尋烏縣水源鄉河道護岸工程設計與分析

賀傳鈺

（江西省贛州市尋烏縣水利局,江西 贛州 342200）

0 引言

山區河道多有縱坡大、流速快的特點,而河道的原生岸坡通常土體結構單一,生態脆弱,抗沖性差。在急流的沖擊下,原生河岸極易發生局部坍塌,長此以往可能誘發山體滑坡,對沿河村鎮和兩岸耕地的安全構成嚴重威脅[1-3]。護岸工程作為一種人為對河岸加以強化加固的手段,在維護河道岸坡穩定、減少山洪災害等方面發揮著重要作用[4]。不過我國部分山區在進行護岸治理時,存在只以固岸泄洪為目的不顧整體環境生態協調的問題,嚴重影響了河岸帶生態系統的穩定,導致河岸帶生物多樣性退化,甚至于完全喪失[1,4,5]。因此,設計和比選出一套兼顧安全、生態和經濟的護岸方案對保護流域居民生命財產安全、促進流域地區經濟健康發展以及維護河岸帶生態系統穩定均存在重要意義。本文以贛州市尋烏縣水源鄉綜合治理工程的河道護岸工程為研究背景,從可靠性、工程布置合理性、生態性和經濟性四個維度對護岸方案進行綜合分析,比選最優的幾種類型,并結合河岸特點設計護岸斷面型式,最后根據各段河道之間的差異進行細化的針對性設計。

1 項目概況

1.1 工程概況

尋烏縣水源鄉河道綜合治理工程位于江西省贛州市尋烏縣,工程區域內涉及水源鄉一個鄉鎮,包括水源鄉的載下等沿河重要村莊及大面積耕地,保護人口0.38萬人,保護耕地0.99萬畝。本工程擬綜合治理河道總長為8.471 km,其中主流為尋烏水水源鄉段,長7.498 km,起始于太湖水庫溢洪道出口處,終止于袁屋村大橋；支流為登豆嶺河,長0.973 km,起始于老屋村老屋橋處,終止于與水口廟小橋處。河道岸坡設計對迎流頂沖凹岸段進行重點加固,加固總長達5.754 km,其中主流加固5.481 km,登豆嶺河加固0.273 km。

1.2 工程河道現狀

工程所在區域受尋烏水和太湖水庫洪水威脅,極易形成洪澇災害。擬整治的尋烏縣水源鄉段尋烏水及支流登豆嶺河現狀河道彎曲,岸線曲折,坡降較陡,河道寬窄不一,主河槽寬10 m～40 m,斷面不規則；岸坡及坡腳幾乎處于無防護狀態,部分岸坡長年受洪水沖刷已發生崩塌；上游局部河段淤積形成心灘,使河道縮窄,嚴重影響泄洪能力,導致汛期暴雨時期,洪水時常難以及時排出。

1.3 岸坡現存問題

本護案工程區內河道分別為尋烏水和登豆嶺河,岸坡土質情況：上部出露地層為重砂壤土、下部為砂（卵）石組成,多呈松散～稍密狀,下伏基巖為強～弱風化黑云母花崗巖。河岸部分岸坡長年受水流沖刷,局部已呈直立狀,存在坍塌隱患；部分岸坡處于迎流頂沖段,受流水沖擊動量較大,坡腳掏空嚴重,已見坍塌現象,穩定性差。沿河的主要保護對象為果園基地、大棚蔬菜基地、鄉村道路、村莊。

2 護岸方案比選

本工程根據河道兩岸地形條件和類似工程經驗,設計4種河道護岸方案：拋石固腳+干砌塊石護坡（方案一）、C20砼趾墻+C15預制塊護坡（方案二）、C20砼趾墻+干砌塊石護坡（方案三）、C20砼趾墻+草皮護坡（方案四）。方案將主要從結構可靠性、工程布置合理性、生態性和經濟性四個準則進行綜合評價以上四種方案,比選出最佳方案。

根據已有文獻[5]以及工程經驗,以上四個準則的重要程度排序為：結構可靠性＞工程布置合理性＞經濟性＞材料生態性。以上排序具有一定合理性,但本工程基于生態考慮,認為選材的生態性會間接影響之后河岸帶的生物多樣性和生態穩定性,所以相應的給材料生態性賦予了更高的重要性?；诒竟こ痰闹匾潭扰判驗椋航Y構可靠性＞工程布置合理性＞材料生態性＞經濟性。結構可靠性、工程布置合理性、生態性和經濟性四個準則的權重分別為：0.32,0.28,0.23,0.17。

