新疆中小型堤防工程设计工作要领简析

◎ 唐占君 哈密托实水利水电勘测设计有限责任公司

1.现场踏勘

（1）明确工程任务及要求，并明确项目资金来源，审查单位等内容。

（2）以全局观念，针对保护对象结合地形地貌全面勘察。河道防护治理工程：调查上下游关系，明确来水、汇水，下游泄水通道及洪水容纳、消散等情况，河道与居民点、涉水建筑物（桥、堰、闸）等关系，历史洪痕点、地质（地形地貌、整体或局部覆盖层与基岩）。平原区防护工程：防护对象周边地形地貌，确立上游来水水系、流经区域及对防护对象造成损害，因地制宜，采用“上导下输”的原则确定防护方案及堤（渠）线布置。

（3）调查主要建材及砂石骨料场位置，对储量、质量评价。成品骨料明确价格，对其质量评价，确定运距及道路情况。

（4）调查历史洪水，记录洪水发生年份，水位位置。

（5）了解河道碍洪建筑物（吊脚楼、河道违章架桥等）拆迁难度，明确工程征地难易程度及补偿标准。

2.资料收集

（1）已获批的规划报告及实施规划的批复意见或项目背景相关文件，或城、乡防洪规划报告及水系图。

（2）工程河段上下游已经报批的河道治理工程相关设计报告。

（3）上游工程基本资料（如上游电站、水库），对工程河段洪水影响较大工程运行管理资料（汛期泄洪情况）、交叉工程资料（如经过的铁路、公路等重要设施）及其他相关工程资料（地质资料、水文资料）。

（4）城市/乡镇规划资料及规划平面图。

（5）项目区城、镇、村社会经济状况资料、政府工作报告或统计年鉴。

3.测量

（1）测量范围：根据规划堤线及业主要求，确定工程位置，河道两岸至少向外延伸至历史最高洪水位以上1m，并标注洪痕位置、高程。

（2）测量比例尺：中小河流治理及堤防工程，可研阶段按1：2000，初设阶段1：1000。

（3）纵横断面：可研、初设阶段横断面间距分别为100～200和50～100m，卡口及河道断面变化较大处横断面间距应加密，河道上的桥、堰、闸等涉水建筑物断面必测，横断面要求与河道垂直。

测量看现场时主要水工设计人员必须到场，现场布置任务，加强沟通，做好相关记录。

4.洪水计算

确定工程研究区洪水来源，流经区域、下泄通道及滞洪、消散区域，一般研究区洪水主要来源有：①山区的融雪洪水及暴雨洪水；②山区的暴雨融冰雪混合型洪水；③戈壁暴雨洪水和水库排泄汇合洪水；④戈壁洪水和上游河沟下泄汇合洪水。

根据调查资料和历史文献记载资料，洪水计算应注重合理性分析。设计洪水计算根据规范采用多种方法分析计算，加以论证其合理性。

5.工程设计

5.1 工程规模

根据《防洪标准》（GB50210-2014）、《城市防洪工程设计规范》（GB/T 50805-2012）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）等相关规范确定堤防工程等别及建筑物级别。

5.2 工程选址、堤线布置

（1）河道治理工程：根据河道地形、地质、涉河建筑物及两岸布局确定堤线、堤型。

（2）平原区防护工程：根据地形地貌、地质，上游洪水类型、流经区域及下游泄水通道等，结合周围生产生活环境和工程造价，防洪堤和泄洪渠布线尽量利用地形条件，同时避开耕地和居民区，减少耕地、搬迁赔偿等，综合确定堤线。

推荐方案确定后及时与业主对接，敲定最终堤线、堤距、堤型方案，若涉及大面积拆迁占地的，应让业主出具拆迁的相关说明。

5.3 堤防设计

（1）结构形式选取。结合治理段地形地貌、地质、洪水等自然条件及运行管理水平和当地施工条件等及其他自然与人为因素，按照因地制宜，降低工程投资的原则，经过技术经济比较后综合确定。

因堤防填筑材料的不同,堤防结构形式主要有土堤（黏土、砂土、砂砾石等）、石堤（堆石、砌石等）、砼堤、钢筋砼防洪墙以及分区填筑混合材料堤等，在新疆区域应用多的是土堤；根据堤防横断面,有斜坡式、直墙式、直斜复合式等；根据堤防防渗结构,有均质土堤、斜墙式土堤及心墙式土堤。

