五台山清水河河道治理堤防型式比选分析

李俊艳

（1.太原理工大学，山西 太原 030024；2.山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

五台山清水河河道治理工程治理长度54km，北起五台山黛螺顶，南至张家庄隧道，河床糙率0.035~0.045。石咀以上河道全长25km，黛螺顶—石咀段河段为本工程中的重点生态景观治理河段。本段河道除台怀镇段按20年一遇防洪标准设防外，其余均按10年一遇防洪标准设防。该段河道采用复式断面，由行洪主槽和两侧滩地组成。清水河石咀以下治理段河道，本段河道除门限石镇侧堤防按20年一遇洪水设防外，其余均按10年一遇洪水设防，其横断面均为单式断面，两岸堤防采用1∶2.5斜坡式生态防护土堤，弯道凹岸采用5m宽、0.5m厚的生态石笼护脚。

2 堤防断面型式比选

本工程拟采用浆砌石重力式岸墙、斜坡式铅丝笼石护堤及钢筋混凝土悬臂式岸墙，以墙高3.9m为例对三种护岸型式进行比选。

2.1 重力式浆砌石岸墙

重力式浆砌石岸墙高4.5m，顶宽0.6m，底宽3.85m，临水侧边坡1∶0.5，背水侧直立，基础埋深1.5m。其优点是背水侧直立，开挖占地少；施工相对简单方便，但对地基要求较高，工程造价较高。

2.2 斜坡式生态石笼护堤

采用斜坡式生态石笼护堤，坡度1∶2.5，其结构自下向上依次为基础碾压、200mm厚砂卵石、300mm厚铅丝笼石。其优点是：采用抗冲材料直接铺敷在岸坡、堤坡一定范围形成连续的覆盖式防护，对河床边界条件改变较小，且对近岸水流的影响也较小。工程造价低，施工简单方便，但迎水面为斜坡，河道宽度大，工程占地大。

2.3 钢筋混凝土悬臂式岸墙

钢筋混凝土悬臂式岸墙高4.5m，立板厚度0.4～0.6m，底板厚0.3～0.7m，为增加墙体的稳定性以及减小基底应力，底板在临水侧向外悬挑1.0m、挡土侧向外悬挑2.4m，底板总宽4.0m。其优点是整体性好，耐久性好，但工程造价高。

2.4 方案比较

通过对三种堤防型式单位长度工程量及直接投资比较可知，悬臂式岸墙工程投资最高，重力式岸墙次之，斜坡式生态石笼护堤最低。为节省工程投资，经综合比较，本工程堤防采用斜坡式格宾石笼护堤为主，局部地形较狭窄处采用重力式浆砌石岸墙。

3 堤防防护材料比选

护坡常用材料有格宾石笼、干砌石护坡、钢筋混凝土底板、土工格室。

3.1 格宾石笼

格宾石笼为柔性结构，对地基的适应性强，地基处理简单，且格宾网材为镀锌钢丝，强度高、耐久性好，使用寿命可达30～50年；格宾网材为专业生产厂家成品供应，质量有保证，施工工艺、方法简单，施工速度快；格宾石笼不需要胶结材料，施工不受天气、气温限制；格宾石笼为有空洞结构，对鱼、蛙等水生动物产卵、越冬有利，孔隙内堆积淤泥后，对水生植物的生长有利，属生态型结构；格宾石笼结构的孔隙较大，排水条件好，适应冰冻和冻涨性能好，但投资较高。

3.2 干砌石护坡

生态砖具有联锁功能，整体效果好；整片结构为柔性，适应变形能力强；生态砖联锁后的抗冲刷能力较强，根据现场原型试验，水流流速为3.8～4.2m/s时，水工生态砖防冲层仍能保持稳定。但水工砖开孔率较小，仅30%，生态效果较差。

3.3 钢筋混凝土底板

钢筋混凝土底板为整体结构，整体效果好，抗冲能力强；河道槽率较小，过流能力相对其他材料大。但河槽内不能生长植物，生态效果差，且工程造价较高。

3.4 土工格室

土工格室为塑料薄片构成的峰窝状结构，工程造价低；开孔率极大，孔内填土，利于植物生长，生态效果好。但防冲效果很差，仅适用于流速较小的部位，如静水位以上或流速小的滩槽等区域。

3.5 结论

经综合比较，复式断面主槽护坡采用格宾石笼，防洪大堤迎水侧采用草皮护坡；单式断面护坡采用格宾石笼；河道弯道等险工段采用格宾石笼护脚，以减少工程投资。