若以2 m高岸坡加固為例,計算各護岸方案每延米的投資見表1。

表1 護岸型式投資比較表

從表1可知,站在經濟性的角度給四種方案排序,則方案一＞方案二＞方案四＞方案三。

其他準則由專家按程度進行打分,分值越高表示越優秀,四個方案在四個準則上的細化評分以及用各方案在各準則所得的分值乘以準則相應的權重得到的總評分見表2。

表2 各方案綜合評價分值

由表2可以看出,方案三和方案四是最優的兩個方案,故將選作為本工程的主要護岸方案。

3 護岸型式斷面設計

采用C20砼趾墻+干砌塊石護坡和C20砼趾墻+草皮護坡兩種型式的具體斷面設計如下。

3.1 C20砼趾墻+干砌塊石護坡

岸坡下部采用C20砼趾墻,擋墻頂寬0.5 m,背水坡坡比為1∶0.4,迎水坡坡比為1∶1.0；擋墻基礎厚0.6 m,基礎頂面高程與設計河床底高程相同,新建趾墻每隔10 m設置沉降縫,縫寬20 mm,采用聚乙烯閉孔泡沫板填縫,趾墻高0.6 m；擋墻以上采用干砌塊石護坡與岸頂銜接,護坡坡比為1∶2.0,干砌塊石厚0.4 m,下鋪砂礫石墊層厚0.15 m,坡頂設1.0 m寬干砌石壓頂。具體斷面設計見圖1。

圖1 C20砼趾墻+干砌塊石護坡斷面圖

3.2 C20砼趾墻+草皮護坡

岸坡下部采用C20砼趾墻,擋墻頂寬0.5 m,背水坡坡比為1:-0.2,迎水坡坡比為1∶0.5；擋墻基礎厚0.6 m,基礎頂面高程與設計河床底高程相同；擋墻基礎頂面以上0.5 m,每隔1.0 m設置一排排水管,排水管采用DN50PVC管,排水管橫向間距2.0 m,呈梅花型布置,排水管墻后進口設置土工布包砂礫石反濾包,直徑0.3 m；新建擋墻每隔10 m設置沉降縫,縫寬20 mm,采用聚乙烯閉孔泡沫板填縫。擋墻高度根據岸坡高度及地形條件確定,應不低于對岸灘岸岸頂高程。具體斷面設計見圖2。

圖2 C20砼趾墻+草皮護坡斷面圖

4 工程護岸針對性設計

挑取存在問題的河岸段進行護岸處置。優選排名前二的方案,護岸型式總體設計思路為：對沖刷嚴重的迎流頂沖凹岸段,采用C20砼趾墻+干砌塊石護坡；其他局部臨近房屋及道路凹岸迎流頂沖段采用C20砼趾墻+草皮護坡；此外,分析每個河段的特殊性,有針對性的增加或替換更適合的護岸方法。

（1）尋烏水水源鄉段左岸

1）K0+000～0+875,保護對象為果園基地,現狀岸坡相對較陡,坡腳掏空嚴重,受水流沖刷嚴重。根據現場實際地形情況,設計對該段岸坡采用C20砼趾墻+干砌塊石+草皮護坡護岸。

2）K1+250～2+500,保護對象為大棚蔬菜基地、鄉村道路,為迎流頂沖凹岸段,現狀岸坡相對較緩,局部岸坡坍塌較嚴重。對該段岸坡采用C20砼趾墻+草皮護坡進行護岸。

3）K2+500～3+585,保護對象為鄉村道路,為迎流頂沖凹岸段,現狀岸坡相對較緩,局部岸坡坍塌較嚴重。設計對該段岸坡采用C20砼趾墻+草皮護坡進行護坡。

4）K4+385～K4+770,位于鄉鎮重點打造段,按照建設秀美鄉村要求的,設計采用C20砼趾墻+干砌塊石+草皮護坡加設游步道。

（2）尋烏水水源鄉段右岸

1）K0+100～1+220,保護對象為大棚蔬菜基地、鄉村道路,為迎流頂沖凹岸段,局部岸坡坍塌較嚴重。設計對該段岸坡采用C20砼趾墻+干砌塊石+草皮護坡。

2）K1+220～2+720,保護對象為大棚蔬菜基地,處于迎流頂沖凹岸段,現狀局部岸坡相對較陡、坍塌較嚴重。設計對該段岸坡采用C20砼趾墻+干砌塊石+草皮護坡進行護坡。

3）K2+720～3+585,保護對象為村莊、鄉村道路,處于迎流頂沖凹岸段,現狀局部岸坡相對較陡、岸坡坍塌較嚴重。設計對該段岸坡采用C20砼趾墻+草皮護坡進行護坡。

4）K3+685～K4+385：位于鄉鎮重點打造段,為滿足秀美鄉村建設要求,設計采用C20砼趾墻+干砌塊石+草皮護坡加設游步道。

（3）登豆嶺河

Z0+850～Z0+973左岸,處于迎流頂沖凹岸段,現狀局部岸坡相對較陡坡、坍塌較嚴重。設計對該段岸坡采用C20砼趾墻+草皮護坡進行護坡。Z0+000～Z0+150段右岸,現狀岸坡受水流沖刷,局部呈直立狀,且坡內有大棚蔬菜基地,受季節洪水影響,岸坡存在坍塌。根據現場實際地形情況,設計對該段岸坡采用C20砼趾墻+干砌塊石+草皮護坡。

5 總結

本文護岸設計考慮了安全和經濟需求,特別注重生態需求。按四準則進行綜合比選,經斷面型式設計和細化調整后的護岸方案,在實際施用中穩固可靠且生態影響小,能夠很好地滿足各方需求。