【導(dǎo)讀】沙河城區(qū)段綜合治理工程。河南華北水利水電勘察設(shè)計(jì)有限公司。趙國(guó)建劉春江胡建軍

　　

【正文】 。 河道壅水影響分析 天然狀態(tài)下河道寬闊，但河床灘大不平整，經(jīng)過(guò)興建堤防、整治河床，改變了河道泄流條件，需推算整治前后河道水面線(xiàn)，分析工程實(shí)施后對(duì)河道上游水位影響情況，從而采用補(bǔ)償措施，消除防洪不利影響。壅水影響包括兩個(gè)方面：現(xiàn)狀防洪 20 標(biāo)準(zhǔn) Qp=20%=2310m3/s 及 50 年一遇設(shè)計(jì)洪水 5140m3/s 情況下對(duì)整治段上游河道水位壅高及壅長(zhǎng)值。 河道經(jīng)過(guò)整治，河底總趨勢(shì)降低約 30— 40cm，河道斷面規(guī)則，經(jīng)計(jì)算：鐵路橋處 5 年一遇過(guò)流 2310m3/s 情況下水位壅高 ，對(duì)上游影響長(zhǎng)度 ； 50 年一遇過(guò)流量 5140m3/s 情況下水位壅高 ，對(duì)上游影響長(zhǎng)度 ，故對(duì)整治段上游 范圍堤防加高 ，不降低河道現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)。 21 5 工程設(shè)計(jì) 右岸堤線(xiàn)以上下游橋臺(tái)為起止點(diǎn)，沿現(xiàn)狀河坎布置。左岸堤線(xiàn)上游以鐵路橋臺(tái)為起點(diǎn)沿現(xiàn)有河坎布設(shè)至三里河，左岸總趨勢(shì)總為平滑曲線(xiàn)，三里河口處于曲線(xiàn)中間，過(guò)三里河后按堤距 650m 控制平行右岸布設(shè)，在公路橋前以平順曲線(xiàn)連接至橋臺(tái)。為使該河段形成經(jīng)常水面，美化環(huán)境，調(diào)節(jié) 小氣候，給群眾提供一個(gè)游玩休憩場(chǎng)所，在樁號(hào) 3＋ 000（右堤樁號(hào)）處修建一級(jí)橡膠壩，在 5＋ 000 處修建二級(jí)橡膠壩，在左堤 4+990~5+269 段設(shè)中心島一座，處設(shè)在左堤 1+740 處設(shè)一座進(jìn)水閘引外河水入內(nèi)河、 4+955 處設(shè)一座退水閘退內(nèi)水入外河。 根據(jù)該整治段上下游鐵路橋和公路橋均已存在的現(xiàn)狀，此次整治對(duì)兩橋附近現(xiàn)狀堤線(xiàn)不做改變，對(duì)橋孔過(guò)流寬度不做改變，僅在原堤防基礎(chǔ)上加高至設(shè)計(jì)堤頂高程，結(jié)合水面線(xiàn)推求及堤線(xiàn)平順連接需要，漸變段連接長(zhǎng)度擬定為 1450 米。為不影響過(guò)流面積，在增設(shè)中心島段將左岸堤防適當(dāng)北移，為了 保持兩橋現(xiàn)狀，在橋梁影響范圍內(nèi)堤防不進(jìn)行護(hù)砌，僅對(duì)其加高至設(shè)計(jì)堤頂高程，以防水流漫溢。 表 51 河床整平土方計(jì)算表 斷面 樁號(hào) 計(jì)算平 均高程 整治 高程 開(kāi)挖 深度 回填 深度 斷面 寬度 挖方 填方 余方 外運(yùn) m m m m m m m m 0+000 900 198000 0 0+400 758 276670 0 0+900 590 109800 0 1+400 540 162020 0 1+900 540 66000 0 2+400 540 165000 0 2+900 540 132020 0 3+400 540 0 57000 22 9 3+900 540 0 15000 4+400 540 24000 0 4+900 590 0 32500 5+156 700 0 45500 合計(jì)（ m3） 1133470 150000 983470 由于原河道水流散亂，主流蜿蜒，通過(guò)興建堤防束水入槽，需對(duì)河床進(jìn)行整治，挖高填低，保持上下游銜接平順，河道開(kāi)闊，泄流通暢。