魏 澤

（阿克蘇地區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，新疆 阿克蘇 843000）

阿克蘇市良種場(chǎng)庫(kù)庫(kù)瓦什防洪工程橫斷面設(shè)計(jì)

魏 澤

（阿克蘇地區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，新疆 阿克蘇 843000）

在進(jìn)行阿克蘇市良種場(chǎng)庫(kù)庫(kù)瓦什防洪工程橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮土的滲透變形判別、管涌允許水力比降，并且應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)實(shí)用、因地制宜、就地取材的原則，并應(yīng)滿足防汛和管理要求、河道泄洪要求，保證水流暢通、水面平順銜接等。筆者根據(jù)防洪工程實(shí)際并結(jié)合自己多年工作經(jīng)驗(yàn)，從上述幾個(gè)角度探討了防洪工程橫斷面的設(shè)計(jì)。

良種場(chǎng)；防洪工程；橫斷面；設(shè)計(jì)

1 概述

1.1 工程概況

阿克蘇市良種場(chǎng)庫(kù)庫(kù)瓦什防洪工程位于良種場(chǎng)境內(nèi)，阿克蘇河流域上游河段，距阿克蘇市8km，地貌上處于南天山山地與塔里木盆地北西緣交合處。測(cè)區(qū)地勢(shì)總的輪廓是北高南低，高處為中、低山丘陵，低處為阿克蘇河沖洪積平原。本工程設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，通過(guò)水文分析可知，工程場(chǎng)址設(shè)計(jì)洪峰流量為2471m3/s。

本工程的建設(shè)任務(wù)是在滿足河道行洪斷面面積的基礎(chǔ)上，沿現(xiàn)狀河坎或已建土堤通過(guò)局部的裁彎取直，重新布置并新建永久性防洪工程，新建防洪堤3.70km，從根本上解決洪水對(duì)該段河道左岸阿克蘇市良種場(chǎng)耕地、居民及基礎(chǔ)設(shè)施的威脅，減輕沿岸居民及管理單位的防洪負(fù)擔(dān)，同時(shí)最大限度的減少該段河道水土流失現(xiàn)象。

1.2 設(shè)計(jì)洪水位的確定

本工程設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為 20年一遇，通過(guò)水文分析可知，工程場(chǎng)址設(shè)計(jì)洪峰流量為 2471m3/s。按照各設(shè)計(jì)斷面水位～流量關(guān)系，各斷面在設(shè)計(jì)洪水流量為2471m3/s時(shí)所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)洪水位高程見表1。

表1 各斷面設(shè)計(jì)洪水位統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查的洪水位高程及現(xiàn)有堤防高程等各方面因素，經(jīng)綜合考慮分析，擬定本工程堤防設(shè)計(jì)水面線起點(diǎn)及終點(diǎn)高程分別為：1076.35m和1072.65m，其設(shè)計(jì)縱坡為1/1000。

2 防洪工程橫斷面設(shè)計(jì)

2.1 橫斷面設(shè)計(jì)考慮的因素

2.1.1 土的滲透變形判別

防洪工程基礎(chǔ)巖土主要為級(jí)配不良礫。根據(jù)地基土的顆分曲線判定，級(jí)配不良礫為不均勻系數(shù)大于5的不連續(xù)級(jí)配土，對(duì)于不均勻系數(shù)大于5的不連續(xù)級(jí)配土采用下列方法判定滲透穩(wěn)定：

Pc≥35%為流土；

25%≤Pc＜35%為過(guò)度型；

Pc＜25%為管涌。（適用于不均勻系數(shù)大于5，不連續(xù)級(jí)配土）

下面對(duì)基礎(chǔ)巖土進(jìn)行滲透穩(wěn)定評(píng)價(jià)：

Pc值對(duì)應(yīng)的粒徑，查地基土的顆分曲線求得：

級(jí)配不良礫：

故而，基礎(chǔ)卵石混合土、級(jí)配不良礫的滲透破壞形式為管涌。

2.1.2 管涌允許水力比降計(jì)算

管涌臨界水力比降采用公式：

安全系數(shù)取值為 2。級(jí)配不良礫： d5= 0.50mm，d20=3.20mm，n=0.18，Gs=2.70。

經(jīng)計(jì)算，

通過(guò)計(jì)算基礎(chǔ)滲透破壞形式為管涌，建議堤后基礎(chǔ)浸潤(rùn)線允許逸出比降為0.19，進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮上述參數(shù)。此外堤身結(jié)構(gòu)應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)實(shí)用、因地制宜、就地取材的原則，并應(yīng)滿足防汛和管理要求；滿足河道泄洪要求，水流暢通、水面平順銜接。

2.2 橫斷面結(jié)構(gòu)型式選擇

本工程堤防橫斷面擬采用梯形斷面，筑堤材料的選擇按照就地取材的原則，堤身采用砂卵礫石填筑，砂卵礫石土堤填筑相對(duì)密度要求不小于0.75。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-2013）要求，工程級(jí)別為3級(jí)及以下堤防的堤頂寬度不宜小于3m，考慮今后運(yùn)行管理的要求，本工程堤頂寬度擬定為4m寬。

通過(guò)許多已建工程的設(shè)計(jì)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本區(qū)域常用的堤防型式有兩種，分別是斜插板基礎(chǔ)型式和重力式擋土墻基礎(chǔ)型式。因重力式擋土墻基礎(chǔ)型式土方的開挖量較大，同時(shí)耗費(fèi)混凝土量較大，考慮到盡量節(jié)省工程資金，因而本工程的堤防橫斷面型式擬定為斜插板基礎(chǔ)型式。

