蒲河综合治理工程堤防加固与护岸设计方案探讨

2017-08-01孙雷

陕西水利 2017年2期

关键词：蒲河石笼护岸

孙雷

孙雷

（辽宁石佛寺供水有限责任公司，辽宁沈阳110000）

蒲河存在汛期塌岸等问题，亟需治理。结合流域概况及相关资料，提出治理方案，确定工程等别与设计标准，对原有堤防进行加固设计，提出堤防防渗加固方案，采用石笼、卵石、植物防护相结合的方式进行套堤的岸坡防护。通过综合治理，达到了生态修复的目的。

河流综合治理；堤防加固；拦河工程；岸坡防护工程

蒲河为浑河右岸较大的一条支流，发源于铁岭县横道河子乡想儿山，自东北流向西南，从铁岭县百贯屯进入沈阳市新城子区望滨乡古砬子村，并贯穿沈阳的新城子、东陵、于洪、新民、辽中等五个区、县（市），于辽中县老观坨乡黑鱼沟村注入浑河。蒲河河道全长205 km，沈阳界内长为178.75 km。蒲河流经于洪区的西北部，该段为蒲河的中游段，于洪区境内河长32 km，基本上是平原地区。

蒲河局部河段不满足防洪标准，套堤边坡陡且未进行防护，存在汛期塌岸等问题，不仅对防洪不利，也不适应区域发展对环境的要求。通过加固堤防、防护岸坡、疏浚河道等综合治理措施的实施，可使河道行洪能力达到设计标准，保障区域防洪安全；并使河道及沿河两岸水美、景美，成为人们休闲度假的好场所，有利于促进区域经济发展和投资环境的完善[1-3]。

1 工程规划

规划范围内蒲河堤防已经多年整修，最近一次是2004年，堤线已基本固定，本次规划仍采用原堤线；对规划范围内未达到防洪标准的堤段进行加高、加固，以满足防洪要求。蒲河大堤、套堤堤防均未进行防护，洪水时土堤受河水淘刷易引起塌岸，对大堤安全不利，也不适应水景观要求。此次对蒲河两岸进行适当防护，防护型式综合考虑河段位置兼顾防洪与水景观需要。

2 堤防加固设计

按照《堤防工程设计规范》（GB50286-98）[4]及《防洪标准》(GB50201-94)[5]中关于水利工程等级和标准的规定，蒲河堤防工程的级别为4级。

2.1 堤防结构型式

蒲河堤防工程按4级堤防设计，堤顶高程采用20年一遇设计洪水位加超高确定；九龙河堤防工程按5级堤防设计，堤顶高程采用10年一遇设计洪水位加超高确定。依据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）有关规定，堤顶超高应为风浪爬高加安全加高再加风壅增水高度，其中安全加高按规范要求4级堤防采用0.6 m，5级堤防采用0.5 m。堤顶超高计算公式：

根据计算结果，蒲河沈山铁路桥以下至区界采用堤顶超高1.5 m。需要对堤防进行加固设计，堤防加固设计成果表见表1，堤防加固工程典型断面图见图1。

图1 蒲河堤防加固工程典型断面图

2.2 堤防防渗加固设计

根据堤防的工程特点及目前堤防防渗加固技术，结合堤防堤身、基础及地理位置的实际情况，提出劈裂灌浆防渗、多头小直径深层搅拌喷灌浆成墙两种堤防防渗加固设计方案进行比较[3-5]。

表1 蒲河大堤堤防加固设计成果表

2.2.1 方案技术经济比选

在流行病学实践教学中开展PBL教学能够加深学生对流行病学现场调查的理解和应用，学会专业文献查阅方法，从而掌握以解决问题为中心、多种学习途径相整合的学习方法；通过团队内和团队间交流，培养学生团队精神；通过PBL教学，培养学生运用流行病学知识和技能解决实际问题的能力；PBL教学中小组总结的过程也对学生课题分析、语言表达及写作能力的培养具有重要意义[3，4]。由此可见，PBL教学在流行病学实践教学中的应用，不仅充分发挥了流行病学学科特点，加深学生对理论知识的理解，而且能够通过学生的自我学习和再学习，使其在未来的医学实践与职业生涯中尽快适应工作要求，并为持续学习奠定良好基础。

