熊岳河堤防设计与施工浅析

孔凡生

(辽宁江河水利水电工程建设监理有限公司， 辽宁 沈阳 110003)

熊岳河堤防设计与施工浅析

孔凡生

(辽宁江河水利水电工程建设监理有限公司， 辽宁 沈阳 110003)

本文根据有关规范资料，论述了堤防工程设计时由设计堤顶高程、风浪要素、波浪爬高及风壅增水高度分析计算方法，并对堤防施工进行简要的论述,以达到提高堤防抗灾能力的要求。

熊岳河； 堤防设计； 施工浅析

1 概 况

熊岳河自流进入渤海，流经营口盖州市和鲅鱼圈区境内。熊岳河发源于盖州市杨运乡老冒山。熊岳河全长42.5km，流域面积353.8km2，在熊岳镇境内长约13km。熊岳镇位于熊岳河的右岸。

熊岳河为季节性河流，每年汛期流量较大，其他月份流量较小。洪水期间，水流下切河床，对局部堤防的迎水坡脚造成破坏，携带泥砂下泄，对河道上的水工构筑物有一定的影响。现状的河道内因常年采砂等原因，已改变了天然河床比降，河床局部呈起伏变化且深度高差较大，有的采砂坑已与地下水连通。

熊岳河的问题越来越突出：堤防标准偏低，工程不完整，水流湍急分散，卵石滩杂乱无章，弯道顶冲处岸坡极不稳定。同时，由于缺乏对河道的统一规划管理，河道内无序挖砂现象严重，致使已建堤防部分基础冲刷淘蚀。现状的熊岳河极易出险，威胁保护区人民生命财产安全，影响沿岸厂矿、企事业单位正常生产，制约了当地经济的发展。一旦溃决，经济损失巨大，后果严重。

因此，决定对熊岳河熊岳镇段进行综合整治，提高其防洪抗灾的能力，为当地的经济发展及人民生命财产提供保障，推动该地区工、农业生产的健康发展。

2 水文及地质情况

2.1 水文气象

熊岳河流域属温带大陆性季风气候，四季冷暖干湿分明，温度变化较大。防洪工程所在的熊岳镇有气象观测站，且为国家站网，所以选用熊岳站资料统计气候特征。

流域内多年平均气温为9.3℃左右，11月至次年2月月平均气温在0℃以下，1月最冷，实测极端最低气温为1981年的-28.7℃；6—8月平均气温最高，平均气温高于20℃，极端最高气温为1961年的36.6℃。气温年内变化较大，一般超过35℃，多年高低温差大于65℃。

流域内历年最大风速23.0m/s，风向为N。

流域内多年最大积雪深度27cm，最大冻土深度105cm。

2.2 工程地质

地貌单元属于河道、河漫滩以及冲积阶地等。场地地形从东向西逐渐降低，东侧高程为25m左右，西侧入海口处高程为0.00m左右。

该场地从入海口向上游延伸长度大约13.0km，地层分布由上游到下游颗粒粒径逐步变细。在熊岳河南岸场地上游，河道内地层主要为砾砂、圆砾，下游以粗砂地层为主，至河口段地层以中砂、粗砂为主。

3 存在的问题

3.1 堤防工程

熊岳河干流左右岸现有堤防48km，支流堤防南支6.5km，北支7.5km。在熊岳镇段河道长约13 km。背水侧多为平地，局部堤段因采砂后形成深坑，堤高0.5～2.5m。局部段堤防已残缺不全，且大部堤防迎水坡没有护坡；有的堤段经长期风吹雨淋损坏较重。主要存在以下问题：

a.熊岳河现状的堤防标准较低，破坏严重，堤线模糊，个别堤顶宽度不足2m；民用电线杆东倒西歪地立在堤顶，民用建筑修在堤防上，且因为西温线公路的修建(部分从河道中通过)，致使原有堤防被破坏；印染厂附近原有支流汇入口已被封堵，造成现有的过流断面缩小，影响了汛期的正常行洪。

b.现有堤防部分堤段已经破坏，堤身矮小；堤防为砂质堤防，多年失修，风吹雨冲，高程降低，断面变小，且大多无护坡保护，经水流冲刷容易发生坍塌。

c.由于历史原因以及人为采砂活动，造成原有堤防部分缺失。许多村屯失去堤防保护，处在洪水威胁之中，上、下游堤防未形成完整的防洪体系。

d.背水坡侧存在人为的采砂大深坑，致使堤防已形成管涌通道。洪水期间极易出险。

3.2 护岸工程

熊岳河右岸原有部分干砌石护岸工程，但因西温线公路的修建，将原护岸工程破坏。残存干砌石防护段1500m。

4 堤防工程设计浅析

4.1 堤顶高程

堤顶高程=设计水位+堤顶超高。

堤顶超高用下式计算：

Y=R+e+A

式中Y——堤顶超高，m;

