張蛟龍

(本溪市水利電力勘測設(shè)計有限責(zé)任公司，遼寧 本溪 117000)

1 工程總體布局

工程段現(xiàn)有岸坎為面板護(hù)坡，面板破損明顯，河道內(nèi)淤積嚴(yán)重，灘地雜草叢生。本次岸坡防護(hù)為利用河道清淤土方在原有岸坡上進(jìn)行培厚；在岸坡中設(shè)置馬道增加岸坡穩(wěn)定；馬道下岸坡建設(shè)生態(tài)硬化結(jié)合種植植物防護(hù)，以提高河岸的防沖抗沖能力；在馬道上岸坡種植植物防護(hù)；在岸頂種植喬木，形成有層次的植物生態(tài)景觀；在河道中新建谷坊攔砂蓄水，與生態(tài)護(hù)岸形成防洪、景觀、親水及休閑為一體的生態(tài)工程。

2 工程設(shè)計

2.1 工程型式

工程段現(xiàn)狀護(hù)岸型式為土堤，迎水側(cè)為面板護(hù)坡。該工程是根據(jù)現(xiàn)有護(hù)岸型式進(jìn)行護(hù)岸防護(hù)，在保留原有岸坡基礎(chǔ)上培土加固，并結(jié)合生態(tài)河道治理理念，在岸坡上種植生物護(hù)坡防護(hù)。擬選定2種方案，①護(hù)腳水平防護(hù)生態(tài)護(hù)坡復(fù)式斷面防護(hù)型式，②固濱籠生態(tài)護(hù)坡復(fù)式斷面防護(hù)型式，簡圖見圖1。

圖1 方案比選防護(hù)型式簡圖

2.1.1 護(hù)腳型式

綠濱墊護(hù)腳水平防護(hù)施工技術(shù)要求較低，施工工序少，所需勞動力少，開挖量少，排水要求低，占用土地多；固濱籠護(hù)腳防護(hù)施工技術(shù)要求較高，施工工序多，所需勞動力多，開挖量大，排水要求低，占用土地少。水平防護(hù)占用土地均為河灘地，且施工過程中開挖斷面小，對現(xiàn)狀岸坡沒有破壞；固濱籠護(hù)腳開挖斷面大，施工過程中對現(xiàn)狀岸坡破壞較大。

2.1.2 護(hù)坡型式

生態(tài)護(hù)坡應(yīng)選擇耐干旱、耐瘠薄、根系發(fā)達(dá)、覆蓋度好、易于成活、便于管理、兼顧景觀效果的植物，主要有草本植物、灌木、藤本植物以及喬木等。喬木栽植會提高坡面負(fù)載，增加土體下滑力和正滑力，在有風(fēng)的情況下，樹木把風(fēng)力轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛嫱屏?，造成坡面的失穩(wěn)和破壞；藤本植物主要用于堅硬的巖石護(hù)坡或土石混合護(hù)坡的綠化，是邊坡防護(hù)的特殊形式；草本植物種植方便簡單，且價格低廉。生長周期快，對防止土壤侵蝕效果較好；灌木具有良好的抗旱、保水、保土、防風(fēng)沙、降塵土、抗鹽堿等優(yōu)點，而且生長快、耐貧瘠、對土壤環(huán)境要求不高。結(jié)合本工程現(xiàn)有防護(hù)型式及生態(tài)治河理念，護(hù)腳加固選擇綠濱墊水平防護(hù)型式；馬道以下護(hù)坡硬性防護(hù)采用綠濱墊防護(hù)。岸坡生物護(hù)坡防護(hù)在馬道以上選擇種植草本植物，在馬到以下選擇種植灌木。

2.1.3 河道斷面型式

該工程河道內(nèi)斷面為主河槽與灘地相結(jié)合，采取主河槽清淤措施，對河道內(nèi)阻水灘地清除；河道灘地進(jìn)行高灘地平整及沙坑填埋。余土在兩岸護(hù)坡處培厚，對現(xiàn)狀岸坡起到穩(wěn)固作用。清淤后使主河槽位于河道中部，寬度為15-35m。

