府谷县东门湾堤防工程建设方案探析_张海军.pdf

第卷第期水 利 科 学 与 寒 区 工 程 ，年月 ，张海军府谷县东门湾堤防工程建设方案探析水利科学与寒区工程，（）：府谷县东门湾堤防工程建设方案探析张海军（府谷县应急救援保障中心，陕西 榆林 ）摘要：为了确保府谷县东门湾堤防工程顺利建设，在分析河道现状和存在问题的基础上，对堤防工程的防洪标准、布局、纵横断面、挡墙形式、堤顶道路等进行了探讨和比较，提出堤防挡土墙采用直立式浆砌石型式，为黄河上的堤防工程建设提供了借鉴。关键词：堤防；直立式浆砌石挡土墙；府谷县；黄河中图分类号：文献标志码：文章编号：（）收稿日期：作者简介：张海军（），男，陕西府谷人，工程师，主要从事防汛抗旱和水利水保工作。：。概况黄河由东北向西南流经府谷县个乡（镇），经王家墩乡白云乡村出境，县内流程 。黄河天桥水电站以下是上宽下窄，河谷最宽处 ，最窄处 ，洪水期最大流量可达 ；府谷县天桥东门弯保护工程位于黄河府保段右岸，没有设防，一到洪水期水流满槽，淹没滩地，造成两岸耕地坍塌，并危及沿河房屋及企业。为保护府谷县城安全，规划建设天桥电站下游堤防工程，这就需对防护工程建设方案进行探讨。河道现状及存在的问题 河道现状由于泥沙淤积，黄河府谷段河床是抬高 的，河槽变宽。黄河支流孤山川段入黄河口黄河上游 已 全 面 治 理，但 是 黄 河 天 桥 水 电 站 下 游 至东门湾段还没有治理，这不仅影响府谷县城的整体形象，而且对城区段已治理河堤工程、整个县城的防洪和用水安全都存在着巨大的威胁，为此，建设府谷县天桥东门段河堤工程是十分必要可行的。存在问题府谷县是暴雨多发区，沿线经常出现“大雨大灾、小雨小灾”的局面，常受山洪威胁。项目区为府谷县城和主要产粮区，岸坡为后期回填的未稳定土，沿河滩地不仅有水源地、企业，还有不少人口和居民住宅，且工程区处于黄河干流，水流流态复杂，对崖坡的冲刷破坏严重。由于无防护措施，沿河川台地、常遭受洪水淘刷或淹没，严重地威胁着岸边居民的生产生活安全，急需进行防洪治理。堤防建设方案 工程任务府谷县天桥东门湾保护工程主要任务是防洪减灾，合理利用河边滩地和保护水源安全，同时改善该区生态环境，在工程区内河岸形成良好的生态景观。堤防段总长 ，其中上段 ，下段 ，均为右岸单侧堤防。府谷县 城 共 有 人 口 万，常 住 人 口 万，年 大洪水其重现期在 左右，故确定府谷县天桥东门湾水源保护工程防洪标准为 一遇，洪峰流量为 。布置方案为了尽快形成一个完整的防洪体系，确保黄河干流府保段右岸防洪安全，工程在布置时首先应满足整个河势的要求，上下游、左右岸统筹兼顾，尽量少占耕地，充分利用老崖和陡坎的地形进行布置。根据调查分析及地质查勘，防洪工程堤线布置按与已成建筑物间连接通畅圆滑，行洪水力条件较好的原则进行布置。其由上游向下游具体布置情况是：起点为天桥电站下游 ，接现状天然突坎，下至东门湾，也接天然节点。段堤防堤线均沿现状堤岸及天然岸坎布置，局部优化采用曲线平顺连接。由于府谷县城设在工程区右岸，土地珍贵。但是，堤距窄，堤防高，工程投资大；堤距窄，水流流速大，对堤防冲刷能力强，则堤防安全程度小，发生事故概率大，管理运行、岁 修 任 务 艰 巨，因 此 设 计 最 小 堤 距 为 。河道与堤防纵横断面根据河道纵坡设计堤防纵坡，基本保持堤防纵坡与河道纵坡一致。