河道治理工程生态型岸墙及岸坡工程设计

汪为维，查骏雄

(九江市濂溪区水利局，江西 九江 332000)

1 工程背景

某河道治理工程治理河段长度约9.1km，位于市中心的河谷平原地区，现状河道宽度一般为164～220m，河道的平均比降为5.83‰。由于治理河段所在的区域地势低洼，因此主要依靠河堤进行防洪保护。经过20世纪50年代以来的多次建设，目前河道两岸已经形成长度约13.3km，不同的防洪标准的堤防，具备一定的防洪能力。但是，从堤防的现状来看，由于设计和建设标准相对较低，因此存在多种危险因素，难以有效发挥作用。另一方面，河道的城区段受到工业和生活污水污染，河道滩地乱垦乱植，严重影响城市形象，因此需要对其进行综合治理。工程治理的主要目标是强化城区河道防洪能力，营造景观水面，丰富城市河道生态景观，增加城市中心区绿地面积，改善城市人居环境，完善城市功能，促进区域经济和社会发展[1]。

此次河道治理工程规划对左岸和右岸堤防按照百年一遇标准进行治理，在治理过程中维持现状堤线不变，结合生态和防洪治理的要求对其进行改建。其中，左岸的改建长度为7.5km，右岸的改建长度为8.2km。根据河段的具体特点，将治理河段划分为蓄水区和生态湿地区两部分，自上游至下游分别为湿地区、蓄水区、湿地区、蓄水区以及河口湿度区，实现生态互补。蓄水河段利用中隔墙的方式将河道划分为左侧的泄洪槽和右侧的蓄水区，在蓄水区设置坝高2.5～4.0m的12座橡胶坝以及堰高0.5～1.0m的18座跌水堰。湿地区维持河道原形态基本现状的基础上，对河道进行平整、疏浚，营造丰富的河流湿地区，恢复河道湿地功能。在河道两岸设置亲水景观和平台，满足市民亲近水面、休闲娱乐的基本需求。

2 生态岸墙与岸坡工程设计

2.1 总体设计

此次河道治理工程的断面主要采用复式断面型式和梯形断面设计，各河段的岸顶为设计宽度1.0m的水土保持带，设置深度为0.5m的铅丝笼，上部覆盖厚度为15cm的土层并绿化，防止暴雨冲刷岸顶[2]。由于河道位于山谷平原区，为保持排水的顺畅性以及设计水位超高的要求，岸顶高程应该在设计洪水位之上1.3m。为了尽量减少工程成本，利用河道开挖的合格土料进行填筑，其含泥量应小于5%，相对密实度不小于0.6，回填施工质量按照相关的施工规范进行。

2.2 岸墙和岸坡设计方案比选

复式断面的主河槽深度为1.5～2.5m深，临水部位会受到水体的长时间浸泡、水位升降以及浪涌的侵蚀作用，因此考虑采用生态石笼、浆砌石块石、浆砌石料石以及生态混凝土等4种不同的砌护方案[3]。结合工程的实际情况，对上述4种方案进行分析和比选，结果见表1。由表1的分析结果可以看出，生态混凝土方案施工技术复杂、成本较高、景观效果较差，不适合本工程。同时，生态石笼方案的景观效果较差，在施工和工程成本方面也没有明显优势，不适合此次工程设计要求。因此，在满足河道行洪基础上，同时考虑景观效果，分段选择护岸形式。其中，0+000～2+350河段地处上游，流速较大，因此选择浆砌料石护岸型式[4]；下游河段流速较上游段明显偏小，因此选用浆砌块石护岸型式。

