长江宜宾南溪城区段砂砾石筑堤护岸工程技术

(1.长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010；2.国家大坝安全工程技术研究中心，湖北 武汉 430010)

设计与施工

长江宜宾南溪城区段砂砾石筑堤护岸工程技术

卢建华1,2秦明海1,2田波1,2

(1.长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010；2.国家大坝安全工程技术研究中心，湖北 武汉 430010)

针对长江上游宜宾南溪城区段防洪标准低这一问题，采用砂砾填筑堤防、堤防护脚与护坡结构，以及护坡表面加混凝土格棚绿化植物等技术进行了施工处理，施工工期短、工程造价低。工程完工后不仅提高了南溪城区的防洪标准，而且生态景观效果良好。其成功经验可供其他地方堤防建设借鉴。

护岸工程；砂砾石筑堤；生态堤防；长江宜宾

1 概 述

1.1 工程概况

长江已建有各类堤防超过3.0万km，其中干堤3 600 km，长江干堤多为土堤，尤其是长江中下游河段[1]。与中下游河段相比，长江上游河段具有水流流速大、汛期高水位历时短等特点，同时长江上游河道弯曲，砂砾石料丰富[2]。长江上游宜宾市南溪城区段采用当地砂砾石料修筑堤防护岸工程，施工工期短、工程造价低，工程完工后提高了南溪城区的防洪标准，并建设成为城区的生态景观堤防。

宜宾市南溪城区位于距金沙江和岷江汇合口下游42 km处的长江左岸。南溪城区防洪标准低，洪灾频繁，仅能抵御2～3 a一遇的洪水。长江在南溪辖区内长55 km，河道呈“S”形分布，该工程河段位于“S”形河道两弯道间左岸顺直段，江面平均宽855 m，左岸地势平缓，为长江阶地，河段右岸为较陡山体。

该工程起点是南溪城区大南门，终点是坎上房子，工程全长5 603 m。工程建成后上下游河段形成封闭的防洪体系，城市防洪标准可提高至20 a一遇，同时具有美化环境等功能。

1.2 工程地质

2 堤防护岸工程设计

2.1 工程布置

根据《防洪标准》(GB50201)及《堤防工程设计规范》(GB50286)，长江上游宜宾南溪城区段堤防护岸工程防洪标准为20 a一遇设计洪水，工程级别为4级。根据河工模型试验及有关研究，工程堤脚线沿长江左岸Ⅰ级阶地前缘斜坡和长江漫滩布置。堤顶高程根据20 a一遇设计洪水位确定，在堤防迎水面混凝土护坡设置宽3.0 m平台，平台高程根据5 a一遇设计洪水位确定，平台以上至堤顶护坡上设置混凝土格栅，铺设腐殖土，种植耐水植物绿化。堤防每隔300 m设置宽15 m踏步至堤脚。堤顶防汛道路兼为休闲绿道。堤防内侧80.0 m宽度范围内利用堤身填筑弃料同步回填。完建的长江南溪堤防护岸见图1。

图1 完建的长江南溪堤防护岸工程

2.2 工程建设影响研究

为了研究该工程建设对河道行洪安全、河势稳定及涉水构筑物的影响，按20 a一遇设计洪水标准，对工程河段所在的长江棺木岩弯道进口至下游九龙滩12 km河段开展了河床演变分析和模型试验研究，模型试验布置及堤线布置见图2，研究结果如下。

图2 模型试验及堤线布置

(1) 工程完建后，通过20 a一遇设计洪水时，过水面积缩窄率为2%～4%，最大值为6.80%(徐家大房子前)。工程对上游河段产生的壅水值约0.10 m，上游河段壅水最大值0.15 m(槽房子处)，影响范围约3 km，对大南门以下河段基本没有影响。上游河段受到工程壅水影响，流速略有减小，下游局部河段流速略有增加，比如大南门断面工程建设前平均流速3.12 m/s，建设后平均流速3.21 m/s，流速增加0.09 m/s。

(2) 该河段河床由卵石和基岩组成，河段右岸岸线较平顺，抗冲性较强，工程对右岸基本没有影响。工程完建后，河床深泓线平面位置和河床平面形态无明显变化，河势基本稳定。工程河段水流动力轴线右移5～15 m，对水流向右岸挤压有所增强；工程下游东门河段水流动力轴线右移3 m左右，水流在河岸及河床地形的控制下,河势未发生明显变化。工程附近水流动力轴线及流速分布均无明显变化，近岸流速仅增加0.01～0.03 m/s，对岸坡及岸边的取水口、临时码头等构筑物不会产生不利影响。

2.3 堤防结构设计

长江南溪城区河段可开采砂砾石料丰富，开采条件好，运距近，堤身填筑料采用当地的砂砾石料。堤身由碾压砂砾石填筑，堤顶高程265.36～266.61 m，堤顶宽6.0 m，最大堤身高度13.12 m。迎水坡坡比1∶1.8，迎水坡设置宽3.0 m、高程261.31～262.68 m亲水平台。迎水坡为厚0.20 m的C20现浇混凝土护坡，护坡混凝土掺加聚丙烯纤维，混凝土护坡设直径3 cm的排水孔。堤防背水坡坡比1∶1.7(见图3)。

