河道治理中护岸工程设计与施工分析

熊志锋

(丰城市水利局，江西 宜春 331100)

1 工程概况

本工程位于丰城市秀富水桥东段。河道综合治理总长7.11 km，其中秀富水干流长5.37 km，干流治理起始于吴家上游200 m处，终止于与支流富水汇流口；富水支流治理长1.74 km，支流治理起始于富水桐木桥，终止于与干流秀富水汇流口。下游两岸局部岸坡加固是本次河道治理主要项目之一。本次工程河道综合治理总长7.11 km，其中河道岸坡加固长2.27 km。本工程最主要的目的为通过边坡加固稳定河岸，将河段区域不足的防洪能力进一步提高，进而保障区域的生态安全。工程根据河岸现状及地质情况采用不同护岸加固方式，河岸护岸加固方式主要有两种，一是对冲刷严重的凹岸迎流顶冲河岸段，采用抛石固脚+干砌块石护坡，总长1.80 km；二是靠近房屋且冲刷严重的凹岸迎流顶冲河岸段，抛石固脚+浆砌石挡墙，总长0.47 km。

2 工程设计

2.1 施工组织设计

工程治理任务是对秀富水桥东段实施综合治理，开展防洪、河道整治，并兼顾排涝，工程总体上尽可能维持原河道布置不变。根据上述布置原则，本工程河线布置综合考虑两岸间距、河岸当前实际走向、工程建设的地形地质条件以及河流中的水流条件等因素，从现场踏勘中获得大量数据并对其进行分析论证，已经建好的岸坡原则上保持其岸线不变。施工组织设计需要对场内交通、施工供电、施工供水、混凝土拌合系统、弃渣场等事务进行全面设计[1]。

2.2 环境保护设计

工程涉及河流为秀富水，按照江西省对地表水的划分，工程所在河段为保护区，水质目标定位Ⅲ类水；项目施工期废水处理达标后回用于混凝土拌合系统或综合利用，施工废水的处理严格执行《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准。环境保护设计中建议采取的保护措施有多种，对于混凝土拌合废水而言，需要确保进水水质为pH值为9～12，SS5000 mg/L。处理目标为将混凝土拌合废水处理后回用。处理此类物质需要使用的工艺是中和絮凝结合沉淀工艺处理。就含油废水处理而言，进水水质为SS500 mg/L，石油类的一般浓度为100 mg/L。最终处理的目标定为出水后的水质符合SS70 mg/L，同时石油类浓度控制在10 mg/L。处理工艺为吸附过滤+沉淀工艺处理。处理基坑废水时本工程按照三峡与其他水利工程项目的处理经验，不采用额外措施对其进行处理，只投加絮凝剂，确保废水被充分静置沉淀，静置时间为2 h，静置完成后将废水抽出并将其排放到当地灌溉用水的渠道，安排人工对剩余污泥进行定时清除。在处理工程中产生的生活污水时，能够将其投入化粪池实施初级处理，初步处理完成之后再将其输送至附近的农田当作农家肥使用。环境保护中，还需要注意水土的保持，施工期间需要落实场地排水工作，在施工结束之后，进行全面整地，并帮助占用地区的植被恢复。水土保持设计中要求施工结束后，清除场地杂物，进行土地平整，面积0.10 hm2。通常施工场地应当根据当地地形实况设置土质的排水沟，此类临时排水沟大多是梯形断面，坡比为1∶1.0，沟深1.0 m。排水沟总长220 m，土方开挖110.0 m3。

2.3 护坡、护脚、断面设计

本工程护岸采用干砌块石进行护坡，在波浪作用下，斜坡干砌块石护岸坡面厚度按下式(1)计算：

(1)

式中：K1为系数，其中干砌块石取0.266、砌方石与条石取0.225；t为干砌块石护岸整体护面厚度，m；γ为水的重度，kN/m3，γb为块石重度，kN/m3；L为波长，m；D为岸坡前的水深，m；H为计算的波高，m；m为斜坡坡率，取1.5～5.0；α表示斜坡坡角，(°);D/L≥0.125的情况下H取4%；D/L<0.125的情况下H取13%。

为了符合规范，护脚块石中起到稳定作用的抗冲粒径需要通过式(2)～式(3)进行计算：

(2)

(3)

式中：d为折算直径，通常其依据球径进行折算，m；W为石块重量，kN；v为示水流流速，m/s，g为重力加速度，取9.81 m/s2；c为石块在运动过程中的稳定系数，当底坡水平时，c取1.2，当堤坡倾斜时，c取0.9；γs为石块容重，取26.5 kN/m3；γ为水的容重，取10 kN/m3。从公式中计算得出，该工程中护脚的抗冲粒径在0.12～0.18之间。本次设计中采用的多种断面加固以当前岸坡的实际情况为依据，进行分段加固，最终满足经济合理与生态美观兼顾的需求2-3]。各护岸断面型式具体设计如下：抛石固脚+干砌块石护坡(如图1)，抛石固脚+浆砌石挡墙(如图2)。

