，衡重式挡墙堤底建基高程至衡重台277.90m，填筑材料主要利用河道开挖料，砂石土利用量约1.68万m3；重力式挡墙镇脚K0+000～K1+537高程278.90m至设计堤顶、K1+537～K2+691高程276.15m至设计堤顶、K2+691～K4+112高程275.20m至设计堤顶，仰斜式挡墙高程281.00m至设计堤顶，衡重式挡墙衡重台277.90m至设计堤顶填筑材料采用卫星湖街道黄桷坡土料场开挖的残坡积粉质黏土、黏土，用量约4.58万m3。黏土土堤填筑标准：设计干密度≥1.65g/cm3，内摩擦角Ф≥15°，压实度≥0.91；砂石土混合料填筑标准，含石量≥40%，设计干密度≥1.9g/cm3，相对密度≥0.6。

3总结

在河道综合治理设计过程中，应充分考虑了河道沿线实际地形，根据河道的综合规划，以及水文、地质、经济等情况，做出多种适宜方案，从中选出最优方案，在发挥其防洪功能的同时，达到改善生态环境的目的。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利部.GB50286—2013堤防工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，2013.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50201—2014防洪标准[S].北京：中国计划出版社，2013.

[3]重庆市渝西水利电力建筑勘测设计院.重庆市永川区大陆溪重点河段综合治理工程初步设计报告[R].重庆：重庆市渝西水利电力建筑勘测设计院，2014.

文章编号：1007-7596(2016)02-0052-04

[收稿日期]2015-10-28

[作者简介]邓刚(1983-)，男，四川资中人，工程师；彭宗兵(1985-)，男，重庆永川人，工程师。

中图分类号：TV861

文献标识码：B