漠河县北极村护岸工程设计综述

刘姗姗

(齐齐哈尔市江东灌涝区服务中心，黑龙江 齐齐哈尔 161001)

1 工程概况

黑龙江漠河乡江段位于黑龙江上游，漠河县漠河乡境内，地理位置E122°21′-122°22′，N53°29′-53°27′，为反S型江道，全长近11km。黑龙江流经漠河乡，由北向南流，连续有两个弯道，上弯道凹岸在俄方且为陡崖，江岸挑流顶冲我侧；下弯道在我侧为一大凹岸，江水紧靠漠河乡流过，江面平均宽度为400-600m。

为防止江岸冲刷坍塌，造成大面积的国土流失，保护沿江人民群众生产、生活的安全，国家于1986年投资修建了漠河乡护岸工程，在2001年-2005年间，又陆续修建了漠河乡下段护岸以及漠河乡上段护岸的上下两部分。而与此同时，由于老护岸工程建成较早，经过近20年的运行，由于水流顶冲、风浪淘刷，尤其是2000年冰坝破坏、流冰期冰排的强烈撞击，使该护岸大部分已被严重破坏，为使该段江岸不形成新的冲刷，使新老护岸的建设形成完整的防护体系，因此本次对水毁严重段1191m长护岸进行整修重建设计。

2 护岸破坏原因分析及治理的必要性

2.1 护岸破坏原因分析

2.1.1 岸边情况

由于我侧漠河乡江岸正处在江水大转弯的凹岸，为中高水时期的顶冲段，受河流弯曲产生了横向环流作用，再加上风浪的淘刷，冰排的撞击，以及江岸土质松散等各方面的因素，使大片国土逐年被水流冲走。

2.1.2 护岸破坏的主要原因

已建护岸已发挥防护作用，并取得良好效益，但由于长期水流冲刷，局部遭受破坏，从现场综合查勘调查分析看，现将遭受破坏的原因简述如下：

1)受长期水流风浪的淘刷和冰排冰凌和冲撞，从而导致护坡砌石疏松脱落；

2)波浪淘刷，使反滤层发生滑动错位，进而产生砌石空隙逐渐变大，水流把细粒带走，导致护岸凹陷，砌石脱落；

3)遭受坡水淘刷，坡肩没有压顶处理，护脚长度不足，导致基础被淘空，引起造成砌石脱落滑落等；

4)冰坝冰凌的撞击，使护坡毁坏。由于该地区发生冰坝，流冰期冰块大、撞击程序非常剧烈，造成护岸严重塌毁。

2.2 护岸治理的必要性

漠河乡所在江段为黑龙江上游大型弯道，漠河乡地处凹岸的岸边，由于受俄罗斯侧的对过大套子岛的约束，江水主流偏向我侧江岸，加之我侧江岸土质结构疏松，植被破坏严重，抗冲能力极弱，在河流弯曲产生的横向环流作用，风浪的淘刷，冰排的撞击等作用下，使大片江岸坍塌被水流冲走，平均每年塌岸3-5m。

为此，国家于1986年投资修建了漠河乡护岸工程，护岸建成后收到了较好的效果，在一定程度上稳定了河势，防止了切滩改道，保护了沿江居民的生命财产、耕地，防止了大片国土流失。

但由于当时投资力度不大，护岸建设长度不足，致使老护岸上下游又有新的冲刷塌岸发生。塌岸最为严重的漠河乡下段护岸初步设计已于2001年由松辽水利委员会批复建设；2002年又对漠河乡上段护岸做了初步设计，该护岸包括两部分，上部分护岸是在老护岸的起点向上游延伸，长度513m，下部分护岸是在老护岸的终点向下游延长并与漠河乡下段护岸衔接，长度3800m。该设计已由水利部松辽水利委员会批复，现正在建设中。

本次设计即为老护岸的水毁整修重建工程。由于工程建成较早，经过近20年的运行，虽取得了较好的效果，但由于水流顶冲、风浪淘刷，尤其是2000年冰坝破坏、流冰期冰排的强烈撞击，使该护岸大部分已被严重破坏，为使该段江岸不形成新的冲刷，使新老护岸的建设形成完整的防护体系，本次对水毁严重段1191m长护岸进行重新设计修建[1]。

3 工程设计

3.1 护坡结构型式的选择

对于护岸结构型式，本次设计选用干砌石、混凝土板及浆砌条石三种材料进行对比其优缺点，如表1所示。

表1 护岸型式对比表

经过方案比较，虽然干砌石造价低，但漠河县石料质量较差，而且量少，开采困难。考虑北极村属于国家三级旅游风景区，护岸造型与周边环境相协调，增强观赏性，选择预制混凝土板结构型式。