表1 护岸方式比较

工程坡面的护坡为1∶1.5和1∶3，考虑工程的生态要求，除了常规的工程措施，还需要加入生物措施强化防护[5]，因此可以考虑3种防护方案：一是生态石笼方案，顶部覆土并栽植不同高度层次的植物；二是坡改平生态护坡砖，将坡面转变为平面，并在空心砖内种植草木，形成生态驳岸；三是浆砌片石骨架植草护坡，并将其打造成截水型，不仅可减小坡面的冲刷力度，又可以保护植物生长[6]。对上述3种方案的工程效果对比，结果见表2。从表2的结果可以看出，在满足河道行洪要求同时兼顾生态景观效果，此次工程设计选择坡改平混凝土生态砖护坡工程方案。

2.3 岸墙及岸坡具体工程设计

综合考虑行洪安全、景观生态效果、施工技术要求和工程成本等诸多因素，对治理河段左岸的岸墙以及岸坡进行具体设计。

(1)0+000～2+350河段

该河段靠近河道上游，其矩形河道子槽基础埋深为2.0m，河道两侧设置宽度为4.0m的平台，平台与坡度为1∶1.5的边坡相接，矩形子槽可以满足10年一遇洪水的行洪要求，子槽本身采用浆砌料石挡墙支护方案，平台部位利用规格为50cm的铅丝石笼防护，上部铺设厚度30cm的土层并植草[7]，斜坡部位采用坡改平生态混凝土砖，砖内的空隙内植草。

(2)2+350～8+750河段

该段处于治理河段的中游，矩形子槽的基础埋深为2.0m，两侧设计宽度为2.0m的平台，并与坡度为1∶3的边坡相接，子槽部分可以满足10年一遇洪水的行洪要求。由于流速较上游河段明显偏小，因此采用浆砌块石挡墙设计，平台部位采用规格为50cm的铅丝石笼防护方案，上部铺设厚度30cm的土层并植草，斜坡部位采用坡改平生态混凝土砖，砖内的空隙内植草[8]。浆砌石挡墙要设置变形缝，相邻变形缝之间的间距为10m，变形缝内填闭孔塑料板。浆砌石挡墙后面利用砂砾石回填，墙体设置孔距2m、孔径10cm的排水孔，呈梅花形布置。

(3)8+750～9+100河段

本河段位于治理项目区的下游河段，水流较为平缓，因此采用浆砌块石挡墙设计。由于该部位临近生活小区，外侧存在交通道路，没有放坡空间，因此挡墙采取重力式浆砌石挡墙设计[9]，其顶部宽度为70cm，底部宽度为5.065m，墙高5.3m，河床以上高度为3.3m，可以满足百年一遇洪水的行洪需求。浆砌石挡墙要设置变形缝，相邻变形缝之间的间距为10m，变形缝内填闭孔塑料板。浆砌石挡墙后面利用砂砾石回填，墙体设置孔距2m、孔径10cm的排水孔，呈梅花形布置。

3 护岸稳定性验算

在工程设计过程中，按照GB 50286—2013《堤防工程设计规范》的有关规定，设计方案的稳定性验算分别为正常运用和非正常运用2种不同条件。根据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》和项目地的地震资料，工程项目区的基本地震烈度为6度，因此仅需要按照正常工况进行稳定性计算，而不需要进行地震工况下的稳定性计算[10]。研究中选择0+150、5+450和9+010典型断面进行设计方案的边坡稳定性计算，计算结果见表3。由表3中的计算结果可知，此次设计方案的护岸边坡稳定性均满足相关规范的要求。

表2 护坡方案效果对比

表3 典型断面稳定性验算结果

4 结语

在城区型河道治理工程中，挡墙和护坡不仅要保证防洪、排涝等基本功能，生态和景观功能也日渐受到重视。此次研究以某河道治理工程为例，结合工程实际对生态型岸墙及岸坡工程形式进行比选研究，并针对不同的河段特点提出具体设计方案，可以为本工程和相关类似工程设计提供有益的支持和借鉴。背景工程按照本文设计改造完工之后，经过一年多的运行，不仅表现出良好的安全性，也获得非常好的生态和景观效果。当然，我国当前的生态形护坡设计应用尚处于探索和起步阶段，还需要结合具体工程建设进行深入研究和探索，促进河道整治工程的生态化。