2.2 建筑物高程確定

2.2.1 岸頂高程確定

該工程為護(hù)岸加固，岸頂高程與現(xiàn)有岸頂高程一致。

2.2.2 灘地高程確定

灘地整平后高度按照谷坊回水高度確定，高度為1m。

2.2.3 馬道高程確定

馬道為護(hù)岸工程日常維護(hù)使用，兼顧城市居民休閑、親水作用。馬道高程確定原則為特征水位加安全超高。特征水位指南沙河汛期常水位，即汛期河道水位，根據(jù)現(xiàn)場踏勘調(diào)查，并結(jié)合統(tǒng)計資料，最終確定南沙河汛期常水位為1.5m，安全超高是考慮南沙河水受風(fēng)作用產(chǎn)生的波浪，若超高值選擇過大，則親水效果差，本次設(shè)計按0.5m取。最終確定馬道高程為高于設(shè)計河底2m處。

2.3 斷面設(shè)計

該工程護(hù)岸加固。斷面型式：采用護(hù)腳、馬道結(jié)合護(hù)坡的復(fù)式斷面型式。護(hù)腳采用綠濱墊水平防護(hù)，水平段在灘地上鋪設(shè)長度5m，護(hù)坡段沿1∶3坡比向上鋪設(shè)至馬道高程；在灘地以上1m高程處設(shè)置馬道，馬道上、下部位岸坡迎水坡比均為1∶3，馬道下在硬化防護(hù)岸坡上覆土種植紫穗槐，馬道上岸坡種植早熟禾；馬道總寬2.3m，以臨河側(cè)依次為0.15m×0.25m×0.99m(寬×高×長)路緣石、2m寬瀝青混凝土路面、0.15m×0.25m×0.99m(寬×高×長)路緣石，路緣石下設(shè)置0.1m厚混凝土墊層；馬道臨河設(shè)置警戒樁，警戒樁沿河間隔5m設(shè)置1處。

2.4 土堤穩(wěn)定計算

2.4.1 滲流穩(wěn)定計算

本次設(shè)計護(hù)岸形式為土堤，滲流穩(wěn)定計算過程如下：

1)計算基本數(shù)據(jù)

滲流計算根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定按照穩(wěn)定滲流進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)地質(zhì)勘測的試驗資料，確定填筑土料的設(shè)計基本數(shù)，具體指標(biāo)見表1。

表1 填筑土料設(shè)計指標(biāo)表

2)計算方法及計算程序

計算按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-2013)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，首先判定土的滲透變形類型，根據(jù)地質(zhì)條件和有關(guān)規(guī)范計算出土的滲透允許坡降；然后計算出各種可能的最不利工況的浸潤線、滲流等壓線等；最后計算出滲透坡降并判定滲流的穩(wěn)定性。

3)計算工況選取

根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-2013)對穩(wěn)定計算控制時期和運行條件的規(guī)定，選取如下計算工況：臨水側(cè)為設(shè)計洪水位，背水側(cè)為相應(yīng)水位。洪水降落時對臨水側(cè)堤坡不穩(wěn)定滲流。

4)計算斷面選取

采用典型斷面R0+000處斷面。

5)計算公式

護(hù)岸為透水堤基上的均質(zhì)土堤，工況(1)滲流計算采用《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-2013)附錄E.3計算公式，具體如下：

堤身、堤基單位寬度滲流量之和按下式計算：

(1)

式中：q為堤身、堤基單位寬度滲流量之和[m3/(s·m)]；qD為不透水地基上求得的相同排水形式的均質(zhì)土堤單位寬度滲流量[m3/(s·m)]；H1為上游水位，m；H2為下游水位，m；L為上游水位與上游堤坡交點距下游堤腳上游端部的水平距離，m；m1為上游坡坡率。

其中qD按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-2013)附錄E.2計算公式如下：

L1=L+△L

(2)

式中：qD為不透水地基上求得的相同排水形式的均質(zhì)土堤單位寬度滲流量，[m3/(s·m)]；k為堤身滲透系數(shù)，m/s；h0為下游出逸點高度，m；m2為下游坡坡率；△L為上游水位與堤身浸潤線延長線交點距上游水位與上游堤坡交點的水平距離，m；L1為滲流總長度，m；y為浸潤線上任意一點距下游堤腳的垂直高度，m；x為浸潤線上任意一點距出逸點的水平距離，m。

其他符號與前式相同。

特征水深和浸潤線按下式計算：

h0-H2=

(3)

工況(2)滲流計算采用《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-2013)計算公式，具體如下：

