某河道堤型的分析设计

◎白文龙 深圳市深水水务咨询有限公司

河道堤型设计不但关系到堤岸的稳固性和安全性，也对生态环境保护有十分重要的影响。无论是堤型的设计，还是堤线及建筑物布置，抑或是堤防断面设计，都需要因地制宜、就地取材、新老兼顾，全面保证设计和施工的合理性和科学性，这样才能够提升河道堤型设计的质量。

1.堤型设计原则

堤防标准断面型式的选择和设计需要结合施工地点的特点，同时遵循就地取材原则。施工单位要充分考虑施工堤段的地理位置，合理评估筑堤的材料，在堤坝地质条件上做针对性设置。同时，施工也要综合考虑水流和风浪的特征，综合评估施工条件，并充分考虑成本要求，选择经济性强、施工条件好的模式，综合确定。具体遵循以下原则：（1）堤防的河段设计时，堤身断面形式尽量利用原有堤身或者基础的断面结构，少拆或不拆，同时兼顾加固加高后堤身和堤基的稳定要求。（2）根据不同堤段的具体情况，因地制宜地选择适合当地的筑堤材料、堤身断面型式及防渗体设计；岸坡设计注重与周围自然景观协调。（3）堤身断面形式应简洁、自然，充分考虑施工条件，满足运用和管理要求。（4）在全面保障堤身断面结构安全性的基础上，充分考虑经济条件，并立足当地具体的情况，灵活应用新的技术手段和新材料、新工艺，尽量采用生态堤防。

2.堤型比选

堤岸断面型式一定要符合施工地点的地形和地质条件，同时在用地范围许可的基础上，探索生态复式断面的应用可行性方案。施工单位要在河道两侧设置防汛绿道和绿化带，同时为了提升景观的效果，完善亲水平台和亲水园路，通过路堤结合的施工方案来达到美化环境的目的，根据要求和本工程的实际情况，此次河道断面设计考虑以下四种类型进行比选：

2.1 斜坡式断面

斜坡式断面分为一级、两级或多级斜坡，结合现有需要，尽量选用稳定型植草护坡方式。此种断面堤岸结构更为简单，施工难度小，这也能够有效控制单位堤段的造价。同时，此种断面有更强的亲水性能，自然生态性极佳，能够形成非常好的景观效果。但从具体表现来看，此种方式也存在占地面积大的缺点，因此往往只能够应用于两岸场地宽阔、征地较容易的堤段。

2.2 岸墙式生态断面

堤顶高程以下至护脚均采用斜坡式生态挡墙断面，坡度以1:0.75～1:1为宜。在系统探索和试验评估后，目前市面上主要有格宾石笼、互扣生态袋、生态型护土砖等类型。从实际表现来看，岸墙式生态截面具有可拆迁的优点，便于维护和更换，且占地面积小。同时，相较于传统模式，岸墙式生态断面的结构更为合理，其极大地降低了墙基的应力作用，据此有效减少了岸墙式挡墙对基础的依赖程度。在这种情况下，暗墙式生态断面具备了传统挡墙不能够在迎水面墙身上直接构建生态植物的特点，从而极大地补足了直墙式挡墙的缺点。对于该方案而言，其更适用于两岸地相对狭窄的区域、征地较困难的堤段以及桥梁上下游连接段。

图1 堤线布置方案一河道断面图

图2 堤线布置方案二河道断面图

表1 堤线布置方案比较表

2.3 复式堤断面

复式堤断面结合了斜坡式断面及岸墙式断面的优点，通过在某一高程设置二级平台，有效保障堤岸结构的亲水性能。同时，在二级平台上，施工单位可以配套建设草皮，起到良好的绿色作用，以此来进一步提升亲水性和生态性，这样一来，堤岸周边也能够为当地提供休闲娱乐场所，满足人们同水环境的良好互动。从实际表现来看，此方案适用于征地拆迁难度适中的地段。

2.4 钢筋砼类悬臂式或扶壁式挡墙、浆砌石重力式挡土墙断面

这种断面在迎水侧基本上都是直立面，具有更好的整体性结构，且稳定性更强，能够更好地适应场地，能够应用于多种河道上。但是从实际应用的情况来看，此种方式的缺点也十分明显，施工往往需要宽度极大的场地，且开挖的深度十分大，因此容易产生大量的土方。同时，此种模式对于地基承载力的要求非常严格，也正因为如此，施工场地具有极强的人工痕迹，即便施工单位可能通过设置外挂花槽来进行装饰，但总体上亲水性非常差，同生态河涌治理理念大相径庭。对于此方案而言，其更适用于两岸场地狭小的区域，尤其是用地紧张的地带，选择此种施工模式最佳。

另外，对于工程横断面设计，主要应用多样性更强的复合断面类型，并充分结合过洪能力、岸坡稳定、现场条件等因素进行局部调整。同时，此种断面型式施工会相应地形成深潭与浅滩交错的布局，因此可以用来设置湿地保护区，能够为鸟类、两栖动物和昆虫提供非常好的生活环境。

