白山市汤河水毁修复工程探讨

2023-01-12孙鹤超

城市建设理论研究（电子版） 2022年35期

关键词：西川挡土墙挡墙

孙鹤超

吉林省同欣原项目管理有限公司吉林长春 130000

白山市江源区汤河湾沟镇西川村段水毁修复工程的主要任务是对汤河湾沟镇西川村段水毁岸坡进行恢复重建，提高挡墙的防洪抗灾能力，保护该段沿岸550亩农田，保证当地村民的正常生产、生活。

1 工程概况

项目区位于吉林省白山市江源区湾沟镇西川村东南部汤河左岸，工程区中心地理位置坐标为东经127°00′49.85″，北纬42°01′35.40″。

工程建设主要针对西川村段河道左岸进行水毁修复建设。现状河道左侧护岸为主管部门于2007年农发资金修建，形式为浆砌石重力式挡土墙，河道左岸涉及耕地约550亩。现挡墙倒塌约200m（L0+800～L1+000），剩余未倒塌段挡墙均破损严重，挡墙砂浆含量较少，块石缝隙过大，墙体稳定受到较大影响，该工程段基本失去防洪抗冲能力。

2 水文

2.1 流域概况

汤河为头道松花江一级支流，汤河发源于白山市江源区湾沟镇西北大四方顶子山东麓，自西流向东，在抚松县大营乡汤河口子屯汇入头道松花江。全流域集水面积603km2，河道长度为72.9km，河道平均比降为4.0‰。

2.2 气象

汤河流域地处中纬度欧亚大陆东缘，在西伯利亚大陆气团控制下，气候寒冷，日平均气温低于零度的时间一般从11月的上旬开始，到翌年的3月下旬，长达五个月之久。本次设计气象特征值统计以靖宇气象站为代表站进行特征值统计，本流域内多年平均降水量为771.3mm，其中6-9月降雨量为542.3mm，占全年降水量的70.3%；多年平均蒸发量为1109.7mm（φ=20cm），多年平均气温为3.0℃，极端最高气温为34.5℃，发生在1999年7月。历年极端最低气温为-42.2℃，发生在1956年12月10日。多年平均风速为3.8m/s，离你那最大风速为24m/s，风向为W，发生在1957年4月26日。多年平均日照时数为2412h。

2.3 洪水

本工程洪水主要是由暴雨造成，而且大暴雨主要集中在7、8月份，其中降雨量约占全年降水量的50%，每年7、8月份也是发生大洪水的主要季节。由于该流域地处长白山区，河道两岸为高山，河槽为U型河槽，洪水过程涨落急剧，具有峰高量大集中等特点，洪峰持续时间一般在3-6小时。设计流量由地区综合线查算。

表1 设计流量成果表

2.4 泥沙

项目区下游断面以上流域多年平均悬移质输沙模数50t/km2，考虑汤河流域中上游段植被较好，推移质输沙量按悬移质输沙量的10%计。项目区多年平均输沙总量为1.48万t。

2.5 冰情

据现场冰情调查，汤河冬季完全封冻，封冻期流量稳定，最早初冰日期为11月15日，最晚终冰日期为4月18日，稳定封冻天数为130天左右，一般冰厚在（30～50）cm之间。

3 工程地质

项目区河道沿线地貌类型按其成因及形态特征，地貌类型主要为漫滩阶地。

漫滩、阶地分布于河道两岸，地势较为平坦，微向河床倾斜，两岸表部为0.9m～2.1m的含砾粘土，下部为卵砾石层，揭露厚度一般2.0m～4.2m。洪水期河道冲刷严重，河道现有挡土墙均冲刷破坏严重，局部坍塌。

工程区地层岩性较简单，主要为第四系全新统冲积堆积的含砾粘土及卵砾石层，基岩为泥岩，现分述如下：

含砾粘土①：主要分布于阶地及漫滩表部，灰黄色，以湿，可塑。其中砾粒占23.5%，砂占14.8%，粘粉粒占59.7%。表部含较多的植物根系。厚度一般0.9m～2.1m。

卵砾石②：灰黄色，饱和，密实，级配不均匀，成分以灰岩、安山岩、花岗岩等为主，砾石直径一般3cm～6cm；卵石最大直径可达30cm。其中卵石占41.6%，砾粒占32.0%，砂粒22.7%，粘粉粒占3.7%。砂卵砾石中值粒径13.5mm。

