滨州市新立河生态防洪整治工程设计分析

2019-04-25韩艳

山东水利 2019年1期

韩艳

（滨州市韩墩灌溉局，山东滨州 256600）

随着我国对水利工程建设的要求逐渐提高，水利工程已不但要满足其原有的安全、排涝功能，还要满足美观设计的要求。防洪整治工程不但可以提高河道的排涝能力，同时合理的堤型设计可达到美观的效果，提供游客参观。合理的防洪排涝工程可稳定河道位置，对改善河道水质起着重要的作用。滨州市水资源丰富，但由于降雨分布不均匀，导致其水灾旱灾严重，平均1.3年出现一次水灾，1.2年出现一次旱灾。因此，研究制定滨州市合理的防洪整治方案，对当地解决水灾旱灾问题，改善生态坏境尤为重要。

1 工程概况

滨州市新立河生态防洪整治工程位于滨州市，发源于滨州市南海水利风景区，经滨城区入潮河，河道全长31.2 km。本建设项目规划治理长度5.0 km，防洪治理标准10年一遇。依据规划及现场实际情况，治理河段选择为滨州市内河段，工程任务以河岸防护为主，通过河道清淤、新建堤防等工程措施，与已建堤防形成封闭的防洪体系，以满足10年一遇防洪要求。

2 工程设计

2.1 水文资料

以新立河水文站资料为基础，计算项目区洪峰流量。年最大洪峰流量系列的Cv值为0.58，结合流域面积大小，印江水文站集水面积为694 km2，干流治理起点断面处流域集水面积347 km2，治理末端流域集水面积548 km2，根据山东省集水面积与洪峰流量Cv关系的经验取值，治理河段的洪峰流量Cv值应比水文站大，治理起点取0.62，治理终点取0.60，Cs=4.0Cv，推求坝址设计洪水成果，计算成果见表1。

表1 新立河干流治理段设计洪峰成果表

2.2 河道整治水面线推求

结合《我国天然河道糙率参考表》，新立河市内段天然河道水面线糙率取0.045，长滩河天然河道水面线糙率取0.05。水面线计算中的另一参数水面比降直接采用前一年洪水水面线的水面比降。

由于河道整治和防洪堤的修筑，一定程度上改变了河道的天然状态，河流的水力条件得到了一定的改善。经对各断面在10年一遇天然水面线高程时湿周在整治前后的变化情况来看，在10年一遇天然水面线高程时，整治前后因为河道整治（修堤）受影响的湿周为原河道湿周的15%左右，因此在干流水面线计算中对糙率的均在0.043左右，支流采用0.047左右，比天然河道的糙率有一定的变化，设计洪水水面线均采用伯努利方程式的计算方法。

2.3 堤型设计

1）稳定河宽及堤距确定。经计算，工程河段稳定河宽为：B=22 m。根据理论计算的稳定河宽和工程河段的实际地形测量情况看，河道局部地段不满足稳定河宽的要求，本次设计在河宽小于22 m的河段扩挖至22 m。

2）堤线布置。本次设计在河宽小于22 m的河段扩挖至22 m、在大于22 m的河段堤线原则按天然河岸线布置，最大堤距按规划宽度32 m确定，经布置堤距为22～32 m。