R——设计波浪爬高，m；

e——设计风壅增水高度，m；

A——安全加高，m，2级堤防A=0.8m。

(1) 风浪要素按下列公式计算：

V——计算风速，m/s；取汛期最大风速21.3m/s的1.5倍；

F——风区长度，m；按风向取两岸最远距离，400m；

d——堤前平均水深，取2.0m。

(2) 波浪爬高按下式计算：

式中KΔ、KV、Kp——系数，由《堤防工程设计规范》(GB 50286—2013)查得，KA=0.75、KV=1.28、KP=1.76；

m——斜坡坡率，取3.0；

d——堤前水深，取2.00m;

g——重力加速度，取9.81m/s。

经计算：波浪爬高Rp=0.68m。

(3) 设计风壅增水高度e由下式计算：

式中e——设计风壅增水高度，m；

K——综合摩阻系数；取K=3.6×10-6；

V——设计风速，取31.95m/s；

F——风区长度，由计算点逆风向量到对岸的距离,取最大距离400m；

d——平均水深，取2.0；

β——为风向与垂直于堤轴线的法线的夹角。

经计算，设计风壅增水高度为0.024m。

由上得Y=RP+e+A=0.68+0.024+0.8=1.51m，根据《堤防工程设计规范》(GB 50286—2013)2级堤防堤顶超高不应小于2.0m的要求，按规范取Y= 2.0m。

4.2 堤顶宽度、堤坡及筑堤材料

依据《堤防工程设计规范》(GB 50286—2013)的规定，2级堤防堤顶宽度不宜小于6m。因此确定堤顶宽度为6m。

a. 老堤加高培厚。原老堤背水坡有的为地面或路面，选定堤顶宽度不小于6.0m，迎水坡坡比按1∶3.0设计，放坡到滨河步道。堤型为砂砾石均质堤，设计相对密度为0.65。

b.新筑堤。新筑堤为均质土堤，迎水坡1∶3.0，放坡到滨河步道，背水坡1∶3.0，放坡到原状地面，堤顶宽6.0m，堤型为粉质黏土堤，设计压实度为0.92。

c.路堤结合段。右岸堤防与西温线公路交汇段，预留宽1.0m公路绿化带，然后做堤防。路比堤高的地段，公路边坡按1∶2.5设计，与堤顶相接；堤比路高的地段，堤边坡坡比按1∶3.0设计，与公路的绿化带相接；如果公路比堤防高程高20cm以内的，则取公路与堤顶齐平。在路与堤防交汇处设相通的路口。