均質(zhì)土堤水位下降時浸潤線置按下式計算：

(4)

式中：H為降距，m；T為水位從初始位置至降落到堤腳或降落到最大降距所需的時間，s；T為計算時刻距始降時刻的時間間隔，s；he(t)和q(t)/k按下式聯(lián)合計算：

(5)

6)計算結(jié)果

對選取斷面計算出各種可能的最不利工況的出逸滲流坡降及穩(wěn)定性，計算成果見表2、圖2、圖3。

表2 土堤滲透穩(wěn)定計算成果表

圖2 工況(1)

圖3 工況(2)

2.4.2 土堤抗滑穩(wěn)定計算

本次設(shè)計土堤抗滑穩(wěn)定計算選取典型斷面仍為設(shè)計樁號R0+000處斷面，相關(guān)計算基本數(shù)據(jù)見表5-3，計算方法采用瑞典圓弧法進(jìn)行計算，公式如下：

(6)

式中：W為土條重量，kN；Q、V為水平和垂直地震慣性力，kN；μ為作用于土條底面的孔隙壓力，kN/m2；α為條塊重力線與通過此條塊底面中點的半徑之間的夾角，°；b為土條寬度，m；c′、φ′為土條底面的有效凝聚力，kN/m2和有效內(nèi)摩擦角，°；MC為水平地震慣性力對圓心的力矩，kN·m；R為圓弧半徑，m。

對選取斷面按穩(wěn)定滲流期和洪水位驟降期的計算成果見表3、圖4、圖5。

圖4 穩(wěn)定滲流期

圖5 洪水位驟降期

表3 土堤抗滑穩(wěn)定計算成果表

2.5 生態(tài)河道植物設(shè)計

2.5.1 生態(tài)工程布設(shè)原則

生態(tài)工程布設(shè)遵循以防洪、生態(tài)效益為主，兼顧經(jīng)濟(jì)效益。河流生態(tài)帶工程要在確保河道防洪安全的前提下，努力實現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會等多種效益的有機(jī)結(jié)合。因地制宜，分段施策，綜合治理，提出切實可行的治理典型模式。以河流、地域為單位，兼顧林業(yè)、畜牧業(yè)、農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等多種因素，構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理、效果明顯的生態(tài)防護(hù)體系。必要河段生態(tài)帶布置要與護(hù)岸工程有機(jī)結(jié)合，相互協(xié)調(diào)，形成統(tǒng)一整體。結(jié)合原地表植被及工程措施，合理選擇鄉(xiāng)土植物，合理布局栽植區(qū)域。吸取當(dāng)?shù)睾拥郎鷳B(tài)措施建設(shè)的成功經(jīng)驗，結(jié)合河道兩側(cè)植物生長的狀況，提出合理的治理模式。按照喬木、灌木和草植相結(jié)合的原則，統(tǒng)籌兼顧，形成綜合防護(hù)體系。

會展旅游業(yè)的發(fā)展對于成都來說，不僅促進(jìn)了城市經(jīng)濟(jì)的多元化發(fā)展，還大大解決了城市居民的就業(yè)問題，成為塑造城市形象的重要推動力，為成都市的核心競爭力的提升做出了巨大貢獻(xiàn)。成都市會展旅游業(yè)的發(fā)展不僅僅帶動了其自身的盈利能力，還帶動了城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、餐飲業(yè)、住宿業(yè)、交通業(yè)、廣告業(yè)等一大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使各個行業(yè)得到了有效的整合，促進(jìn)了成都市服務(wù)產(chǎn)業(yè)水平的整體提升。隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的整合，成都市的會展旅游業(yè)也在逐步規(guī)范，形成了由政府主導(dǎo)和市場發(fā)展相結(jié)合的模式，使會展旅游業(yè)市場進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.5.2 生態(tài)河道植物選擇

植物選擇應(yīng)考慮河流栽植區(qū)域具體情況，栽植當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種，保障樹木成活，并與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。為更好的發(fā)揮植物的生態(tài)效益，迎水側(cè)種植物中選擇耐水濕、耐瘠薄土壤、固土能力強(qiáng)的適宜水邊生長的品種；岸頂種植物種選擇當(dāng)?shù)睾拥莱Ｓ脝棠緲浞N。

