吉格代沟防洪工程堤身细部设计

2017-04-08于刚

水利科学与寒区工程 2017年2期

关键词：吉格堤身护坡

于刚

(新疆巴州水利管理总站，新疆库尔勒 841000)

吉格代沟防洪工程堤身细部设计

于刚

(新疆巴州水利管理总站，新疆库尔勒 841000)

针对吉格代沟现状堤防已不能满足工程要求的问题，对堤防堤身细部结构进行设计，本着堤身结构经济实用、就地取材。选用浆砌石和现浇混凝土板两种结构型式，考虑工程日后修筑，在工程各段起始位置和末端各设宽厚0.4 m、深0.8 m的混凝土隔墙与土堤隔离。基础通过两种方案比选采用混凝土坡式防冲板方案。

堤防；护岸；堤身；基础；护坡

1 工程区概况及堤防现状

吉格代沟位于博湖县博斯腾湖乡南山地区，东西长50 km，南北宽5～15 km，呈东西走向的狭长自然地带，总面积217.6 km2。设计堤防位于博湖县博斯腾湖乡境内，首端接西气东输管线水工保护。项目区气候为典型的暖温带干旱大陆性气候，依据博斯腾湖水位站多年统计资料，项目区年平均气温8.2 ℃，7月平均气温23 ℃，1月平均气温-11.8 ℃，年平均降水量为76.1 mm，年平均蒸发量为2187.2 mm，年平均风速为2.0 m/s，最大风速为20 m/s，最大冻土深度为1.12 m。

吉格代沟上游为无人区，基本为自然状态，未进行防洪工程建设；中游段局部西气东输沿伴行路设有堤防、过水路面等；现有堤防主要集中位于下游农业区内，基本为土石堤防。将现有下游堤防1号沟左、右两岸工程见表1。

表1 项目区现状已建堤防工程统计表

2 拟建堤防情况

拟建堤防轴线根据现有河势及堤防，基本呈南北向布置，首端自西气东输管线水工保护起，末端至博斯腾湖乡乡间泄洪桥，吉格代沟1号河道长度约为7.9 km，堤距100～160 m。堤防布置与大洪水的主流向平行一致，两岸堤防间距基本相同。根据历年洪水对沿岸冲刷现状以及现场实地踏勘情况，堤线布置尽可能利用现有堤防和有利地形，修筑于土质较好、较稳定的滩岸上，布置力求平顺。结合沿河两岸临河房屋、农田、渠道、交通道路等各种设施现状情况，遵循《博湖县博斯腾湖乡南山防洪规划》报告已确定的治导线方案，堤线布置综合考虑占地、防汛抢险、工程管理等因素，基本利用现有堤防布局，局部采取裁弯取直、平缓连接等措施。

经与博湖县水利局防洪办和博斯腾湖乡人民政府研究决定，工程选址以“因害而制、重点防护”为基本原则，在平原河段上，确保乡政府、城镇居民点、河道上重要的灌溉引水工程及交通设施的安全，对重要险工段优先重点安排。设计防洪堤位于1号沟(吉格代沟)，全长11.416 km，总体呈南北向的“『”布置。其中新建防洪堤7.006 km，改建防洪堤4.41 km。

3 堤身设计分析

3.1 堤顶结构及坡度

本次防洪工程为10 a一遇洪水，对应流量为Q设10=127 m3/s。根据《堤防工程设计规范》4、5级堤防要求，堤顶宽度不小于3 m，由于本段堤防作为管理及汛期交通道路，堤顶设计宽4 m，在堤的堤肩设置C20现浇混凝土封顶板，封顶板的规格为1000 mm×300 mm×120 mm(长×宽×高)。根据堤防的等级、堤身结构、堤基、堤高、筑堤土质、风浪情况、护坡、施工及运用条件，经稳定计算确定的。结合地质与已建防洪堤等具体情况，经稳定计算，堤防断面设计为梯形砂砾石混合土土堤，相对密度为0.80，迎水面边坡1∶2.0，背水面边坡1∶2.0。

3.2 筑堤材料

根据《堤防工程设计规范》的要求，堤身结构应经济实用、就地取材、便于施工。筑堤的土料，不得含植物根茎、砖瓦垃圾等杂质。依据堤线地质勘察，土层主要为卵石层、角砾层、砾砂、细砂层、粉质黏土层，其中粉质黏土层为冻胀性土，需换填。

3.3 堤防防护

3.3.1 护坡型式

堤防采用坡式护岸，分为上部护坡和下部基础两个部分。参照已建堤防工程，护坡型式采用坡式护岸，材料一般选用混凝土或浆砌卵石防护，故本次对这两种护坡材料进行比较，确定本工程的护坡材料。

堤防护坡采用浆砌石，浆砌石的厚度为30 cm，根据地质提供稳定边坡，坡比为1∶2.0，厚度30 cm。浆砌石垂直水流方向每8 m分一道缝，缝宽20 mm，分缝材料为苯板。[1]

堤防迎水面护坡采用现浇混凝土板结构型式，根据地质提供稳定边坡，坡比为1∶2.0。护坡水位线以上采用150 mm厚现浇混凝土板，水位线以下采用200 mm厚现浇混凝土板。现浇混凝土板顺水流方向每3.0 m设一道缝，垂直水流方向每3.0 m设一道缝，缝宽20 mm，分填充缝材料为聚氨酯和苯板[2-3]。

3.3.2 护坡材料选择

两种护坡材料，即混凝土板护坡和浆砌卵石护坡进行比较，具体见表2。

表2 堤防护坡方案比较表(1 km)

根据以上比较并且参考开都河(博湖县)已实施的防洪堤护方式，从各方面综合考虑，推荐采用现浇混凝土板结构型式，考虑到日后防洪堤的修筑，在工程各段起始位置和末端各设宽厚0.4 m、深0.8 m的混凝土隔墙与土堤隔离。

3.3.3 堤防基础

在常遇洪水时1号沟堤防基础的冲刷深度为0.19～1.42 m，在设计洪水时1号沟堤防基础的冲刷深度为0.01～0.17 m；本区内最大冻土深度为1.12 m，结合以往类似工程设防深度，考虑一定安全因素，设计堤防基础深度取为为1.5～3.0 m，其中1号沟右岸上游0+000～4+410、下游0+000～3+500、左岸4+069～6+785堤防基础的深度设计为2.0 m；右岸下游3+500～4+290段堤防基础的深度设计为3.0 m。

本工程设计堤防采用2种型式比较，为坡式基础与混凝土重力式防冲墙方案[4]。

(1) 混凝土坡式基础方案：根据冲刷深度计算，在堤脚处设置混凝土坡式防冲板，为C20现浇混凝土板，顺水流方向每3 m分一道施工缝，垂直水流方向每3 m分一道施工缝[5]。根据计算结果基础设计见表3。