某中小河流岸坡整治及护岸工程选型分析

李 杰

(惠州市惠州大堤南堤管理中心，广东 惠州 516003)

中小河流岸坡治理应充分考虑河道现状、存在的问题以及洪涝灾害特点，坚持“防灾减灾、岸固河畅、自然生态、安全经济、长效管护”的治理原则，重点解决河道行洪通畅，提高防灾减灾能力，统筹考虑治理措施。一是要结合河流水文、地形、地质以及现有河岸的稳定情况，以保证河道行洪断面为主要目的，选择工程投资合理的岸线治理方式；二是要选取平顺的轴线，保证河道行洪宽度，并在充分考虑河道丰枯水时期的冲刷和淤积因素基础上，尽可能的使治理堤岸走向与洪水流向相符；三是要在地势较高、岸坡相对稳定的地方选择治理岸线，在充分利用现有地形和岸坡基础上，少占用河滩地[1]；四是要在确保行洪安全的前提下，尽可能减少征拆，节省工程投资；五是要对淘刷严重堤岸，采取有效的护坡护脚措施；六是要注意在人员密集区域的护岸选型，尽可能兼顾工程与生态需求，避免“粗暴生硬、傻大黑粗”的形象[2]。

1 项目概况

某中小河流为东江右岸一级支流，治理河段并已纳入《广东省中小河流治理二期实施方案》，治理河道总长度为12.8 km，主要建设内容为清淤疏浚8.9 km，堤防加固2.2 km，护脚护岸5.5 km。本次岸坡整治及护岸工程分析主要以防洪抗冲为主，兼顾改善水生态、水环境，解决现状大部分河道无防护措施防洪抗冲能力弱、河床淤积阻水、河道河岸植物丛生影响行洪等问题。

2 护岸断面形式的选择

本次护岸形式以直立式、斜坡式和复合式3种传统形式来进行比选[3](详见表1)。

表1 3种护岸优缺点

本次工程范围大部分位于各行政村、河势较缓，综合考虑工程投资、工程占地以及现场地形实际，本次护岸断面形式选择复合式。

3 岸坡护面材料的选择

护坡材料用于复合式断面上部坡面的护砌，护坡结构应坚固耐久、就地取材、利于施工和维修。传统的护坡结构型式有浆砌石、砼、草皮护坡等。近年来，随着河道治理观念的改变，护坡结构型式也越来越多采用天然石、木材、植物、多孔渗透性混凝等生态形式[4]。

本次护坡结构形式以砼砌块护坡、现浇生态混凝土护坡、框格梁+草皮(撒草籽)护坡和草皮护坡4种能保持河流生态要求的结构形式来进行比选[5](详见表2)。

表2 4种护坡结构形式优缺点比较

由表2可知，护坡抗冲能力从大到小上比较为：现浇生态混凝土护坡>混凝土砌块护坡>框格梁+草皮(撒草籽)护坡>草皮(撒草籽)护坡；造价上由高到低比较为：现浇生态混凝土护坡>混凝土砌块护坡>框格梁+草皮(撒草籽)护坡>草皮(撒草籽)护坡；生态绿化率由大到小比较为：草皮(撒草籽)护坡>框格梁+草皮(撒草籽)护坡>草皮(撒草籽)护坡=现浇生态混凝土护坡>混凝土砌块护坡。经综合考虑后，在干支流汇合口、河道顶冲严重段、曾发生过坍塌段的堤段迎水面护坡材料选择具有一定抗冲能力的、造价较低、生态效果较好的框格梁+草皮(撒草籽)护坡；对河道流速不大的平顺段堤防引水面及堤防背水面选择造价低、生态效果好的草皮(撒草籽)护坡。

4 岸坡护脚材料的比较

本次护脚挡墙以格宾石笼挡墙、砼镂空预制件挡墙和浆砌石挡墙3种形式来进行比选[6](详见表3)。

表3 3种挡墙结构形式优缺点比较

按照经验，3种挡墙的抗冲能力从大到小为：浆砌石挡墙>格宾石笼挡墙>砼镂空预制件挡墙；造价上由高到低比较为：砼镂空预制件挡墙>浆砌石挡墙>格宾石笼挡墙；生态效果优劣比较为：砼镂空预制件挡墙>格宾石笼挡墙>浆砌石挡墙。结合考虑本次工程范围河道内存有一定数量的块石淤积的实际情况，本次挡墙护脚选择造价较低、生态性、透水性能更佳的格宾笼挡墙型式。