在選定采用斜插板基礎(chǔ)型式后，按照基礎(chǔ)底部護(hù)砌材料不同及基礎(chǔ)下深深度不同，本工程擬定了三種方案進(jìn)行比選。

2.2.1 方案一：混凝土斜插板基礎(chǔ)+塊石格賓籠水平鋪蓋

堤防迎水面為現(xiàn)澆C20混凝土板襯砌，其中設(shè)計(jì)水面線以上采用15cm厚現(xiàn)澆C20混凝土板，設(shè)計(jì)水面線以下采用20cm厚現(xiàn)澆C20混凝土板，邊坡系數(shù)均為1∶1.75，混凝土斜插板底部為0.50m× 0.60m的C20混凝土阻滑墻，阻滑墻頂部設(shè)0.50m厚，7.50～11.50m長(zhǎng)的塊石格賓籠鋪蓋（其中1.50m作為混凝土斜插板根部鋪蓋），并在塊石格賓籠下鋪設(shè)無(wú)紡布一層?；靥罡叱桃韵禄炷列辈灏寤A(chǔ)總下深為3.00m。其設(shè)計(jì)橫斷面見圖1。

2.2.2 方案二：混凝土斜插板基礎(chǔ)+拋石護(hù)砌

堤防迎水面為現(xiàn)澆C20混凝土板襯砌，其中設(shè)計(jì)水面線以上采用15cm厚現(xiàn)澆C20混凝土板，設(shè)計(jì)水面線以下采用20cm厚現(xiàn)澆C20混凝土板，邊坡系數(shù)均為1∶1.75，混凝土斜插板底部為0.50m× 0.60m的C20混凝土阻滑墻。并在現(xiàn)澆C20混凝土板襯砌上設(shè)置2.00～3.50m厚的拋石護(hù)砌，拋石護(hù)砌頂部護(hù)至設(shè)計(jì)水面線以下0.50m，外邊坡系數(shù)1∶1.75?；靥罡叱桃韵禄炷列辈灏寤A(chǔ)總下深為3.00m。其設(shè)計(jì)橫斷面見圖2。

2.2.3 方案三：混凝土斜插板基礎(chǔ)

堤防迎水面為現(xiàn)澆C20混凝土板襯砌，其中設(shè)計(jì)水面線以上采用15cm厚現(xiàn)澆C20混凝土板，設(shè)計(jì)水面線以下采用20cm厚現(xiàn)澆C20混凝土板，邊坡系數(shù)均為1∶1.75，混凝土斜插板底部為0.50m× 0.60m的C20混凝土阻滑墻。回填高程以下混凝土斜插板基礎(chǔ)總下深為5.00～7.00m。其設(shè)計(jì)橫斷面見圖3。

2.3 橫斷面型式方案比較

根據(jù)以上三種橫斷面設(shè)計(jì)方案的描述，通過(guò)堤防的穩(wěn)定性及整體性、抗沖刷性、施工難易程度及經(jīng)濟(jì)合理性等各方面的綜合比較，來(lái)確定適合本工程實(shí)際情況的橫斷面方案。

設(shè)計(jì)橫斷面方案比較過(guò)程見表2。

圖1 方案一：混凝土斜插板基礎(chǔ)+塊石格賓籠水平鋪蓋

圖2 方案二：混凝土斜插板基礎(chǔ)+拋石護(hù)砌

圖3 方案三：混凝土斜插板基礎(chǔ)

對(duì)“混凝土斜插板基礎(chǔ)+塊石格賓籠水平鋪蓋”、“混凝土斜插板基礎(chǔ) +拋石護(hù)砌”及“混凝土斜插板基礎(chǔ)”三種橫斷面設(shè)計(jì)方案的各方面進(jìn)行綜合比較：方案一、三的整體性、穩(wěn)定性及抗沖刷性能均較好；方案一施工進(jìn)度較慢，但質(zhì)量易于控制，方案二施工質(zhì)量難以把握，方案三施工難度較大；方案一、三的運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單且費(fèi)用較低，方案二運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較大；在經(jīng)濟(jì)合理性上方案一最為經(jīng)濟(jì)。

綜合以上各方面因素，本工程擬定選用方案一（“混凝土斜插板基礎(chǔ) +塊石格賓籠水平鋪蓋”方案）作為本工程的堤防橫斷面型式。

表2 堤防設(shè)計(jì)橫斷面型式方案比選

3 結(jié)束語(yǔ)

防洪工程屬于社會(huì)公益事業(yè)范疇，無(wú)財(cái)務(wù)收益，而橫斷面數(shù)據(jù)是水利工程建設(shè)的主要成果資料，橫斷面數(shù)據(jù)收集與處理是橫斷面設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容，橫斷面設(shè)計(jì)直接關(guān)系到防洪工程的整體效益。在本防洪工程三個(gè)方案的比選過(guò)程中，筆者主要從堤防整體性、基礎(chǔ)穩(wěn)定性、抗沖刷性能、施工難易程度及運(yùn)行管理維護(hù)等方面進(jìn)行了橫斷面方案的比較，最終選定了混凝土斜插板基礎(chǔ)+塊石格賓籠水平鋪蓋的方案，對(duì)于類似工程具有一定借鑒意義，本工程唯一的不足之處是尚未采用先進(jìn)的軟件繪制并自動(dòng)生成斷面數(shù)據(jù)和斷面圖，大大增加了橫斷面數(shù)據(jù)收集及整理過(guò)程中的工作量。

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TV87

B

1672-2469（2017）02-0133-04

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.02.040

2016-05-24

魏 澤（1984年—），男，工程師。