堤防工程横断面设计型式比选

□张家坤（阿克苏地区水利水电勘测设计院有限公司）

堤防工程横断面设计型式比选

□张家坤（阿克苏地区水利水电勘测设计院有限公司）

水利工程堤防工程加固设计及横断面型式的选择，对于工程能否顺利完工，及经济效益、社会效益能否顺利发挥至关重要。文章从库玛拉克河温宿段水毁维修加固工程实际出发，对工程堤防设计横断面型式的选择与确定进行探讨，结果表明，工程堤防横断面采用的是“混凝土斜插板基础+卵石格宾笼水平铺盖”和“抛石+乱石粗排”的结构型式，经济效益、社会效益与生态景观效益突出。

水毁维修加固工程，堤防设计，横断面

1 工程概况

工程位于温宿县西部区域，沿库玛拉克河呈线性分布，具体范围为西北至温宿县吐木秀克乡的恰克拉克渡槽，东南至温宿县托乎拉乡达汗村。温宿县位于天山中段南麓，塔里木盆地北部边缘，隶属阿克苏地区，东邻拜城县、新和县，南邻阿克苏市、阿瓦提县，西与柯坪县、乌什县连接，西北面为国界，与吉尔吉斯斯坦相邻，北面与昭苏县相依。地理坐标：东经79°28′～81°28′，北纬40°52′～42°21′，东西宽约153 km，南北长约167 km，全县总面积14 215.10 km2，约占全疆总面积的0.86%，县城距阿克苏市9 km，距乌鲁木齐市1 000 km。

2 水毁维修加固工程堤防设计横断面型式比选

2.1 堤防型式的确定

工程堤防横断面拟采用梯形断面，筑堤材料的选择按照就地取材的原则，堤身采用当地砂砾石填筑，砂砾石土堤填筑相对密度要求≥0.70。根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）要求，工程级别为三级及以下堤防的堤顶宽度≥3 m，考虑今后运行管理的要求，工程堤顶宽度拟定为4 m宽。

通过之前许多已建工程的设计及实践经验，本区域常用的堤防型式有两种，分别是斜插板基础型式和重力式挡土墙基础型式。因重力式挡土墙基础型式土方的开挖量较大，同时耗费混凝土量较大，考虑到尽量节省工程资金，因而工程的堤防横断面型式拟定为斜插板基础型式。在选定工程主要采用斜插板基础型式后，按照基础底部护砌材料不同及基础下深不同，拟定了三种方案进行比选。

2.1.1 方案一：混凝土斜插板基础+卵石格宾笼水平铺盖

堤防迎水面为现浇C20混凝土板衬砌，混凝土板厚度15～20 cm，边坡系数均为1∶1.75，混凝土斜插板底部为0.50 m×0.50 m的C20混凝土阻滑墙，阻滑墙顶部设0.50 m厚、11.50 m长的卵石格宾笼铺盖（其中1.50 m作为混凝土斜插板根部铺盖）。并在卵石格宾笼下铺设0.50 m厚、粒径＞20 cm的散抛石。

2.1.2 方案二：混凝土斜插板基础+抛石护砌

堤防迎水面为现浇C20混凝土板衬砌，混凝土板厚度15～20 cm，边坡系数均为1∶1.75，混凝土斜插板底部为0.50 m×0.50 m的C20混凝土阻滑墙。并在现浇C20混凝土板衬砌上设置2～3.50 m厚的抛石护砌，抛石护砌外边坡系数1:1.75。

2.1.3 方案三：混凝土斜插板基础

堤防迎水面为现浇C20混凝土板衬砌，混凝土板厚度15～20cm，边坡系数均为1:1.75，混凝土斜插板底部为0.50 m×0.50 m的C20混凝土阻滑墙。

2.2 抛石结构型式的确定

同时考虑到恰克拉克渡槽上游左岸堤防工程末端与电站退水渠相连，电站退水渠现状为“土堤+块石铅丝笼护坡+混凝土软排”的结构型式，目前该退水渠基本趋于稳定。因此，工程考虑在恰克拉克渡槽上游左岸堤防工程末端采用抛石结构型式，并初步拟定了两种抛石结构型式作为比选方案。