5 护岸护坡布置

结合现有护岸工程，并综合考虑临水岸坡受淘刷情况，按照工程投资确定护岸范围及结构形式。本次工程新建护岸主要布置在干流及支流，新建护岸总长5 500 m(其中干流新建护岸长4 600 m，支流新建护岸长900 m)，各河段护岸形式及断面尺寸描述如下。

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1) 护岸形式一：格宾笼护脚+撒草籽护坡

本形式适用于未设岸顶绿道段护岸工程，下部采用垂直叠加2层格宾石笼挡墙护脚(1.5 m×1.0 m+1.0 m×1.0 m)，挡墙埋深1.0 m，格宾石笼底部及背部铺设300 g/m2土工布；上部现状岸坡陡于1:1.5时，按照1:1.5进行削坡，缓于时则保持现状坡度与护脚衔接，并对扰动的岸坡坡面撒草籽，防止冲刷破坏(详见图1)。

图1 护岸形式一(单位：mm)

2) 护岸形式二：格宾笼护脚+撒草籽护坡+岸顶道路

本形式适用于河道较为平顺流速不大且岸顶设置绿道的护岸段，岸坡下部采用垂直叠加两层格宾石笼挡墙护脚(1.5 m×1.0 m+1.0 m×1.0 m)，挡墙埋深1.0 m，格宾石笼底部及背部铺设300 g/m2土工布；上部现状岸坡陡于1:1.5时，按照1:1.5进行削坡，缓于时则保持现状坡度与护脚衔接，并对扰动的岸坡坡面撒草籽，防止冲刷破坏。岸顶设置3.5 m宽绿道，迎水侧0.5 m种植低矮灌木形成缓冲保护带，缓冲保护带后为C20砼道路(20 cm厚C20砼路面+15 cm厚碎石垫层，两侧设置C20砼路肩)或彩色混凝土道路(表面双丙聚氨酯密封+5 cm厚φ6粒径C25彩色露骨料透水混凝土+15 cm厚φ10粒径C25透水混凝土+3 cm滤砂层+15cm碎石垫层，两侧设置路沿石)。(详见图2)

图2 护岸形式二(单位：mm)

3) 护岸形式三：格宾笼护脚+框格梁护坡+岸顶道路(或现状岸坡)

本形式适用于干支流汇合口、河道转弯顶冲严重、曾发生过滑坡等对岸坡防护有一定需求的护岸段，岸坡下部采用垂直叠加两层格宾石笼挡墙护脚(1.5 m×1.0 m+1.0 m×1.0 m)，挡墙埋深1.0 m，格宾石笼底部及背部铺设300 g/m2土工布；上部现状岸坡陡于1:1.5时，按照1:1.5进行削坡，缓于时则保持现状坡度与护脚衔接，坡面设置框格梁护坡，框格梁岸坡坡脚和坡顶分别设置地梁和横梁，中部框格梁尺寸为0.3 m×0.4 m(宽×深)，框尺寸为2.0 m×2.0 m，框内播撒草籽，岸顶道路根据绿道情况布置(详见图3)。

图3 护岸形式三(单位：mm)

6 护岸护坡设计计算

工况一(稳定渗流期)：设计洪水位下的临水侧堤坡。

工况二(水位骤降期)：设计洪水骤降期的临水侧堤坡。

工况三(非正常情况)：施工期的临水侧堤坡。

2) 计算方法

根据《堤防工程设计规范》(GB 50286—2013)，稳定渗流期应采用有效应力法，施工期可采用总应力法，外水位降落期可同时采用有效应力法和总应力法，并应以较小的安全系数为准。计算方法采用简化毕肖普法。计算公式与堤防稳定计算公式相同。

3) 稳定计算成果

本次采用河海大学研究的Autobank7.07软件进行计算，计算结果见表4。从计算结果分析可知，岸坡抗滑稳定安全系数大于规范值，岸坡抗滑稳定满足要求。

表4 护岸工程岸坡稳定计算成果

7 结语

通过对上述岸坡整治及护岸工程选型的计算分析，某中小河流岸坡实施治理后，基本能够满足《防洪标准》(GB 50201—2014)、《广东省中小河流治理工程设计指南》等要求，工程完成后将提高项目区防洪减灾能力，保障区域内人民群众生命财产安全，可在很大程度上降低由洪涝灾害带来的经济损失。同时，河道沿岸的治理工程将有效地改善生态环境，具有显著的环境效益，是落实生态文明内在要求和全面推行河长制的具体体现。