3.2 护坡工程设计

3.2.1 护坡长度和坡比的确定

通过现场实测横断面及岸边破坏部位，确定护岸长度为1191m。依据工程地形、位置及地质组成等情况通过稳定分析，同时参照下游已建护岸工程坡比值的经验，本次确定护坡为1∶3.0。

3.2.2 护岸结构设计

1)基本资料

如图1所示，数据为漠河县多年风速实测资料，本次计算的风向选用北风，所对应的最大风速平均值为7.70m/s，设计工况下风速取值为对应风速的1.5倍，为11.55m/s，从1∶2.5万地形图量取最大吹程为1.6km。

图1 各风向最大风速平均值玫瑰图

2)风浪计算

按照堤防工程设计规范采用莆田试验站公式计划波浪的平均波高：

(1)

(2)

按平均波周期计算的波长可按下式计算：

(3)

3)混凝土板厚度计算

参照下游已建护岸混凝土板厚度，考虑到漠河乡江段为冰坝易发区，冰排的撞击是造成破坏的主要原因，因而护坡厚度在计算的基础上适当加大，取t=15cm。

为增强混凝土板的性能，施工时每1m3的混凝土掺入1kg的聚丙烯增强纤维网，它能增强混凝土的坚韧性和延展性，增强混凝土板的抗破碎力、抗磨损力、抗冲击力、抗冰冻能力和抗疲劳能力以及抑制混凝土的塑性收缩龟裂和减少混凝土的裂纹等性能。

3.3 护坡稳定计算

1)稳定计算采用滑动圆弧法进行。

圆弧法稳定计算公式：

(4)

经过计算，护岸的稳定计算结果见表2。

表2 护岸稳定分析成果表

本次选取护岸2处位置，桩号分别为0+400和0+950处，其稳定计算值均大于正常允许值[K]=1.15，故本次边坡1∶3.0是稳定的。

2)护脚块石抗冲稳定计算

(5)

(6)

在水流冲刷下，为保证护坡及护脚的块石其稳定，经计算其抗冲粒径为18cm[2]。

3.5 护顶、固脚设计

为了防止人类及牲畜破坏和雨水冲刷护岸顶部，本次护岸顶部采用浆砌条石封顶，砌条石规格为宽1.0m，厚度0.15m，并下设下设5cm的素混凝土和10cm 的砂砾石垫层以及无纺布反滤。漠河乡江段稳定河槽高程均高于多年平均枯水位，其河滩坡度较缓，因此将固脚布置在稳定河床以下。固脚采用梯形结构底宽2.0m，顶宽1.0m，深度为1.0m。

3.6 踏步设计

北极村护岸所在地北极村为国家三级旅游区，每年都有大量游客来此观光渡假，护岸处临近边防哨所及敬老院，为方便游客旅游观光及当地居民的生产生活，本次设计考虑护坡与踏步相结合，护岸范围内共新增8处踏步，总长度270m，踏步设计采用浆砌条石台阶，其坡度随护岸坡比为1∶3.0，每处踏步宽度为20m-90m之间，具体布置见表3[3]。

表3 北极村护岸踏步工程分布表

3.7 人行道工程设计

本次设计在压顶以外铺设2.50m宽的人行道，路面采用0.5×0.5m的路面板，其下铺5cm厚素混凝土和10cm厚砂垫层，人行道边界以0.5×0.15×0.2m的条石做为路缘。由于当地为旅游区，游人较多，汛期为游人安全考虑，在岸顶以外1m处设石栏杆柱，其间距为4m，柱间以两条装饰铁链条相连接。

4 结 语

北极村为漠河乡政府所在地，有“神州北极”之称，是国家三级旅游风景区，每年都有大批中外游客来此观光、游览，每年夏至时的漠河“北极光”节现在已经享誉海内外，为保护国土，加大基础设施建设，振兴地方经济，漠河县政府把发展旅游业确定为县域经济的又一个有力措施。北极村护岸工程的恢复建设，将保护宝贵的国土不再发生流失，也使沿江自然人文景观受到保护，不再处于被冲刷流失的危险，对促进本地区各业经济发展，将发挥积极作用；为促进边疆地区的稳定、社会的安定团结、振兴地方农业、发展乡镇企业创造了有利条件。该项工程是保护国土疆界的长远重大的基本建设，是对外开放发展经贸的重要条件建设。