图3 堤防典型横断面

堤防迎水面坡脚设置C20混凝土脚槽，为确保堤脚安全，根据抗冲复核计算，脚槽埋深不小于3.0 m。局部埋深不满足设计要求时，坡脚回填处顶面采用30 cm厚钢丝笼装卵石护脚，护脚宽度10.0 m。

长江上游河段具有汛期高水位运行变幅大、历时较短特点，堤防迎水面采用现浇混凝土护坡，不特别设置止水结构。为确保填筑时堤身结构稳定，堤防内侧80.0 m宽度内用开采弃料同步回填，其填筑料可不进行碾压。

根据地质勘察成果，并结合同类工程经验，堤基堤身物理力学参数选取见表1。抗滑稳定计算工况和计算结果见表2。计算成果表明，堤防迎水坡抗滑稳定安全系数满足规范要求[3]。

表1 堤基堤身物理力学参数

表2 计算工况和抗滑稳定安全系数

2.4 砂砾石堤防护岸施工技术

2.4.1 堤基开挖

清除堤身断面基础开挖范围内含有植物的表土、蛮石及其他废料，以及表层粉土、粉砂，不同开挖高程的衔接应合理。开挖时严禁欠挖，超挖部分应按堤身回填要求回填。基础开挖完成后，碾压堤基，砂卵石堤基相对密度应不小于0.70。

2.4.2 堤身填筑

堤身砂砾石料碾压后应具有较高的抗剪强度和较低的压缩性。堤身砂砾料最大粒径不超过压实层厚度，小于5 mm颗粒含量不超过20%，小于0.075 mm的颗粒含量不超过5%。

堤身填筑前，在工程所在部位进行了生产性试验，通过碾压试验复核，并修正填筑标准和碾压施工参数。堤身砂砾石料填筑碾压后，其相对密度不低于0.75，设计干密度应不小于2.15 t/m3。堤身填筑采用逐层铺料碾压上升，层厚不大于80 cm，采用15 t振动碾碾压，静碾4遍，振动碾压3遍。填筑段长不小于100 m，纵、横向接合部位，采用台阶收坡法，每层台阶宽度不小于1 m，相邻段交接坡度不陡于1∶3。堤身迎水坡和背水坡均须超填50 cm。

2.4.3 混凝土护坡

迎水面混凝土护坡施工前，用振动碾进行坡面碾压,先静碾再振动碾压，静碾3遍,振动碾压2遍,反上坡时振动,下坡时不振动。

迎水面护坡现浇混凝土中掺加单丝聚丙烯纤维，以提高混凝土的抗裂性能。混凝土中单丝聚丙烯纤维掺量为每立方米混凝土0.90 kg，单丝纤维长16～19 mm，与砂砾料同时搅拌。聚丙烯纤维物理指标见表3。

表3 聚丙烯纤维物理指标

迎水面护坡混凝土采用滑动模跳仓施工，施工满足《水工建筑物滑动模板施工技术规范》(SL32)要求。护坡顺水流向每隔4 m设置一条纵缝，缝宽1 cm，用聚乙烯闭孔泡沫板填缝。横缝采用切割方式设置为诱导缝，缝深2 cm。

2.4.4 迎水面护脚

脚槽混凝土保证干地施工，其回填砂卵石料直径大于30 mm，回填高程为脚槽基坑迎水面边缘地面高程。钢丝笼为双绞合六边形金属网面构成的箱体结构，镀锌钢丝材料，成型钢丝笼尺寸3 m×2 m×0.3 m，其中网格尺寸6 cm×8 cm，网面钢丝直径2.2 mm。钢丝笼所装卵石粒径不小于10 cm。

3 结 语

工程于2008年11月正式开工， 2009年4月主体工程完工，一个枯水期共完成开挖32万m3，填筑堤身砂砾石112万m3。堤防建设利用当地砂砾石料，施工工期短，工程造价低，目前已建成为景观堤防。

鉴于长江宜宾南溪堤防护岸工程建设及运行的良好效果，其砂砾石筑堤技术在金沙江宜宾县防洪工程中得到推广应用。该工程位于金沙江左岸的宜宾县安边镇，上距向家坝水电站3.50 km，全长2.96 km，堤顶宽4.0 m，最大堤高20 m，迎水面坡比1∶1.75，背水坡坡比1∶1.75。堤身采用砂砾石料填筑，迎水面采用0.2 m厚的C20混凝土护坡，并设置3 m宽混凝土马道。堤脚用钢丝笼装块石护脚， 碾压后的砂砾卵石料相对密度不小于0.75。金沙江宜宾县堤防护岸工程于2012年9月开工， 2013年9月主体工程完工，目前工程区已成为休闲旅游景区。

[1] 包承纲，吴昌瑜，等.中国堤防建设技术综述[J].人民长江，1999，30(10)：15-16.

[2] 佘俊华.山区河流长河段系统治理设计探讨[J].水运工程，2012(10)：6-10.

[3] 长江勘测规划设计研究院.四川省南溪县长江防洪护岸工程可行性研究报告 [R].武汉：长江勘测规划设计研究院，2008.

2017-09-01

国家大坝安全工程技术研究中心资助项目(CX2015Z13)

卢建华，男，长江勘测规划设计研究有限责任公司，高级工程师.

1006-0081(2017)12-0005-03

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(编辑：朱晓红)