（1）劈裂灌浆防渗（方案一）

劈裂灌浆即沿坝体轴线方向，将合适的泥浆利用灌浆压力注入坝体，使坝体劈裂形成铅直连续的防渗帷幕，并填充与劈裂缝连通的孔洞，以增强坝体的防渗能力。

（2）多头小直径深层搅拌喷灌浆造墙（方案二）

防渗墙厚度计算公式：

式中：T为最小防渗墙厚度（m）；ΔH为最大上、下游水头差（m），[J]为高喷防渗墙允许水力坡降，参考相关资料取60。计算工况下上、下游最大水位差5.28 m，计算得T=0.09 m。考虑到施工中可能存在的误差，选用桩径为350 mm，桩间最大搭接70 mm，搭接处理论最小成墙厚度210 mm，可满足防渗墙厚度的要求。方案布置：自坝顶顺轴线方向布置深层搅拌桩防渗墙。防渗墙顶部高程为33.5 m，底部深入坝基线2.0 m。多头小直径深层搅拌防渗墙面积1775 m2，平均深度6.3 m。

2.2.2 方案选定

上述2种方案都可以达到降低坝体浸润线，控制坝体渗流量的目的，为保证工程的经济最优与便于施工的目的，还需要上述2种方案进行方案比选。对劈裂灌浆防渗、多头小直径深层搅拌桩2个方案进行技术经济比较，通过各方案设计的要求，综合比较，多头小直径深层搅拌桩方案对施工条件要求低，施工周期短，施工难度低，防渗效果最好，本着高效可行经济耐用原则，本次堤防防渗设计拟采用方案二多头小直径深层搅拌桩成墙的方案。同时由于堤防防渗深度最大只有6.5 m，且基础均为粉质粘土，基础防渗效果较好，所以本次加固设计拟选用此方案。防渗方案对比表见表2。

表2 防渗加固方案综合对比表

表3 冲刷深度计算成果表

3 岸坡防护工程

3.1 护岸方案比选

在一般的护岸设计方案中普遍采用干砌石护坡、砼板块护坡，石笼、卵石、植物防护相结合的岸坡等。由于干砌石护坡块石粒径难以满足要求，施工困难，实际人工费用较高，施工队伍稀缺。砼板块护坡方案具有施工方便。砼板块护坡方案虽然施工方便、维修维护费用低的优点，但是适应变形能力较差。采用石笼、卵石、植物防护相结合的岸坡防护造价相对较低，同时可以保护环境水土流失，固本次护岸选用该方案。

3.2 护岸断面形式确定

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）附录D中D. 2.2章节的规定，平顺护岸冲刷深度可按下列公式计算：

式中：hs为局部冲刷深度（m）；Ho为冲刷处的水深（m）；Hcp为近岸垂线平均流速（m/s）；Hc为泥沙的起动流速，采用张瑞瑾公式计算（m/s）；n为与防护岸坡在平面上的形状有关，取1/6；U为行进流速（m/s）；η为水流流速不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角α确定，取1.0。

根据计算结果，冲刷深度为1.07 m，石笼护底长度采用4.0 m。

考虑到工程实际情况，本次护岸主槽两侧采用6 m长石笼护底，石笼延至河岸0.5 m，河两岸紧接石笼进行卵石结合耐淹植物护岸，高1.5 m，其上直至套堤坡顶播洒草籽进行植物防护，同时亦可满足景观要求；套堤背水坡亦播洒草籽进行植物防护。蒲河两侧大堤距主槽较远，最大堤距超过1000m，且现滩地已栽种树，堤脚流速较小，故不安排工程措施，仅对大堤迎背水坡播洒草籽进行植物防护。具体工程布置型式见图2。