金寨县青山镇段治理工程护岸结构型式比选

方军华

（河南省水利勘测设计研究有限公司，河南 郑州 450000）

1 工程概况

西淠河为山区河道，夏季由于集中暴雨经常发生大洪水，次数频繁，洪水历时短，流速大，河道岸坡冲刷严重。西淠河为坡陡流急的山溪性河流，洪水暴涨暴落，洪峰流量大，洪水次数频繁，未进行防护的岸坡容易崩塌。因洪水影响导致镇区交通中断，农作物受灾或绝收、房屋倒塌等，近年来沿河局部进行了护岸处理，局部修建了防洪墙或护岸工程，但由于这些挡墙未进行系统设计，挡墙高度不足（3m～6 m）、不连续等，且大部分为块石堆砌而成，防洪标准低，部分护岸已经坍塌破坏，未形成完整的防洪体系。

金寨县西淠河青山镇段治理工程位于金寨县青山镇，工程治理任务是通过河道堤岸防冲护砌，提高河道防洪标准，河段治理总长度为12.6 km，工程起点位于青山镇茅坪三岭桥，终点位于汪院大桥。治理工程为新建河道挡墙护岸、现有挡墙护底加固及河道清淤，具体包括挡墙护岸3734 m，其中新建挡墙1436 m、拆除重建挡墙2298 m；现有挡墙护脚加固1528 m；河道疏通和拓宽清淤4975 m，新建护坡130 m。金寨县所在的大别山区地处北亚热带大陆季风气候，容易形成集中暴雨，西淠河为坡陡流急的山区河道，洪水历时短，流速大，河道堤岸防冲问题严重。本次治理工程的任务是通过河道清淤和堤岸防冲护砌使得河道防洪标准达到10 a～20 a一遇。

2 护岸结构型式比选

2.1 护岸型式选择的基本原则

河道整治的第一目的是防洪安全，因此岸线的走向和布置，首先应考虑河道过流断面能否满足安全宣泄洪水的要求，因地制宜，就地取材，节约工程量，河道可以扩宽的地方尽量扩宽，预留河道槽蓄能力，避免缩窄河道。河道岸线与河势流向相适应，并与大洪水的主流线大致平行，尽量减少岸坡被水流直接冲顶；根据河岸位置及地质情况合理选择护岸型式，护岸工程尽可能利用现有岸坡和有利地形，保持岸坡自然生态性，通过对治理河段的水位推求，合理确定河道护岸顶高程；在确保安全的前提下，兼顾使用单位和有关部门的要求，节约用地；结合乡镇建设，营造河流景观，体现生态、人水和谐的现代河道治理理念。

西淠河为山区河道，河床比降大，枯水期河槽内基本无水，基坑开挖用于后期回填的土方就近堆放于河道侧用于临时挡水，并沿挡墙基础外侧开挖排水沟排除渗水，控制地下水位低于基础底面[1]。遇上游来水较大时，工程可暂停施工，待退水后复工。

2.2 护岸结构型式的选择

金寨县西淠河青山镇段治理工程，项目区属低山丘陵区，河道坡降大、流速快，洪峰流量大，山区土料匮乏，生产、生活用地紧张。河道护岸结构型式，常规有直立挡墙和坡脚低墙+斜坡护岸方案。采用直立挡墙防止岸坡失稳，混凝土用量大，但是占地面积小，施工速度快。坡脚低墙+斜坡护岸方案在坡脚处建低墙，墙上采用斜坡护岸，工程占地相对较大，以护岸挡墙高度为6 m比选，直立挡墙投资较低墙略大，但由于现有道路及房屋沿河修建，用地紧张，无充足的空间放坡，故本次方案在道路及房屋沿河段采用直立挡墙。