根據(jù)現(xiàn)有河道斷面結(jié)合堤線(xiàn)布置，設(shè)計(jì)河寬 650～ 900m，比降 1/600，河底高程 ～ ，共需河床土方平整 萬(wàn) m3，土方開(kāi)挖外運(yùn) 萬(wàn) m3。 堤身斷面型式比選 根據(jù)河道水流特性及地質(zhì)情況，結(jié)合開(kāi)發(fā)目標(biāo)，擬定三種斷面進(jìn)行比選。 方案一：右岸堤身采用河床開(kāi)挖砂土填筑，外邊坡（迎水側(cè)） 1： ，內(nèi)邊坡（背水側(cè)） 1： ，堤頂寬 ，外邊坡采用預(yù)制六邊形混凝土塊護(hù)砌，坡腳采用漿砌石齒墻防沖。左岸堤身亦采用河床開(kāi)挖砂土填筑，外邊坡 1： ，內(nèi)邊坡 1：，外邊坡采用預(yù)制六邊形混凝土塊護(hù)砌 ，坡腳采用漿砌石齒墻防沖。堤頂寬，上設(shè)綠化帶和硬化人行道。內(nèi)邊坡采用草皮護(hù)坡，距堤頂 設(shè)交通道，交通道寬 ，采用混凝土路面。 方案二：右岸同方案一。左岸堤身采用河床開(kāi)挖砂土填筑，外邊坡 1： ，內(nèi)邊坡 1： ，外邊坡在堤頂以下 ～ 處設(shè)親水平臺(tái)，平臺(tái)寬 ，平臺(tái)以下采用預(yù)制六邊形混凝土塊護(hù)砌，坡腳采用漿砌石齒墻防沖，以上采用混凝土格柵護(hù)坡，格柵內(nèi)植草皮。堤頂及內(nèi)坡同方案一。 方案三：左岸堤身采用河床開(kāi)挖砂土填筑，內(nèi)外邊坡均為 1： ，外邊坡在堤頂以下 ～ 處設(shè)親水平臺(tái)，平臺(tái)寬 ，平臺(tái)以下采用防洪墻型式，防洪墻臨水側(cè)用粗料石錯(cuò)落堆砌，背水側(cè)采用塊石砌筑。以上采用混凝土或漿砌砌石格柵護(hù)坡，格柵內(nèi)植草皮。堤頂及內(nèi)坡同方案一。右岸外邊坡（迎水側(cè)）設(shè)馬道，寬 米，高程同左岸一致，馬道以下采用預(yù)制六邊形混凝土塊護(hù)砌，以上護(hù)砌型式同 23 左岸。 綜合比較，方案三在滿(mǎn)足防洪及交通前提下整加了親水平臺(tái)，并且護(hù)岸型式新穎，體現(xiàn)現(xiàn)代水利特征，故選取方案三做為推薦護(hù)岸型式。 堤坡穩(wěn)定計(jì)算 堤防為砂土填筑，邊坡穩(wěn)定按非粘性土計(jì)算，公式如下： K=Wcosα *tgβ /(Wsinα )= tgβ /tgα 式中 K—— 計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； [K]—— 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)， ； W—— 堤坡土體重量， kN； α —— 堤坡與水平面夾角，度； β —— 回填砂土內(nèi)摩擦角，度。 經(jīng)計(jì)算， K＝ [K]＝ ，堤坡抗滑穩(wěn)定滿(mǎn)足規(guī)范要求。 護(hù)岸設(shè)計(jì) 根據(jù)所選堤身結(jié)構(gòu)，右岸外邊坡（臨水側(cè)）采用預(yù)制六邊形混凝土護(hù)砌，內(nèi)邊坡（背水側(cè)）為草皮護(hù)坡。