结合当地山石多、土地少的实际情况，堤防断面型式采用梯形断面、浆砌石重力式挡墙型式和坡式护岸型式。推荐堤防设计横断面 为 直 立 式 浆 砌 石 挡 墙，背 水 坡 坡 比 为 。挡墙设计 挡墙高度确定项目区多年汛期平均最大风速为，鉴于堤顶超高及弯道水流横向超高均不大，且工程治理范围有限、弯道相连，经分析并结合下游已建堤防经验，确定堤顶超高统一按考虑。经测量，结合堤防基础埋置的不同深度情况，设置了 水文断面，各段堤防设计高度见表。表挡墙高度计算水文断面水面高程超高墙顶高程河道现状基础高程墙底高程挡墙高度断面 断面 断面 断面 断面 断面 断面 断面 断面 断面 断面 断面 由表可看出，挡墙高为 ，基础埋置深度和堤顶超高均满足要求，因此，综合确定本次堤防高度计算按 高度分别进行计算。挡墙断面型式结合治理段地形及府保河县城段已建工程经验，为了尽可能地少占耕地面积，该治理段采用浆砌石挡墙。拟选择的挡土墙型式主要有：仰斜式浆砌石挡土墙、直立式浆砌石挡土墙、扶臂式钢筋混凝土挡土墙、格宾重力式挡墙种型式。各挡土墙优缺点：（）直立式砌浆石挡土墙是靠墙体本身重量平衡外力以满足稳定要求，挡墙断面大，材料耗费相对较多。但直立式挡墙可以就地取材，构造简单，施工方便。（）仰斜式挡土墙适合于高度较大的挡土墙（一般）。当挡土墙后填土很高，采用墙身俯斜，依靠自身重力，可降低土压力，增加抗倾力矩，从而减少挡土墙用料，通常采用浆砌石或混凝土建造，但施工期应加强管理，确保墙后填土的压实质量及墙前址脚的稳定。（）扶臂式钢筋混凝土挡土墙属于轻型钢筋混凝土结构，是在悬臂钢筋混凝土挡墙基础上为了减少底板内力而增加扶壁结构，从而减少底板设计尺寸，其稳定性还是主要依靠底板以上填土及底板的宽度来保证。对于高挡土墙，为了满足挡土墙的整体稳定及底部结构要求，施工时挖、填方量大，夯实难度高，造价相对较高。墙体均为立模现浇，施工较复杂。（）格宾重力式挡土墙是通过墙体自身重量来维持挡墙在土压力下的稳定。格宾挡墙为柔性结构，适应变形能力较强，整体性较差，墙体断面大，材料耗费较多。但其施工方便，进度快，工期短，生态效果好。进行堤防断面型式比较时，在满足墙身强度、整体稳定的情况下，尽量减小设计断面，采用廉价材料，本着安全、经济、合理的原则确定挡土墙的断面型式。结合工程实际，现对以上种挡墙的优缺点进行了详细分析比较，结果见表。横断面型式的确定从表可以看出，仰斜式挡墙单米造价最低，地基应力较小。直立式浆砌石挡土墙，基地应力水 利 科 学 与 寒 区 工 程第卷表挡土墙典型断面计算成果汇总（墙高 ）挡墙型式计算结果抗滑稳定验算抗倾稳定验算 平均 （）（）直接投资万元优缺点优点缺点直立式浆砌石挡墙 开挖 量 小，造 价较低，构造简单，施工方便基底应力大仰斜式浆砌石挡墙 开挖 量 小，造 价低，构 造 简 单，土压力小墙 后 填 土 不 易 压实，施工不便扶臂式混凝土挡墙 耐久性好开挖量大，施工复杂，造价高重力式格宾石笼挡墙 生态 效 果 好，适应变形能力较强，施工方便材料耗费较多，整体性较差大，造价较高。扶臂式挡墙虽然耐久性好，但该挡土墙耗钢量大，造价最高，而且墙体均为立模现浇，施工复杂。格宾重力式挡土墙生态效果好，但单米造价中等偏高，地基应力较大，材料耗费较多，整体性较差。