图1 抛石固脚+干砌块石护坡典型断面图(单位：mm)

图2 抛石固脚+浆砌石挡墙典型断面图(单位:mm)

3 护岸工程施工

现状岸坡及坡脚基本无防护，部分凹岸迎流顶冲段岸坡受洪水长年冲刷已发生崩岸坍塌，严重威胁岸边农田、道路及村庄的安全，为保障当地人民群众生命及财产安全，对河道局部岸坡进行加固是十分必要的。

3.1 选择护岸型式

根据《河道整治设计规范》(GB 50707—2011)对堤防护坡的顶部高程作出的规定，其高度必须比洪水位高出0.5 m，滩岸类型的护坡顶部高程则至少需要与滩面相平，最好比滩面略高。本工程当前主要需要对凹岸坍塌段实施有效加固。护坡型式的选择需因地制宜，在选择护岸型式和材料时，要注意选择环保性材料，尽量选择当地的材料，并且需要因地制宜，尽可能地保留施工区域原有的自然资源，以免对当地生态造成过多破坏。本工程对施工河道的两岸地形进行了全面分析，并将其与其他同类工程进行，吸取适用的建设经验，提出了三种护岸型式。方案一：抛石固脚+干砌块石护坡设计坡脚采用上抛式回填，抛石平台比枯水位高0.5 m，抛石平台宽2.0 m，外边坡坡比为1∶2.0；抛石平台上接干砌块石护坡，护坡坡比为1∶2.0，干砌块石厚0.40 m，下铺砂砾石垫层厚0.15 m，护坡顶高程与滩岸岸顶齐平。方案二：C20混凝土固脚+C15预制块护坡设计坡脚采用C20混凝土固脚，固脚深0.8 m，宽0.4 m；护坡采用C15混凝土预制块护坡，坡比为1∶2.0，护坡厚0.10 m，下铺砂砾石垫层厚0.10 m,护坡顶布置混凝土压顶，压顶厚0.2 m，宽0.4 m。方案三：C20混凝土固脚+生态砖护坡设计坡脚采用C20混凝土固脚，固脚深0.8 m，宽0.4 m；护坡采用自锁式预制混凝土生态砖砌块，坡比为1∶2.0，生态砖护坡厚0.15 m，护坡顶布置混凝土压顶，压顶厚0.2 m，宽0.4 m。三种方案选择的材料(如表1)需要生态环保，同时需要满足安全的前提。因此，从多方面进行考虑，本次设计将对冲刷严重的凹岸迎流顶冲坍塌河岸段，采用抛石固脚结合干砌块石护坡。其他局部临近房屋及道路凹岸迎流顶冲段采用抛石固脚+浆砌石挡墙护岸[4]。

表1 护岸材料优缺点统计表

3.2 注意施工安全

安全自检是施工安全管理中重要的一部分，其贯穿于整个工程的施工期间，对施工的各个阶段进行安全管控。安全检查包含的内容很多，例如安全防护的设置是否到位，现场的作业环境是否符合规范，现场的施工人员是否佩戴安全帽等自我防护器具，施工过程中所使用的大型器械是否存在安全隐患等等。需要将安全检查细分到每一个设备、每一个人员，才能保证施工过程的安全。安全检查是管理中必不可少的步骤，但在现场施工时经常会遗漏安全检查。无论是管理制度的定期完善，还是就业人员是否经过安全培训、应急预案是否准备妥当，都没有得到应有的管理与检查，安全管理人员也没有对现场进行定时巡回，不能发现现场的不安全的行为操作并及时制止给予惩戒。安全管理重在预防，需要将一切安全隐患扼杀在摇篮之中。施工现场的危险源头主要分为两种，一种是不安全的行为，包括施工人员乱接电线，不佩戴安全帽，不规范施工等等；另一种则是不安全的状态，主要是针对使用的设备与材料，要求在每一次使用施工设备之前都需要对设备进行详细的安全检查，只有确保设备的安全，才能保障设备使用人员的安全，对于施工所用的材料更需要进行合理放置，易燃易爆炸的物品需要单独保管，避免造成意外。对于危险源需要进行严格的控制，最好在施工前就做好详细的把控方案，对于所有可能出现的安全问题做详细的分析，再根据危险的等级进行划分。还需要建立健全安全管理制度。首先在施工开始前需要制定详实的施工安全管理计划，合理规避安全隐患，在施工过程中，要安排专人进行定期安全检查，在施工结束后，对整个工程进行安全回顾，将此次经验应用于下次工程的安全防范之中。

4 结 论

本护岸工程在整个河道治理工作中具有不可替代的意义，通过分析其施工组织设计、环境保护设计以及护坡、护脚、断面设计与探究护岸工程在选择护岸型式以及施工安全，护岸工程将会获得更好的建设效果。