左岸為復(fù)式斷面，外邊坡臺(tái)地以下采用復(fù)合式擋土墻護(hù)岸，臺(tái)地以上采用預(yù)制混凝土格柵護(hù)坡，格柵內(nèi)植草皮。 (1)混凝土護(hù)坡 厚度計(jì)算 t=η H(rL/(rbrBm)) 式中 t—— 混凝土護(hù)面板厚度， m； η —— 系數(shù)； H—— 計(jì)算波高， m； r—— 水容重， kN/m3； L—— 波長(zhǎng)， m。 rb—— 混凝土容重， kN/m3； B—— 沿斜坡方向長(zhǎng)度， m； m—— 斜坡坡率，度。 經(jīng)計(jì)算， t＝ ，護(hù)坡厚度采用 。 (2)坡腳沖刷深度計(jì)算 HB=HP+[(VCP/V 允 )N1] 式中 HB—— 局部沖刷深度， m； 24 HP—— 沖刷處水深， m； VCP—— 平均流速， m/s； V 允 —— 河床面上允許不沖流速， m/s； n—— 與防 護(hù)岸坡在平面上形狀有關(guān)系數(shù)。 經(jīng)計(jì)算， t＝ ，基礎(chǔ)埋深采用 。 (3)擋土墻穩(wěn)定計(jì)算 主要對(duì)擋土墻進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算。 K＝∑ M 抗 /∑ M 傾 式中 K—— 抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)； ∑ M 抗 —— 抗傾覆力矩， ； ∑ M 傾 —— 傾覆力矩， 。 經(jīng)計(jì)算， K＝ [K]＝ ，滿(mǎn)足規(guī)范要求。 (4)堤身結(jié)構(gòu) 左岸：堤身采用砂土填筑，表層需用砂土和粘性土拌和料回填，以利于草皮生長(zhǎng)，回填厚度 ，拌和比例初擬砂土 30％、粘土 70％，在施工中需做土工試驗(yàn)合理確定拌和比例，較大幅度減小粘 土膨脹率?；靥钌巴料鄬?duì)密度不小于 ，粘土壓實(shí)度不小于 。內(nèi)外邊坡比均為 1： ，外坡堤頂以下 ～ 設(shè)親水平臺(tái)，平臺(tái)寬 ，平臺(tái)高程結(jié)合橡膠壩布置確定，上設(shè)華圃及人行道，平臺(tái)以下為 漿砌石復(fù)式防洪墻，防洪墻深入河床以下 以防沖刷，平臺(tái)以上為坡式護(hù)岸，采用 C15混凝土或漿砌砌石格柵護(hù)砌，格柵內(nèi)植草皮。堤頂寬 ，在堤沿設(shè)城墻狀防浪墻，墻高 ，為磚砌結(jié)構(gòu)，依墻設(shè) 寬人行道，堤頂中間部分為 4m寬人行道，并作防汛之用，兩側(cè)為綠化帶，植垂柳 及各種景觀(guān)植物，堤內(nèi)坡比 1： ，采用草皮護(hù)坡，堤頂以下 設(shè)交通道路，路寬 ，為C20 混凝土路面，下設(shè) 厚碎石墊層。 右岸：堤身采用砂土填筑，表層仍用砂土和粘性土拌和料回填，以利于草皮生長(zhǎng)，回填厚度 ，砂土和粘性土拌和料各項(xiàng)指標(biāo)要求同左岸。外邊坡馬道上下坡比均為 1： ，采用 厚 C20混凝土框格和 厚 漿砌石襯砌，護(hù)坡每隔 設(shè)一道伸縮縫，縫寬 ，內(nèi)嵌瀝青砂板。坡腳為 漿砌石齒墻，頂寬 ，底寬 ，高 。齒墻每隔 設(shè)一道伸縮縫。內(nèi)邊坡（背水側(cè)）坡比 1： ，采用草皮護(hù)坡。 25 中心島設(shè)計(jì) 根據(jù)有關(guān)規(guī)劃要求，在老公路橋上游河道中心線(xiàn)位置布置一座中心島，中心島形狀設(shè)計(jì)為船形，頂部長(zhǎng) 650m，寬 36m，頂部高程與同河道段面的兩岸堤頂高程相同，其中，島上游樁號(hào) 4+990，頂部高程 ，下游樁號(hào) 5+269，頂部高程 。 