4.3 护脚

堤坡采用浆砌石挡土墙护脚。浆砌石挡墙高1.10m，底宽1.0m，顶宽0.48m，0.1m细石混凝土压顶。

4.4 护坡

右岸堤防迎水坡(右堤)护坡采用厚10cm的联锁砖，下铺400g/m2土工布，浆砌石护脚。背水坡采用植草护坡。

5 堤防施工概述

5.1 堤防填筑

施工单位在进行土方填筑施工前要做好碾压试验方案，根据碾压试验确定试验参数。最终的试验结果用于填筑施工。

5.1.1 基本要求

填筑作业应符合下列要求：

a.基面不平时，按水平分层由底层向上逐层填筑，不得顺着坡面铺填；堤防横断基面坡度陡于1∶5 时，应将基面坡度削至缓于1∶5。

b.作业面铺土、碾压时应分层进行，整平作业时要配备人员和机械一同进行，杜绝断层出现。

c.相邻工段的作业面施工最好均匀上升，如果工段间无法避免出现高差时，坡面应以斜面相接。

d.堤面铺设的土料很干的时候，应根据土料干湿情况进行洒水湿润。

e.测量标志桩在施工过程中要做好保护，确保测量工作顺利进行。

f.堤身上的坡道在填筑完成后要进行补缺口处理，必须将已经板结老硬的堤土挖松，同新铺设土料削坡、分层填筑及碾压。

g.堤身填筑达到设计标准后，要进行削坡和坡面碾压处理，堤身与堤坡处理完好后应将堤坑处理平整。

5.1.2 铺料

铺料作业应符合下列要求：

a.应按设计要求将土料铺至规定部位。

b.辅料厚度宜通过碾压试验确定。

c.筑堤料应铺到设计边线以外，并且有足够的超量：人工铺料一般为10cm，机械铺料一般为30cm。

5.1.3 压实

压实作业应符合下列要求：

a.堤身填筑前要先做碾压试验，确定铺土厚度、压实遍数、洒水量及使用机械情况。

b.填身应进行分段填筑，标明分段位置，防止漏压、欠压及过压。铺土层上下层分段位置要错开。

c.碾压施工应符合下列规定：

①碾压机械的行进方位要平行于堤轴线；

②分段、分片碾压，相邻作业面的搭接碾压宽度，平行堤轴线方向不应小于0.5m；垂直堤轴线方向不应小于3m；

③振动碾或履带机械压实作业，宜采用进退错距法，碾迹搭压宽度应大于10cm；

④碾压机械在工作时要控制好行进速度，不超过2km/h。

d.碾压机械漏压或压不到的部位，要使用小型夯实机械进行压实，夯实时应采用连环套打法，碾压面双向套压，碾压面接缝处重合1/3；分段、分片夯实时，碾压面搭接宽度应不小于1/3 碾压面。

e.砂砾料压实时，洒水量宜为填筑方量的20%～40%；压实施工宜用振动碾。

5.1.4 雨天与低温施工

雨天与低温施工应符合下列要求：

a.施工中遇下雨天气时，要及时压实作业面，并将工作面做成中间高、两侧低的过渡面。黏性土填筑遇雨时，要停止施工。

b.土堤不宜在负温下填筑施工；如具备保温措施时，允许在气温不低于-10℃的情况下施工。

5.1.5 堤防护坡

联锁砖进行护坡施工前应先对堤坡进行平整，客土置换30cm的种植土，然后铺设土工布，土工布应从上游向下游顺水搭接。联锁砖铺设时沿水流方向每隔50m应设分隔缝一道。草坡护坡施工前应先对堤坡进行客土置换30cm，然后再采用条播的方式进行种植。草种用量2.5kg/亩。播种时间宜在4—5月进行。

5.1.6 双绞格网施工

在桥基防护及橡胶坝的海漫段均采用双绞格网进行施工。

a.施工测量。平面位置允许误差为±30mm～±40mm；高程允许误差为±30mm；坡面不平整度的相对高差限差为±30mm。

b.网箱组装。间隔网与网身应呈90°相交，经绑扎形成长方形或正方形网箱组或网箱。扣件或绑扎钢丝必须与网丝同材质。组装后的结构尺寸应符合设计要求。

c.填充料。网箱内所填石料的尺寸和强度必须符合设计要求。填充料质量应符合《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》(SL 251—2000)的规定。非裸露部位可以适当用些废混凝土碎块或耐风化的建筑废料作为填充料。网箱应控制在粒径8～25cm范围的占80%以上，其余以良好级配的碎石填满空隙。

5.1.7 堤顶道路

堤顶砂石路面施工应在筑堤完成之后进行。按设计要求进行砂砾料的填筑，按规范进行碾压，基底用粗料，面层用细料。

6 结 语

经过对熊岳河的综合整治，提高了其防洪抗灾能力。同时结合城区规划修建挡水建筑物，拦蓄地表水，美化环境，涵养地下水，消除不安全因素，为当地的经济发展及人民生命财产提供保障，推动该地区的工、农业生产的健康发展。

[1] 李文家.黄河下游大堤设防标准分析[J].人民黄河,1987(6).

[2] 于强生.关于堤防工程的级别及设计标准的说明[J].水利技术监督,1999(4).

[3] 张素仁.南云中河三、四干渠河道堤防设计[J].山西水利,2016(4).

[4] 周风华,关靖,李勇昌.西宁市北川河综合治理工程设计探索[J].中国水利,2015(4).

[5] 张寅虎.护岸堤防设计计算分析实例探讨[J].中国水运(下半月),2015(6).

Analysis on embankment design and construction in Xiongyue River

KONG Fansheng

(Liaoning River Water Conservancy and Hydropower Project Construction Supervision Co., Ltd.,Shenyang110003,China)

In the paper, analysis calculation methods of designed levee top elevation, wave elements, wave climbing height, wind bank water increase height are discussed according to related specification and information. Embankment construction is briefly described to improve disaster resistance ability of the embankment.

Xiongyue River; embankment design; analysis on construction

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.06.016

TV871

A

2096- 0131(2016)06- 0051- 04