本次从整体稳定、自身结构、经济合理性、施工条件以及增加城市可利用土地等多方面综合考虑，推荐采用直立式浆砌石挡墙方案。结合堤防断面型式和项目区实际，直立式浆砌石挡土墙具体尺寸为，墙顶宽度 ，临水侧为直立坡比、背水坡坡比为 ，堤顶道路宽度为 ，根 据 不 同 基 础 埋 深，挡 墙 高 度 为 。墙背填土对于无黏性土要求相对密度 不 低 于 ，黏 性 土 压 实 度 不 低于 。挡墙稳定分析本次设计挡土墙计算工况有施工完建期、洪水位降落期两种工况。地基应力验算应满足以下两个条件：地基平均应力小于地基容许承载力；地基应力不均匀系数小于容许值。根据规范规定，基底的最大压应力要小于地基的允许承载力，土基上的基底压应力最大值与最小值之比的允许值松软地基取 ，中等坚实地基宜取 ，坚实地基宜取 ，岩基上防洪墙基底不应出现拉应力。设计挡土墙墙背回填砂砾石（土），根据地质报告提供的回填料物理力学指标：土料湿容重 ，内 摩 擦 角 ，黏 聚 力 ；砂砾料湿容重 ，内摩擦角 ，黏聚力 。直立式挡墙稳定计算结果见表从表中可以看出，直立式挡土墙抗滑和抗倾性极高，安全稳定。表直立式挡墙稳定计算成果项目抗滑安全系数抗倾安全系数计算值规范值计算值规范值墙高 水位骤降期 运行工况 堤防基础设计堤防基础根据地质资料及堤线布置要求，堤基在测量现状水面处采用抛石基础、抛石护脚，堤基高于测量现状水面处采用开挖基础、抛石护脚，要求抛石基础及开挖砂砾石层堤基允许承载力为 。为避免由于地基沉陷引起墙身裂缝，沿防洪墙长度方向每 设置一道不均匀沉陷缝，缝宽，缝内填塞聚乙烯闭孔泡沫板，在挡墙平面位置和立面布置突变折点处应设沉陷缝。为降低挡墙后地下水位，减少静水压力，在挡墙上应设置排水孔。排水孔竖向和水平向间距均第期张海军府谷县东门湾堤防工程建设方案探析为 ，排水孔采用 管，并在墙后布设 土工布反滤。穿堤建筑物设计为解决低洼区排涝问题，借鉴已成排涝工程治理经验，按照分片排涝、等高截流的原则进行设计，根据洼地分布情况，总排涝面积按 考虑，排涝涵管直径为 ，为偏于安全起见，确定治理段设置排涝涵管根，分别布置在右岸右 、右 、右 （直径为 ）、右 、右 （直径为 ）和 右 处，涵 管 采 用 钢筋混凝土管，管底比降为，迎水坡涵管附近应预先存放封堵沙袋，在洪水上涨之前应对管口进行封堵，防止洪水倒灌。堤顶道路设计考虑到防汛抢险、巡堤交通及管理养护要求，同时结合工程治理段现有交通状况，本次设计除广佛集镇段由于堤防沿现状灌溉渠道布设，所以无条件布置堤顶道路外，其他各治理段沿堤防治理范围布置一条堤顶道路，道路宽为为 。本次设 计 路 面 采 用 厚 泥 结 石（除 堤 顶 宽 ），并设横向坡，由路面中心向两边倾斜。防汛道路总长 。路面与现状地面之间采用的边坡相接。结语经过分析探讨，府谷县天桥东门湾段规划建设堤防 ，堤顶超高取 ，挡土墙采用直立式浆砌石挡土墙形式，墙顶宽度 ，背水侧坡比为 ，临水坡直立。挡墙沿长度方向每 设置一道不均匀沉陷缝，在挡墙平面位置和立面布置突变折点处设置沉陷缝。为项目建设提供了科学依据。参考文献：齐小利黄河府谷天桥段防洪工程设计洪水分析陕西水利，（）：张卫平府谷县孤山川防洪工程建设方案初探陕西水利，（）：刘新起山区陡坎复杂地形桥梁基础作业平台施工技术研究公路，（）：水 利 科 学 与 寒 区 工 程第卷