2.5.2.1 灌木選擇

岸坡灌木選擇種植紫穗槐。紫穗槐是耐寒、耐旱、耐濕、耐鹽堿、抗風(fēng)沙、抗逆性極強(qiáng)的灌木。紫穗槐具有以下優(yōu)點。

1)紫穗槐主、側(cè)根發(fā)達(dá)，韌性強(qiáng)，須根稠密，根幅大于冠幅，各級根系縱橫交織形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)固持土壤。

2)紫穗槐可以減少雨水對邊坡的沖刷強(qiáng)度，對降低水土流失更是有著明顯的效果。該樹種還具有一定的耐澇能力，可以在溝渠旁、河岸、坑洼和短期積水地種植。

3)紫穗槐對改良土壤十分有益，大面積紫穗槐種植可增加地表植被，有利于生態(tài)的恢復(fù)和防止水土流失。

2.5.2.2 草植選擇

岸坡草本植物選擇種植早熟禾。早熟禾喜陽光耐陰冷，有很強(qiáng)的抵御寒冷環(huán)境能力及耐陰性，被大量用于綠化，有綠化之王的美稱。早熟禾具有以下優(yōu)點。

1)生長速度非常快，能防止其他草種侵入，對比競爭有很強(qiáng)的優(yōu)勢，有重生能力，草型姿態(tài)優(yōu)美，耐修剪，具有良好的景觀及美化效果。

2)早熟禾有非常強(qiáng)的耐陰能力，可以在陽光照射比較微弱的情況下，捕捉微弱陽光，它既適合陰坡種植，也適合在北方寒冷的環(huán)境中大面積使用。

3)早熟禾做為景觀綠化的栽培，具有優(yōu)秀的景觀及美化效果并有防止水土流失的功能。

2.5.2.3 喬木選擇

岸頂喬木選擇種植五角楓。五角楓樹干高大，樹形優(yōu)美，葉片變色，耐寒、耐旱。五角楓具有以下優(yōu)點。

1)五角楓生命力強(qiáng)，易生長，深根性，抗風(fēng)力強(qiáng)，耐粗放管理。對環(huán)境的要求不高，對土壤要求不嚴(yán)，在中性、酸性及石灰性土上均能生長。

2)秋葉變亮黃色或紅色，適宜做庭蔭樹、行道樹及風(fēng)景林樹種。

3)五角楓為較好的防火樹種。五角楓含水量大，含油量小，不易被點燃和燃燒。此外，五角楓枯枝落葉分解較快，有利于迅速減少可燃物載量，改變起火環(huán)境。適宜在居民區(qū)周邊種植。

2.5.3 生態(tài)河道植物栽植設(shè)計

植物工程設(shè)計，馬道下迎水側(cè)坡面栽種1年生紫穗槐。紫穗槐栽種密度為：每500×500mm種植一叢，每叢2株。馬道上撒播早熟禾草籽。岸頂栽種一排五角楓，胸徑40-60mm，定干5m，順?biāo)鞣较蛟灾仓昃酁?m。

2.6 谷坊設(shè)計

采用重力式毛石混凝土結(jié)構(gòu)型式：跌水壩迎水面為直立面，高出河底1m；背水側(cè)坡比為1∶0.75，順?biāo)鞣较蜷L4m；谷坊上錯落擺放景石與固賓籠澆筑一體。谷坊兩側(cè)與護(hù)腳水平防護(hù)綠濱墊相接。

2.7 交叉建筑物設(shè)計

本次設(shè)計交叉建筑物1座，為按原規(guī)模改造接長。交叉建筑物特性見表4。

表4 交叉建筑物特性表

3 結(jié) 語

綜上所述，工程主要建筑物選址區(qū)無滑坡、溶洞等直接危害地段；無淹沒區(qū)、發(fā)震斷層區(qū)和地方病高發(fā)區(qū)及化學(xué)廢棄物層等，上游無嚴(yán)重的污染物和有害物，工程對區(qū)間水文、泥沙、水生生物、氣候沒有明顯的不利影響；工程區(qū)亦無較大敏感對象，沒有制約工程興建的重大環(huán)境問題。另外，選址區(qū)與周鄰區(qū)域之間保持的安全距離和衛(wèi)生防護(hù)距離均符合國家規(guī)定，二者在危險、危害性方面相互影響的程度較小，對工程本身無大的影響。對于工程范圍內(nèi)，影響建筑物本身的危險因素，通過治理均能保證主體建筑物的安全運行。