3.堤线及建筑物布置原则

本工程内容主要是堤防建筑物，堤线和建筑物的布置遵循“堤岸加固与河道疏浚相结合，工程措施与非工程措施相结合，河道治理与综合利用相结合”的原则，坚持人与自然和谐共处，兼顾生态保护和景观环境、市政工程建设需要，结合本工程的特点布置。

3.1 控制建设用地及河道治理范围在规划红线范围内

根据当地的规划及建设指导意见，要求河道整治建设范围必须按照规划许可的红线范围内。本工程总体范围严格按照红线范围进行布置，与城市总体规划协调，服从城市总体规划。

3.2 控制堤距，以满足河道行洪要求

堤线布置应同河道的流向相适应，尽量少占河道滩地，控制堤距以满足过洪宽度要求。同时，堤线应力求平顺、连接平缓，不采用折线。河道底部宽度控制不小于35m，并根据河道用地情况，尽量拓宽河道宽度，扩大行洪能力。

3.3 充分利用河道现有护岸加固达标，降低工程投资

堤线布置应尽量利用现有护岸，尽可能避开软弱和强透水地基，以减少堤防土方挖填和堤基处理工程量。

3.4 少占田地、房屋，节省征地及拆迁费用

堤线布置应少占田地，并尽可能布置在房屋拆迁少的地带，节省征地及拆迁费用，降低施工难度同时亦利于防汛抢险和工程管理。

图3 堤防断面图

3.5 将堤防布置与城市品位提升、环境改善相结合

突出城市堤防新概念，将堤防设计一次性达标，堤防建设考虑与防汛道路、景观工程等相结合，既保障防洪安全和水环境景观，又能堤路相通，满足防汛道路和城市交通协调、城市景观的要求。

4.堤线比选

根据该区控制性详细规划，本工程范围内的规划用地主要为河道蓝线内的水域及两岸的公园绿地。其中河道蓝线规划宽度从河口90m渐变至规划路40m，河道规划宽度均为40m。河道两岸为规划公园绿地，绿地宽度为30m～40m不等。针对本段河道的规划情况，本次河道整治提出以下两个堤线布置方案。

4.1 堤线方案一

河道蓝线方案。在河道蓝线范围内布置行洪断面及堤岸护岸、堤顶路等结构。规划河道断面采用梯形断面，底宽40m，边坡坡比为1:2。结合考虑满足过洪断面及堤顶结构布置的要求，因此采用断面型式为矩形断面，护岸结构为扶壁式钢筋砼挡墙，河道宽度40m，两岸堤顶布置栏杆、道路，每侧宽度为5m，总河道断面布置宽度为50m。河道断面见图1。

4.2 堤线方案二

河道绿化结合方案。将河道水域与两岸绿地一起综合整治，采用斜坡式断面，坡面根据不同频率水位布置相应的绿化及景观，打造一个安全、生态、亲水的城市河道景观带。河道底宽按照不小于40m并尽量拓宽河道形成景观水面，坡脚设置生态挡墙，坡面根据地形条件尽量设置缓坡，并布置绿化和景观设施，堤顶设置宽度4m～7m的防汛道路，同时兼做绿道。

综合考虑两个方案，推荐采用景观效果、生态性、亲水性更好的河道与两岸绿化结合的方案，整治范围为河道水域与两岸公园绿地统一考虑。

5.堤防断面设计

根据比选本工程堤防断面采用复式断面，坡脚设置生态砌块挡墙减小斜坡长度并防止冲刷，斜坡为1:2～1:7的缓坡，坡面根据冲刷程度和冲刷机率采取不同的护坡，生态砌块挡墙以上至5m高的坡面冲刷概率大，流速也较大，因此采用无砂砼护坡，表面覆盖种植土并植草绿化；上部坡面冲刷的概率和流速稍小，采用覆筋水保抗冲椰垫护坡，表面覆盖种植土并种植绿化。坡面设置亲水步道、园路、栈道平台等设施。根据《堤防工程设计规范》第7.4.1条规定“堤顶宽度应根据防汛、管理、施工、构造及其他要求确定，3级及以下堤防不宜小于3m。”，考虑防汛抢险及平时民众散步、骑行的需求，在堤顶设置宽度不小于4m～7m的防汛道路，同时兼做绿道。堤顶路面采用沥青路面。背水坡根据规划竖向标高，采用放坡衔接，如高差较大则修建C20砼挡墙护坡。

6.结语

根据人与自然协调发展的治水理念，工程设计充分考虑当地的自然生态发展需要，结合当地人文景观建设的客观要求，同时在全面勘察施工地的地形和地势等现状后，探讨更为合理的生态施工方案，充分保证堤防工程的防洪排涝作用，同时最大化提升其生态适应性，成为城市风貌的重要组成部分。同时，工程要同市政工程、城市交通道路、沿河公园、居住小区等统一规划，不管选择哪种方案，都需要全面保证河岸的安全性，起到最基本的防护作用，同时要为河岸、水体、土体生物、水生物提供一个合理的生存环境，能够形成良好的生态环境，实现彼此良性循环。只有这样，才能够真正实现河道堤防既安全又生态的新时期绿色堤防。