2.2.1 方案一：抛石+乱石粗排

堤防迎水面采用抛石结构型式，尺寸为6 m（宽）×3.50 m（高），内外边坡系数均为1∶1.50，抛石顶部高程距堤顶1.80 m。抛石顶部设置宽0.80～1.25 m的乱石粗排作为坡面护砌，内边坡系数1∶1.50，外边坡系数1∶1.75。乱石粗排及抛石下设20 cm砂砾石垫层及200 g/m2的无纺布一层。

2.2.2 方案二：干砌块石护坡+抛石

堤防迎水面边坡采用干砌块石护砌，干砌块石护坡顶部宽度0.80 m，内边坡系数1∶1.50，外边坡系数1∶1.75，下设20 cm厚砂砾石及200 g/m2无纺布一层。干砌块石护坡前设置顶部宽度为4.75 m，内边坡系数1∶1.75，外边坡系数1∶1.50的抛石。抛石顶部高程距堤顶1.80 m。

2.3 横断面型式方案比较

2.3.1 斜插板基础型式

根据以上三种横断面设计方案的描述，通过对堤防的稳定性及整体性、抗冲刷性、施工难易程度及经济合理性等各方面的综合比较，来确定适合本工程实际情况的横断面方案。

表1“斜插板基础型式”堤防设计横断面型式方案比选表

设计横断面方案比较过程见表1。

通过上述三种横断面设计方案的各方面综合比较：方案一、三的整体性、稳定性及抗冲刷性能均较好；方案一施工进度较慢，但质量易于控制，方案二施工质量难以把握，方案三施工难度较大；方案一、三的运行维护简单且费用较低，方案二运行维护费用较大。

综合以上各方面因素，工程拟定选用方案一作为本工程的堤防横断面型式。

2.3.2 抛石结构型式

根据两种抛石结构型式方案的描述，通过对堤防的稳定性及整体性、抗冲刷性、施工难易程度及经济合理性等各方面的综合比较，来确定适合本工程实际情况的横断面方案。设计横断面方案比较过程见表2。

根据上述两种方案的各方面综合比较，两种方案的适应变形能力、整体性、稳定性、抗冲刷性及运行管理等方面性能基本一致。但方案一的施工进度相对较快，施工质量易于控制，同时在经济合理性上方案一较为经济。综合以上各方面因素，本工程拟定选用方案一作为本工程的堤防横断面结构型式。

通过对“斜插板基础型式”的三种类型方案及“抛石结构型式”的两种类型方案的比选，确定本工程采用的堤防横断面型式为“混凝土斜插板基础+卵石格宾笼水平铺盖”和“抛石+乱石粗排”的横断面结构。

工程中新建堤防工程为恰克拉克渡槽上游左岸0+000～0+400段防洪堤。考虑到恰克拉克渡槽上游左岸堤防工程末端与电站退水渠相连，电站退水渠现状为“土堤+块石铅丝笼护坡+混凝土软排”的结构型式，目前该退水渠基础基本趋于稳定。因此，本工程考虑在恰克拉克渡槽上游左岸堤防工程末端（桩号0+300～0+400段）采用“抛石+乱石粗排”的结构型式，避免扰动已建工程的稳定性。其余新建堤段均采用“混凝土斜插板基础+卵石格宾笼水平铺盖”的结构型式。

表2“抛石结构型式”堤防设计横断面型式方案比选表

3 结论

在水毁维修工程堤防设计中首先必须明确堤防断面型式，因为堤型选择与堤防工程量、工程投资及工期密切相关，堤防设计及堤型选择中需要综合考虑筑堤材料、地形地貌、地质条件、施工便利程度等因素，堤防设计既与水安全密切相关，同时又关系堤防工程亲水环境、城市景观及生态环境等方面，工程堤防设计必须综合考虑经济效益、社会效益和生态景观效益。

［1］张艳丽，帕克孜墩防洪工程规划与堤防断面形式设计研究［J］，中国水运月刊，2016（16）：232-233.

［2］袁培，红旗北干渠渠首—307省道间防洪工程堤防横断面结构设计及方案比选［J］，陕西水利，2016（1）：84-85.

［3］马凯，北沙河石桥子张其寨段治理工程堤防型式选择及断面设计分析［J］，水利科技与经济，2014（2）：71-72.

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1673-8853（2017）10-0057-02

张家坤（1983—）男，工程师，主要从事水利水电工程设计咨询工作。

2017-8-19

编辑：符 蕾