堤防水毁恢复工程建设的测算及设计

2018-11-13雷瑞丽

珠江水运 2018年18期

关键词：施工设计测算

雷瑞丽

摘要：本文结合宁远县堤防水毁恢复工程实例，对水毁工程中的堤防设计设计以及河道水位等进行测算与分析，研究探讨最优方案。

关键词：堤防水毁恢复工程测算施工设计

1.引言

对于居住在河流两岸的居民来讲，堤防安全至关重要。现阶段，因极端天气频繁，堤防防洪标准低导致洪水冲毁堤防的情况多有发生，因此洪水过后的堤防水毁恢复工程显得至关重要，因地制宜的加强工程测算和方案设计，才能保证堤防不会再次在洪涝灾害中受损。

2.工程概况

2013年8月16日8时，宁远县境内普降大到暴雨，加上上游蓝山县暴雨，两股洪水相叠，造成山洪爆发，水位陡涨，导致湾井镇29个村受灾严重。暴雨引发大面积泥石流，全镇2万人受灾，冲毁道路16多公里，河堤16公里，房屋100多座，农作物几千亩，造成直接经济损失过亿元。东江河湾井镇、泠江河冷水镇两岸堤防已被冲毁，居民处在无堤防保护状态，为保障两岸居民的生命财产安全，急需进行堤防水毁恢复工程。

宁远县堤防水毁恢复工程位于水上洞村，水毁恢复工程保护区共有0.46万多人口，耕地面积0.32万亩，拥有丰富的森林资源、旅游资源，为宁远地区粮食主产区。

堤防水毁恢复工程河道长1.765km，需新建堤防3.441km，清障河道27150m3。其中，左岸堤防长1.767km，右岸堤防长1.674km。根据《防洪标准（GB50201-94）》，流域等级为IV级，防洪标准为10年一遇，工程建筑物为5级，采用10年一遇最大24小时暴雨24小时排干治涝标准。

3.堤防水毁恢复工程洪峰测算与断面设计

3.1工程洪峰流测算

宁远河发源于宁远县南部的金鸡岭北，属湘江二级支流，潇水一级支流。集雨面积597平方公里，落差1045米，河流坡降6.26‰，多年平均流量14.1m3/s。工程河段上游设有九嶷水文站，该站于1978年12月设立，系宁远县水市水库入库站，为宁远河代表站。

根据九嶷水文站实测水文资料可知，工程属宁远河流域。宁远河属湘江二级支流，潇水一级支流，河流坡降6.26‰，平均流量14.1m3/s，平均径流4.73亿m3/s。河流左岸支流发育，右岸支流少而短，不对称。采用水文比拟法进行各控制断面洪峰流量测算，如式（1）。式中，Qp、Qm分别为设计断面洪峰流量和参证数值，Fp和Fm分别为对应的设计和参证断面上流域集水面积，n则是经验系数，取0.67。根据测算可得，工程10年一遇设计洪峰流量为962m3/s。

Qp=（Fp/Fm）n×Qm （1）

按照水市水庫调洪原则，水库水位在128.8m以上，入库洪水流量超出泄流能力时开启所有闸门自由泄流，以利用水库的调洪减峰。根据水市水库下泄流量成果，加上区间流量，求得控制断面10年一遇实际洪峰流量为593 m3/s。结合区域实际情况，各河段糙率系数n取值0.035-0.038。采用标准化程序对防洪堤修建前后各频率下各断面洪水位进行计算。

3.2堤防断面设计

堤防工程采用C15毛石砼墙式结构、重力挡墙与雷诺护垫复合结构。

毛石砼挡墙设计采用阶梯型式，分三级，每级高度为1m，顶部高程以设计洪水位加0.8m控制。底部基础为2米，高度1m，基础之上自下而上分别设置1.1×1.0m（宽×高） 0.6×1.0m（宽×高）的毛石砼挡墙，基础与挡墙之间采用Φ16接茬筋相连。墙身设排水孔，孔径5cm，采用DN50PVC管排水，间距2.5m，梅花型布置。挡墙每隔10m设一变形缝，缝宽为2cm，沥青杉板嵌缝。挡墙基础均座落在相对持力层上，基础埋深1m。