泥岩③：灰绿色，局部为紫红色，钻孔揭露为强风化状态，岩心多呈碎块状。

表2 物理力学指标建议值表

根据中国季节性冻土标准冻深曲线，工程区标准冻深为1.6m。

本工程建议将重建挡土墙基础坐在卵砾石层上，承载力满足要求，无沉陷稳定及滑动稳定问题，基础深度应深置于最大冲刷深度以下（建议不小于1m）。保证建筑物运行安全。

4 工程建设的必要性及可行性

4.1 工程建设的必要性

汤河湾沟镇西川村段左岸有大量农田，为了促进当地农业的发展，保证农田稳步增收，当地自2000年后陆续对该段河道岸坡进行了护岸工程建设。汤河属于山区河流，汛期洪水汇流时间短、流速大，长期淘蚀挡墙基础，导致该段河道挡墙基础裸露在外，同时，由于常年洪水的冲刷，河道水位变动区多处墙体出现裂缝、块石松动等问题，墙体存在较大的安全隐患。2018年7月5日汤河流域短时间内发生大量降水，上游洪水迅速汇流并流经西川村段，大水漫过墙顶，多处墙体被直接冲毁，墙后耕地发生洪涝灾害，靠近河岸地势较低的旱田受洪灾影响较大。如再次发生洪水墙体有继续倒塌的可能，墙后耕地也将发生大面积洪涝灾害。

4.2 工程建设的可行性

恢复挡墙防洪能力，降低洪涝灾害，减少水土流失，有利于创造稳产农田，效益显著，符合当地社会经济发展要求。

工程建设为农民的安全生产提供了有力保障，是关乎民生的项目，有利于社会稳定。

5 工程规模

本工程范围为：西川村段上游起始于2014年农发项目修建挡墙末端（L1+107），下游终至西川村东侧交通桥（L0+000）。

工程主要包括：工程建设总长度1107m，其中左岸建设长度1107m（西川村段），在L0+005和L0+807分别设置DN1000mm排水涵管。

本工程以恢复原有岸坡为主，岸线遵循原设计岸线布设，要有利于行洪，方便管理，不改变原有水流方向，弯道处尽量以圆弧平顺过渡。

6 工程设计标准

根据《防洪标准》[1]、《水利水电工程等级划分及洪水标准》[2]以及《堤防工程设计规范》[3]中有关规定，确定设计洪水标准为10年一遇，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。

7 设计计算

7.1 水面线计算

根据《水力计算手册》[4]第八章“河道的水力计算”，水面计算得基本方程采用如下方程：

项目区地处汤河中上游，断面控制面积269km2，本次水面线推求，水面线起始断面为汤河西川村交通桥上游L0+000断面，起推水位675.97m，十年一遇洪水设计流量为224m3/s，本次通过测量中提供的断面资料及选取的参数推出该断面十年一遇洪水位。

表3 汤河河道水面线推求成果（P=10%）

推求水面线的河道糙率采用综合糙率值为0.034，河道比降取为10‰。

7.2 墙顶超高计算

计算公式如下：

墙顶超高=波浪爬高+风壅高度+安全加高

表4 堤防超高计算成果表

根据计算得知，本次墙顶超高取0.6m。

7.3 挡墙稳定计算

计算断面：选定岸坡典型断面为左岸桩号L0+624作为计算断面。

计算方法：采用理正挡土墙稳定计算程序进行电算。

表5 计算成果表

7.4 冲刷深度计算

平顺段护岸冲刷深度可采用《堤防工程设计规范》中顺坝及平顺护岸冲刷深度计算：

经计算平顺段护岸水平最大冲刷深度为1.17m，平均冲刷深度为0.67m。当地冻土层深1.6m，最终确定挡土墙基础深1.6m。

8 建设方案

西川村段水毁修复工程（L0+000～L1+107）采用重力式浆砌石挡土墙结构型式，挡墙顶宽0.5m，迎水侧直立，背水侧坡比为1:0.5，背水侧墙踵高0.5m、宽0.5m，迎水侧墙趾高0.5m，宽0.5m。挡墙底铺设10cm厚素混凝土垫层，为提高工程的抗冲能力，在墙体迎水侧设置素混凝土贴面，，贴面顶高程为河底以上1.0m，贴面混凝土顶宽0.5m，迎、背水侧均为直立。挡墙顶设置宽0.5m、厚0.15m素混凝土压顶。挡墙设计河底以上0.7m处设置DN80mmPVC排水管，排水管水平间距2.0m，排水管挡墙背水侧管口采用无纺布包裹砂砾料封堵。并在L0+005和L0+807分别设置DN1000mm混凝土排水涵管，涵管出口设置铸铁拍门，以防止河水倒灌。

工程结构所用混凝土标号为C25F200，垫层混凝土标号为C15，砂浆标号采用M10。

透水料填筑标准为相对密度不小于0.60。黏性土填筑标准为压实度不小于0.91。