中小河流丹水出口段治理设计探讨

覃莲超，翁朝晖，陈馥芳，石春阳

（1.湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北 武汉 430070；2.宜昌清江水利电力勘察设计院，湖北 长阳 443500）

中小河流具有局部暴雨强度大、洪水突发性强、涨势猛、洪峰流量大、预报预防难度大、发生频率高等特点，而且河流防洪标准低，投入严重不足，受灾损失大[1]，下文针对中小河流存在的主要问题和面临形势，提出其在治理设计中需要注意的几个问题，并以丹水出口段治理设计为例进行探讨，以供中小河流治理设计参考。

1 中小河流治理设计重点

在中小河流治理设计中，尤其要注意护岸设计及冲刷设计。护岸工程原则上应采取平顺护岸形式[2]，并与周围环境相协调，安全实用，便于维护，生态亲水，应避免对河道自然面貌和生态环境的破坏，达到建设生态河流治理效果[3]。护岸型式宜优先选用坡式护岸，受地形条件或两岸建筑物限制时可采用墙式护岸。冲刷设计应根据河势水流条件在考虑冲刷深度后进行设计。

丹水出口段位于高坝洲库尾清江左岸，属丹水防护工程，该防护工程目的在于将丹水上游来水在周家榜与潘家堂之间截断，由原排洪沟扩挖为撇洪渠汇入清江，总长580.0 m，桩号K0+000～K0+580.0 m，目前进口处底板高程81.7 m，出口处底板高程77.1 m，尾坎高程78.5 m。治理前，丹水出口段撇洪渠左右岸岸坡均出现不同程度的崩塌、裂缝、底板断裂，渠道底部也遭到冲刷破坏，危害着两岸人民生命财产安全。

2 存在问题及分析

2.1 存在问题

1）岸坡破坏

岸坡崩塌破坏主要是潘家堂变形体，此变形体位于出口段右岸、潘家堂桥下游，距离潘家堂桥头约60.0 m，对应明渠桩号K0+240～K0+300 m，变形体前缘已经发生冲刷、变形垮塌，垮塌部位高程79.0～94.0 m，体积约200 m3。地表裂缝连续，喷护混凝土破裂严重，经坡面探槽揭示，喷护混凝土整体脱空向下错落，变形范围前缘高程79.0 m，后缘顶部高程104.0 m，总体坡度约43°，厚度一般4.0～6.0 m，投影面积约900.0 m2，体积约4 000 m3。

2）渠道底部冲刷破坏

桩号K0+150～K0+200 m，渠道混凝土底板破损呈块状，完全裂解破坏；桩号K0+200～K0+240 m，左半边混凝土底板整体破坏，宽8.0～9.0 m，显示被水流冲刷带走。

2.2 破坏原因分析

潘家堂变形体破坏与渠底破坏之间相互影响，潘家堂处岸坡由断层破碎带岩体构成，岩体强度低，同时受断层F1 和Tf1 影响，岸坡缓慢蠕变过程中造成渠道挤压破坏[4]，再加上渠道过水冲刷掏蚀影响，渠道底板被冲刷破坏，而且岸坡逐步扩展发生较大范围的脱坡变形破坏。如若渠道底板和岸坡不做处理，长期运行存在安全隐患。

3 治理设计

3.1 治理设计思路

丹水出口段因岸坡破坏是由岩体变形造成的，设计时需考虑既对岸坡进行防护，又要防止变形体进一步变形，因此，此次设计考虑垮塌段右岸采用钢筋混凝土挡墙并在渠道内设计地梁，在地梁中部设1道连接梁，对岸设置连续挡墙，使左右岸连同地梁形成一整体，使变形体岸坡处钢筋混凝土挡墙与地梁相互牵制，形成一更稳定的结构，从而保证潘家堂的稳定，确保丹水出口段岸坡的稳定。

渠道底板因变形体挤压并遭到冲刷破坏，防止冲刷只能对底板进行防护，此次设计结合地梁新建混凝土渠道底板。

3.2 治理设计方案

对潘家堂变形体，河道桩号K0+240～K0+300 m 范围内渠道钢筋混凝土底板下层设置地梁，间距5.0 m，共计13 根，地梁之间仅在中部设1 道连接梁。地梁及连接梁尺寸均为1.0×1.0 m，材料为钢筋混凝土。底板设间排距2.0 m、长度5.0 m、直径108 mm 的梅花形空心花管。地梁左岸坡脚处河道桩号K0+240～K0+300 m 设连续挡墙，挡墙墙背竖直，高2.0 m，底板高程处宽2.0 m。右岸加固部分进行一级削坡处理后，先喷10 cm 厚C20混凝土，在上部设间排距为2.0 m、长15.0 m（需贯穿F1 断层）、直径108 mm 的梅花形空心花管，然后进行高压注浆；考虑施工期的安全，下部设间排距为2.0 m、长5.0 m、直径57 mm 的梅花形空心花管，然后进行高压注浆，待各级削坡处理完成后，再进行C25 钢筋混凝土挡墙[5,6]砌筑，空心花管焊接直径25 mm 钢筋，与C25 钢筋混凝土挡墙外层钢筋网连接。设计平面布置如图1 所示。

图1 治理设计平面图（高程单位，m；尺寸单位，mm）

已垮塌部分钢筋混凝土挡墙墙顶高程90.0 m，顶宽2.0 m，趾板宽1.0 m，墙面边坡1∶0.69，墙背1∶0.25，底面设置8°仰角。未垮塌部分挡墙墙顶高程90.0 m，顶宽1.0 m，趾板宽1.0 m，墙面边坡1∶1.12，墙背1∶0.5，底面设置8°仰角。护坡区挡墙墙顶高程90.0 m，顶宽1.0 m，趾板宽1.0 m，墙面边坡1∶0.69，墙背1∶0.5，底面设置8°仰角。护坡区至上游加固区，下游加固区以下为过渡区与上下游平顺衔接。在渠道底部和地梁上修建0.2 m 厚混凝土底板防冲。

设计方案右岸新护边坡通过抗滑稳定计算，所有工况均能满足规范要求[7]。

4 结语

岸坡的防护及河道的防冲是中小河流治理设计中非常重要的两部分，因此，根据工程特点及实际情况对丹水出口段岸坡及河道冲刷进行了治理设计与施工。治理后，高家堰镇遭遇了一场特大暴雨，据宜昌水文资料记载，魏家洲12 h 降雨量228 mm，其中6 h 降雨量达199 mm。强降雨导致山洪暴发，河水暴涨，据水文部门统计，丹水流域高家堰站出现1962 年建站以来实测最高水位17.51 m，超设防2.51 m。丹水出口段虽遭遇特大洪水，但潘家堂变形体治理后丝毫没有受到洪水影响，保存完好，此次治理达到了设计目的，取得了较好的治理效果。