3）防洪工程主要建筑物设计。（1）堤型选择。根据实际地形，河段上游段居民房屋较密集，如采用贴坡式断面护坡，其迎水面边坡较缓，一般在 1∶1.5～1∶1.8 之间，堤防工程占地较大，房屋拆迁太多。因此，拟在桩号0+000～0+737 m段采用仰斜式堤型，桩号0+737～1+632 m段由于河道两岸房屋较少，且河宽较宽，拟采用贴坡式碾压砂卵石堤型。（2）堤顶宽度确定。根据《堤防工程设计规范（GB50286-2013）》7.4.1规定，结合本堤防工程级别和堤防工程管理及防汛抢险的要求，堤顶宽度为3.0 m。（3）堤身结构。桩号0+000～0+737 m段防洪堤堤型采用仰斜式C20混凝土挡墙，基础埋深2.0 m，堤防基础置于砂卵石层上。为提高混凝土挡墙抗滑稳定性，混凝土挡墙底部设计为1∶0.2的倒坡。挡墙底部水平宽度为2.2 m，墙身水平宽度为2.0 m，挡墙采用C20混凝土浇筑。为减小墙背水压力，在墙身布置有排水孔，排水孔呈梅花型布置，间距3.0 m。墙背采用开挖的土夹石回填，并分层夯实，压实度≥0.92，干容重≥20.5 kN/m3。堤顶宽3.0 m，底层采用级配碎石垫层，厚0.1 m；面层采用20混凝土路面，厚0.2 m。堤顶以上开挖边坡采用C20混凝土护坡，厚度0.2 m。桩号0+737～1+632 m段防洪堤堤型采用贴坡式碾压砂卵石堤型，在20年一遇洪水位以下，迎水面坡度为1∶1.5。防洪堤迎水坡基脚宽0.9 m，高0.6 m，为C20混凝土。防洪堤基础持力层置于砂卵石层上，堤脚至堤顶为C20混凝土面板护坡，C20混凝土面板护坡厚度为0.20 m。在20年一遇洪水位以上采用生态堤型，坡度为1∶2.0，坡面布置混凝土框格梁，框格梁内覆土植草。堤身填筑料采用就地开挖的砂砾石料，采用机械碾压、加水夯实（压实度≥0.92，干容重≥20.5 kN/m3）。典型堤型断面设计见图1。

图1 典型断面设计图

3 施工组织设计

3.1 施工围堰设计

导流标准采用五年一遇，导流时段为12～3月枯季洪水，干流起点导流设计流量为25.8 m3/s，干流终点导流设计流量为35.2 m3/s；长滩河支流导流设计流量为15.6 m3/s。由于防洪堤基础大部分位于施工洪水位以上，因此该部分防洪堤施工时不需要施工围堰即可实现干地施工。局部地段防洪堤基础位于施工洪水位以下，因此该部分（干流约57 m、支流约537 m）防洪堤施工时需要临时施工围堰保护，采用临时编织袋围堰围护基坑。编织袋围堰顶宽0.5 m，边坡为1∶0.5，土工布防渗，围堰高度在1～2 m内。

3.2 主体工程施工

1）土石方开挖。基础土方开挖及河道疏浚砂卵石开挖采用1.0 m3反铲挖掘机挖装，10 t自卸汽车运输。表土层土料可用于围堰填筑料，剩余部分开挖土料集中就近堆放，待防洪堤完成后可复垦部分土地下部用一般土料或砂砾石料回填，上部用表土层土料回填并人工平土恢复耕地。开挖料部分用于临时围堰和防洪堤后土方回填，其余弃渣运输到弃渣场堆放。基础石方开挖采用手风钻钻孔爆破开挖，1.0 m3反铲挖掘机挖装，10 t自卸汽车运输。

2）浆砌石施工。M7.5浆砌石防洪墙的施工在基础开挖完毕后进行，浆砌石砌筑时采用坐浆法施工，铺浆厚30～50 mm，并按先砌角石、后砌面石、再填腹石的顺序施工。砌石同一层面应大致找平，相邻高差应小于25 cm。砌体立面，水平缝宽应控制在2.0 cm左右，竖缝宽不大于4.0 cm。

3）土石填筑。浆砌石防洪堤后采用土石回填至堤顶高程，回填料采用基础开挖或河道疏浚的砂砾石料源，采用10 t自卸汽车运输上堤，推土机结合人工摊铺，摊铺厚度为30 cm左右。填筑料摊铺好后，采用5 t振动碾碾压，其压实顺序应先从填方中部开始，逐步碾压至填方边坡线边缘，再碾压靠近浆砌石堤部位，压实机距浆砌石防洪堤不得小于0.5 m。靠近浆砌石防洪堤部位采用蛙式打夯机或平板夯等轻型机械压实。施工过程中，严格控制防洪墙砌筑和堤后土石回填压实进度。