章丘九龙湾小型河道治理工程设计分析

谢 翔，于 苗，李 栋

（济南绿轩工程咨询有限公司，山东 济南 250000）

九龙湾为典型的季节性山洪河道，隶属于济南市章丘区境内西巴漏河的一条重要支流，全长15.1 km，其中流经文祖街道办河段存在河道淤积、水土流失严重等问题，不能满足行洪要求。为保护当地生态环境、防止水土流失范围扩大，相关部门决定对该段河道进行生态综合治理，长度共计630 m，主要治理措施包括：河道清淤防渗和边坡加固。设计工期2个月，工程完成后要求河道达到20年一遇的设计标准。

1 河道清淤施工设计

本工程河道属于中小型河道，通过实地考察，结合施工期较短且为春季，雨水较小，因此决定采用排干清淤中的直接挖除法施工。

在干挖清淤施工设计中，为降低施工影响，在河道两侧20 m外设置挡板。为满足施工需要，在原河道两侧各建一条6 m宽的临时便道，使用石渣铺设；为降低淤泥含水影响，在河道中心沿河流方向挖一道宽2 m、深1 m的排水沟，随着清淤作业，排水沟自然消失。本项目采用“机械+人工”清淤方法，即利用两台挖掘机挖除大部分淤泥，每台挖掘机配备两辆自动装卸汽车，人工清除死角处。设计从治理河段中间位置分头开挖，首先将淤泥倒运至河堤晾晒2~3 d，期间翻晒1~2次，之后汽车运至6 km处的河滩荒地并作平整处理[1]。

2 边坡加固设计

2.1 河堤高程验算

堤顶高程是河道过流防洪能力的主要参数，其中堤顶超高Y计算见（1）式[2]，九龙湾文祖街道办段底宽16 m，边坡高度3 m，坡度1∶3，设计水深2 m。结合公式和数据求得九龙湾河道参数，详见表1所示，由此可知堤顶高程满足泄洪要求，无需加高。

式中：A为安全加高，取值1.0 m；Rp为累计频率为p的波浪爬高；e为设计风壅增水高度，取值0.02 m。

表1 九龙湾河道参数计算表

2.2 边坡抗滑稳定性及河道冲刷深度分析

1）抗滑稳定性分析。本工程设计采用“圆弧滑动法”来分析边坡的抗滑稳定性，根据毕肖普法计算河堤边坡稳定安全系数[3]，计算结果见表2，由表2知边坡滑动稳定系数满足要求。

表2 边坡抗滑稳定计算成果表

2）河道冲刷深度分析。河道冲刷深度是边坡加固的重要参数[4]，通过计算可知在设计频率20%时，一般冲刷深度为0.51 m；局部冲刷深度为0.12 m；冲刷总深度为0.63 m。

2.3 边坡加固方案及施工

2.3.1 加固方案确定

经实地考察分析，适合本项目河道边坡的加固技术有“格宾石笼护脚+生态护坡”和“浇筑混凝土护脚+生态边坡”两种方案（见图1、图2）[5]。其中“格宾石笼护脚”方案相对另一种方案具有施工简单、快速，成本低等优点，因此本项目最终采用“格宾石笼护脚+生态护坡”加固方案。

图1 格宾石笼护脚+生态护坡

图2 浇筑混凝土护脚+生态边坡

2．3．2 格宾石笼边坡护砌施工

1）格宾石笼制作。本项目所用格宾笼是由低碳镀锌覆塑钢丝经机械编织成六边形双绞合钢丝网制成的网箱结构，其网格尺寸为8 cm×10 cm，所使用的钢丝规格见表3示。格宾石笼内填料容重要求达到18～19 kN/m3，填石为30 MPa以上硬质岩质块石或卵石，粒径为100～250 mm。

2）格宾石笼砌筑施工。本项目格宾石笼砌筑施工要求如下：

表3 格宾笼钢丝规格

（1）形状规则、绞合牢固，所有竖直面板上边缘在一水平面上并且确保盖板边缘能够与面板上端水平边缘绞合。

（2）填充石料必须同时均匀向同层各箱格内放入填充料，不能将单格网箱一次性投满。

（3）填料施工中，应控制每层投料厚度在33 cm左右，一般1 m高网箱分3～4层投料为宜。

（4）依土壤、气候和景观要求，做好植被草种或灌木的选择，网箱封盖后，空隙处填满壤土，顶部填满高约5 cm壤土。

（5）为防止回填砂砾流失，格宾挡墙后必须设置无纺土工布，规格250～300 g/m2，施工折边不小于0.3 m。

3 结论

九龙湾文祖街道办河段经综合治理后，泄洪和排涝指标达到标准要求，且河道两岸护坡进行了加固和生态治理后，环境大为改观，相关部门也加强了环保检查，附近居民的自我环保意识增加，达到了治理目的。治理实践证明：在小型河道工程治理中，首先要结合工程实际情况，因地制宜地制定施工方案，另外还应做到防治结合，以避免工程反复出现同样的问题。