中心島采用砂土填筑，表層需用砂土和粘性土拌和料回填，以利于草皮生長(zhǎng)，回填厚度 ，拌和比例初擬砂土 30％、粘土 70％，回填砂土相對(duì)密度不 小于 ，粘土壓實(shí)度不小于 。中心心島四周邊坡斷面型式與相同位置河道左岸堤防斷面，在河道常水位處設(shè)親水平臺(tái)，平臺(tái)寬 ，平臺(tái)上下坡比均為 1： ，平臺(tái)以下為 漿砌石復(fù)式防洪墻，防洪墻深入河床以下 以防沖刷，平臺(tái)以上為坡式護(hù)岸，采用 C15 混凝土或漿砌砌石格柵護(hù)砌，格柵內(nèi)植草皮。 工程范圍內(nèi)主要建筑物：兩級(jí)橡膠壩、兩座涵閘、一座橋梁。建筑物放在二期工程中實(shí)施，故在此僅作簡(jiǎn)要敘述，將其特征參數(shù)列出。 一級(jí)橡膠壩：位于樁號(hào) 3+000（左堤樁號(hào)），壩長(zhǎng) 650m，壩底板高程為 ，壩頂高程為 ，壩高 ，底板高出河床 ，洄水長(zhǎng)度 1980m。 二級(jí)橡膠壩：位于樁號(hào) 5+000（左堤樁號(hào)），壩長(zhǎng) 726m，壩底板高程為 ，壩頂高程為 ，壩高 ，底板高出河床 ，洄水長(zhǎng)度 2020m，和一級(jí)壩水位相銜接。 本次規(guī)劃時(shí)也考慮了建一級(jí)及二級(jí)橡膠壩方案比較：如果建一級(jí)橡膠壩，為了保持較遠(yuǎn)的洄水長(zhǎng)度，二級(jí)壩壩頂高程為 ，壩高為 6m，此處堤頂高程為，二級(jí)壩方案堤頂高程為 ，一級(jí) 壩方案比二級(jí)壩方案堤高增加 ，填方量及護(hù)堤工程增加較多，投資也大幅度增加，且目前在砂基河道上建 6m 高橡膠壩技術(shù)并不成熟，而 3m 左右高的橡膠壩技術(shù)成熟，單位投資也較合理，運(yùn)行管理方便，利于防洪。因此推薦二級(jí)橡膠壩方案。 進(jìn)水閘：為涵洞式，滿(mǎn)足內(nèi)河引水要求，包括進(jìn)口段、閘室段、洞身段和出口段，進(jìn)口位于外河側(cè)，閘室設(shè)在進(jìn)口，閘孔凈尺寸 。 退水閘：為涵洞式，滿(mǎn)足內(nèi)河退水要求，閘孔凈尺寸 ，進(jìn)口位于內(nèi)河側(cè)，閘室設(shè)在出口。 橋梁：為左岸堤下公路穿三里河所設(shè)，橋總長(zhǎng) ，單跨跨度 ，共 26 六跨，橋?qū)?。上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。 27 6 施工組織設(shè)計(jì) 對(duì)外交通：項(xiàng)目臨近魯山縣城，距城區(qū) ，治理河段上下游均有公路通至工地，交通便利。 供水供電：沙河常年不斷流，水資源豐富，施工及生活用水可就近解決，施工用電可從縣城引進(jìn)。 建筑材料：河道內(nèi)卵石及砂料豐富，級(jí)配均勻，經(jīng)篩分后可用于工程建設(shè)，其他建筑材料可從縣城購(gòu)買(mǎi)。 氣候條件：工程所在地域氣候溫和，四季分明，多年平均氣溫 176。 C，年內(nèi)降雨多集中在 6～ 9 月份，因而施工安排在非汛期。 堤防工程安排在枯水季節(jié)施工，河床以上受洪水影響很小，但基礎(chǔ)在河床 以下，須填筑圍堰。圍堰選擇土石圍堰，梯形斷面，內(nèi)外邊坡 1： ，臨水側(cè)坡面鋪設(shè)厚塑料膜上壓砂土袋做為防滲層?；娱_(kāi)挖后隔一段距離設(shè)集水井，用潛水泵集中抽排。 基礎(chǔ)開(kāi)挖 防洪墻及護(hù)坡齒墻埋置較深，其基礎(chǔ)宜開(kāi)挖成梯形斷面，開(kāi)挖邊坡不宜太陡，清基范圍應(yīng)超出設(shè)計(jì)邊線(xiàn) 。