河道治理工程中，石料贮备量满足工程需求，可以选择浆砌块（卵）石、钢筋石笼防冲结构的土堤，或者采用石堤。在穿越城市、乡镇的河道治理工程中，结合河道现状及两岸环境，采用砼防洪墙形式，可避免过多征地拆迁，亦可以结合生态景观、休闲娱乐及商业开发所需进行堤岸布设及其他配套设施建设。

防洪土堤断面形式一般为梯形结构，按照堤防工程级别、堤身结构、填筑土质、风浪、护坡形式、堤高及施工及运行条件进行堤防结构设计，堤顶宽度取3-8m；堤坡系数一般取1：1.5-1：3.0；堤身填筑、冲刷坑回填料应满足规范，堤身填筑、基础开挖扰动面压实指标：砂砾石相对密度≥0.75-0.85，细粒土压实度≥0.93-0.95。

新疆区域土堤护坡形式一般常用的有砼护坡、浆砌石（干砌石）护坡、雷诺护垫及生态格网结构等。

①砼护坡一般为10-20cm厚砼板护坡，护坡至冲刷坑底部。现浇砼标号C20F200，护坡、封顶板纵向每2～3m设板间缝，横向板间缝设在护坡斜面中间，缝宽2cm，高压闭孔板填塞。

②浆砌石护坡一般为30-60cm厚浆砌块（卵）石护坡，护坡至冲刷坑底部。防洪堤纵向每5-8m设沉降缝，缝宽2cm，高压闭孔板填塞，纵向每30-50m设砼隔墙。

③雷诺护垫厚30cm，网箱采用六边形双绞合锌铝合金丝网（钢丝网镀高尔凡）编制而成，下设无纺布（200g/m2）。石笼单元格尺寸厚0.3m，宽1.5m，雷诺护垫石笼填充石料粒径为75～150mm，雷诺护垫网箱采用六边形双绞合锌铝合金丝网（钢丝网镀高尔凡）编制而成。

④生态格网结构是堤防与生态环境治理相结合的柔性生态技术型护坡，将钢丝或者其它金属丝线采用机械铰合编织成多铰状格网组装箱，箱体内填充符合要求的填充材料而成的组合体。填充料包括块石、卵石、砼块及其他特定生态功能的产品等，须满足其结构体的功能要求。

目前在新疆区域生态格网结构的应用主要用于河湖护岸及挡土设施建设，主要特点是达成人文景观环境与生物生长环境相互涵养的仿自然生态环境。

生态格网结构：岸坡坡比系数i≤1.5 时，采用绿滨护坡；i ＞1.5 时，根据现状采用固滨挡墙或加筋固滨挡墙结构。固滨笼网目规格（80mm×100mm，100mm×120mm，130mm×150mm）。绿滨护坡的厚度为 t≧2DM（DM为中值粒径）。

（2）水力计算。堤防的水力计算采用明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算方法—逐段试算法进行计算。首部起始端以临界水深起调，采用逐段试算法计算水面线。

（3）结构稳定分析。

①渗流分析。根据规范对防洪坝和坝基土渗透变形类别进行判定，计算出允许水力坡降J允。选取最不利堤防断面，筑料渗透系数及c、φ值，计算防洪坝及坝基渗透比降是否小于J允，否则坝基存在渗透破坏；计算堤身和地基中渗流场的分布,确定退水条件下堤身浸润线位置，分析评价堤身和地基渗透稳定验算是否满足规范要求。

②稳定性计算。防洪堤坝、防洪墙、坡式护岸及穿堤建筑物须进行抗滑稳定计算,确定抗滑稳定安全系数Kc满足规范要求，上下游堤坡抗滑稳定计算一般采用瑞典圆弧法，按施工期、水位降落期和稳定渗流期分别计算。防洪墙及穿堤建筑物须进行抗倾稳定计算，必须满足规范要求。

6.结语

在新疆常见的中小型堤防工程设计工作中，必须按照工作流程及相关规范，并且紧密联系实际，科学合理的堤线布置、堤型选择及堤防工程结构形式确定，并严格按照规范做好水力、结构计算和稳定分析。