2.3 挡墙型式选择

6 m～8 m高度挡墙型式可采用重力式、衡重式和悬臂式，本次挡墙方案比选根据不同地段地质条件、施工条件以及挡墙高度采用不同的型式。

方案一:衡重式挡墙。利用衡重台台上填土使挡土墙重心后移，增加墙身的稳定，且下墙采用仰斜式，可减少开挖量，适用于山区地形陡峻处的挡墙。由于基础面积较小，对于承载力要求相对较高，但基础应力分布均匀。

方案二:重力式挡墙。通过墙身自重保持稳定，施工方便就地取材、适用性强。重力式挡墙断面尺寸相对较大，因此对基础承载力要求不高，但基础应力分布均匀性较差。

方案三:悬臂式挡墙。通过基础填土平衡土压力，施工工期较以上两种长，基础尺寸相对较大，因此对基础承载力要求不高，基础应力分布均匀。

根据地质勘探报告，挡墙基础位于②卵石层，地基承载力较高，因此三种挡墙都可以用于治理本次工程[2]。以墙高6.5 m单位宽度的挡墙进行比较。比选方案的结构分析均选取完建期，基地应力、应力不均匀系数及稳定安全系数计算结果见表1，三种方案每延米主要工程量和投资见表2。

表1 挡墙型式比选方案稳定分析计算成果

表2 挡墙工程量及投资分析表

从表1～表2可以看出，三种方案均能满足抗滑和抗倾覆。方案一衡重式挡墙的基础压力大，但小于地基承载力，且方案工程量较小，相对投资较小，基础开挖面积小，对周边道路影响小。方案二重力式挡墙的地基承载力较小，相对投资较大，基础开挖面积大，对周边道路影响大。方案三悬臂式挡墙基础压力和不均匀系数为二者之间，投资最小，但由于施工工序较以上两种多一个钢筋加工、安装，故在治理范围内紧贴道路和房屋段不适用。悬臂式挡墙挡土高度不适宜超过7.0 m，镇区段挡墙需满足20 a一遇防洪标准，在同时满足冲刷埋深和设计洪水位的情况下，挡墙高度均超过7.5 m，故在镇区段挡墙不采用悬臂式，只在挡土高度小于7.0 m且施工对周边交通影响小的治理范围内采用此型式。

3 治理型式的具体应用

根据不同段地质、施工场地、挡墙高度确定采用适宜的挡墙型式，不同段具体治理采用型式见表3。

表3 挡墙型式表

治理过程中，西淠河光伏发电段、汤店村部左岸、汤店村部以及青山电站右岸段挡墙墙身质量较好，但由于基础埋深不足，现有挡墙基础在洪水冲刷下出现脱空的现象，若不及时加固基础、增大基础埋深深度，挡墙随时存在着倾覆的风险[3]，严重影响当地居民的生产生活。本次设计利用原有挡墙，在原有挡墙的基础上通过植筋将钢筋混凝土护底与现有挡墙连接成整体，保证挡墙基础抗冲刷深度满足要求，保证挡墙结构的安全。

4 结论

河道挡墙护岸型式从经济、美观和实用性三个方面对重力式、衡重式以及悬臂式进行比选，最终根据工程实际情况在不同河段采用重力式、衡重式和悬臂式，挡墙高度为6.0 m～8.5 m。由于西淠河为山区河道，洪水期水流湍急，计算冲刷深度大，计算洪水位高，设计挡墙在满足20 a一遇洪水以及基础埋深要求的情况下，若考虑不采取护底的工程措施，挡墙埋深及结构需加大，工程造价偏高；在挡墙设计高度大于8.5 m时，可在挡墙底设置钢筋混凝土护底以满足冲刷深度要求，减少挡墙墙身工程量、工程造价。金寨县西淠河青山镇段治理工程的实施，将完善西淠河流域的防洪除涝减灾体系，减轻区内洪涝灾害损失，改变易涝多灾的面貌，为治理区社会经济发展提供有利条件，同时兼顾输水沿线城镇及生态景观用水，提升区域生活环境。