重力式浆砌石挡墙顶宽0.8m，迎水面垂直，背水面坡比为1：0.3，基础随墙高而变化，墙身设排水孔，孔径5cm，采用DN50PVC管排水，间距2.5m，梅花形布置。基础下设15cm厚C15砼垫层。挡墙每10m设一伸缩缝，缝宽为2cm，沥青杉板嵌缝。浆砌石顶部高程低于设计洪水位0.7m。浆砌石挡墙上部采用雷诺护垫，上部统一整理成1：2的边坡，迎水面铺设雷诺护垫，雷诺护垫厚度为23cm，雷诺护垫下部铺设聚酯长纤无纺布，雷诺上设40cm×50cm（厚×宽）C20砼平台压顶，砼平台顶部高程以设计洪水位+0.8m控制。

为确定工程稳定性，需对挡墙稳定性和应力进行测算。在正常情况下，挡墙荷载为基本荷载组合，如式（2），其抗滑稳定性安全系数为kc，ΣW为墙体上的全部垂直力和，Σp为墙体上水平力和，？为底板与堤基摩擦系数。抗倾稳定性利用式（3）计算，k0为倾稳定安全系数，Mv和MH分别为抗倾覆力矩和倾覆力矩。

如表1所示，挡墙最小稳定安全系数比规范值1.15要大，最小抗倾稳定安全系数同样大于规范值1.40，最大基底应力比地基允许承载力250kPa要小，因此稳定性和应力能够满足要求。工程基础埋深为1.0m，可满足抗冲刷要求。

4.堤防水毁恢复工程建设的设计分析

4.1总体设计原则

以堤防为主，通过统一、合理布局实现工程与新农村建设相结合。受行洪条件、地形等因素影响，需要结合沿线地形进行堤线选择，使其与洪水的主流线保持平行，为行洪提供便利。同时，堤防布置时还需要减少地基处理和占地等情况。

4.2施工设计

在工程施工过程中，需进行土方开挖、土方回填、浆砌石挡墙、雷诺护垫、毛石混凝土等施工工序。工程使用的河砂、砾石、块石等材料就地取材，水泥、钢筋等材料从附近购买。

在施工前，需要采用围堰分期导流，沿河道中央完成纵向围堰的设置，每隔500m完成横向围堰设置，从而将半边河道封死。施工期间，需要分段分时施工。围堰高为施工洪水位加超高0.5m，内外边坡坡比为1：1，顶宽1.0m，围堰总长度1290m，需填筑土方量3883m3，施工期为一个枯水期。围堰填筑利用开挖料，施工后需要利用8t自卸汽车将围堰废弃料拉至弃料场。

在主体施工期间，需要在基面及堤基清除好、墙体强度达75%时进行土方填筑，由最低部位开始按水平分层向上铺土。雷诺护坡采取分区同时施工方式，完成外坡填筑整坡后进行。护岸砌筑采用人工砌筑方式，砌筑前需要将开挖面夯实、平整，并在砂卵石垫层检验合格后方可自上而下进行砌筑。填筑严禁出现界沟，限制铺层厚度30cm，每个分段作业面的长度不应小于100m。

毛石混凝土浇筑时，应先铺一层8～15cm厚混凝土打底，再铺毛石，毛石插入混凝土约一半后，再灌注混凝土，填满所有空隙，再逐层铺砌毛石和浇筑混凝土，直至基础顶面，保持毛石顶部有不少于10cm厚的混凝土覆盖层。所掺加毛石数量应控制不超过基础体积的25%。毛石铺放应均匀排列，使大面向下，小面向上，毛石间距一般不小于10厘米，离开模板或槽壁距离不小于15厘米。对于阶梯形基础，每一阶高内应整分浇筑层，并有二排毛石，每阶表面要基本抹平。

在汛期到来前，需完成主体工程，做好清障等工作，以免影响防汛。