如果基礎(chǔ)透水性強(qiáng)，需在基礎(chǔ)輪廓線(xiàn)外側(cè)設(shè)排水明溝，并設(shè)集水井集中抽排，在施工過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行經(jīng) 常性排水。 土砂方回填 修筑堤防所需進(jìn)行回填時(shí)，應(yīng)將接觸面表層淤泥、腐殖土、雜草、泥炭及雜物清除干凈，并需分層回填夯實(shí)，回填砂土相對(duì)密度不小于 。 所有開(kāi)挖、清除出來(lái)的料物廢渣均應(yīng)運(yùn)到指定場(chǎng)地堆放，如砂土料質(zhì)量不符合要求，不得與筑堤土料混雜。 鋪料時(shí)應(yīng)控制鋪土厚度及粒徑，施工控制尺寸一般應(yīng)通過(guò)壓實(shí)試驗(yàn)確定，在無(wú)試驗(yàn)資料情況下，確定采用履帶式拖拉機(jī)壓實(shí)，鋪料厚度不超過(guò) ，土塊最大粒徑不超過(guò) 。當(dāng)靠邊坡鋪土?xí)r，應(yīng)超出設(shè)計(jì)邊線(xiàn) 。 施工作業(yè)面應(yīng)加強(qiáng)統(tǒng)一管理，作業(yè)面 必須做到統(tǒng)一鋪土、統(tǒng)一碾壓，并應(yīng)預(yù)備 28 足夠的平土員和平土機(jī)具平整作業(yè)面，嚴(yán)禁出現(xiàn)界溝，每個(gè)分段作業(yè)面長(zhǎng)度不應(yīng)小于 。 分段填筑時(shí)，各段應(yīng)設(shè)立標(biāo)志，以防漏壓、欠壓，上下層分段位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。采用履帶式拖拉機(jī)機(jī)械壓實(shí)，拖拉機(jī)的行走方向應(yīng)平行堤軸線(xiàn)，分段、分片碾壓時(shí)，相鄰兩工作面碾跡的搭接寬度：當(dāng)平行堤軸線(xiàn)方向時(shí)為 、垂直堤軸線(xiàn)方向時(shí)為 ，對(duì)機(jī)械碾壓不到的死角，應(yīng)輔以夯具進(jìn)行夯實(shí)。履帶拖拉機(jī)采用進(jìn)退錯(cuò)距法壓實(shí)工藝，碾跡套壓寬度 。采用人工夯實(shí)時(shí)，應(yīng)采用連環(huán)套打法夯實(shí)，夯壓夯 1/3，行 壓夯 1/3；分段分片夯壓時(shí)，夯跡搭接寬度 。堤身全斷面填筑完畢時(shí)，應(yīng)削坡清理拍打平實(shí)。 堤身分段施工及堤身與其他土坡相接時(shí)，垂直堤軸線(xiàn)方向的接縫，應(yīng)以不陡于1： 3 斜坡相接。 雨季施工：下雨前及時(shí)壓實(shí)作業(yè)面表層松土，并把作業(yè)面做成中央凸起向兩側(cè)微傾，以利雨水排放。下雨時(shí)或在雨后不得踐踏堤面，禁止車(chē)輛通行，雨后填筑面經(jīng)晾曬處理后方可施工。 砌石工程 漿砌石采用座漿砌筑的方法，要求塊石新鮮、無(wú)風(fēng)化、堅(jiān)硬、密實(shí)，最薄厚度不小于 ，塊石表面干凈無(wú)雜物。對(duì)于土質(zhì)地基，砌筑前應(yīng)先將地基夯實(shí)，并在地基面上鋪一層 3～ 5cm 厚的稠砂漿，然后再安放石塊，砌筑時(shí)應(yīng)保證坐漿飽滿(mǎn)，填搗密實(shí)，表面平整。工程完工后，須經(jīng)常灑水養(yǎng)護(hù)，在砌體未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 70%