北沙河险工段工程设计与施工探析

刘 丹

(辽宁中泽设计服务有限公司， 辽宁 抚顺 113000)

1 概 述

北沙河是太子河右岸的主要支流，全长117km，流域面积1618.27km2。绝大部分为山地，由陈相屯至沙河铺进入丘陵区，自沙河铺以下，特别是过了长大铁路桥以后则进入平原区。北沙河东支自西湖区张其寨入本溪，东向西流入宾牛村，经石桥子支流向西北转，经外头山，出大子堡，入沈阳姚千户屯。

2 工程布置

北沙河险工护岸20处总计5501m，涉及五个街道，此次针对2081m范围共计五处工程的护脚下切、坡面破坏情况进行维修治理。防止河流继续冲刷，产生侧向冲蚀，尤其乌金沟和皮家湾，堤防河岸为沙质堤岸，对堤坡如不及时防护，极易扩大危及堤防和附近居民的安全。工程在原建筑基础上进行维修加固布置，以5处分部工程为单位安排施工场地，就近布设进场临时道路。主要建筑物为干砌石笼护坡、护脚[1-3]。

工程主要建筑物包括乌金沟段石笼护坡、皮家湾段石笼护坡、林盛大桥段石笼抛石护脚、林盛秀匠段石笼抛石护脚、红菱烟台段石笼抛石护脚五处。岸坡防护采用当地比较成熟的防护型式，采用铁丝石笼对岸坡进行防护，护脚为石笼水平防护。根据相似工程经验，石笼厚度采用0.35m，石笼下铺400g/m2无纺布反滤。

3 工程设计

3.1 乌金沟段工程

设计标准按10a一遇洪水进行设计，对北沙河道5处进行了实测，其中乌金沟段，位于姚千大桥处717m，陈相皮家湾段300 m，红菱烟台段260 m，林盛秀匠段492 m，林盛大桥段341 m。使用GPS测量仪器，分成若干个测量断面，测绘出桩号河道纵、横断面图、河道平面位置图、主要踩点的各个高程。

(1)

计算结果见表1。

表1 乌金沟段10、20a一遇洪峰流量

续表1 乌金沟段10、20a一遇洪峰流量

因此10a一遇设计洪水量为936m3/s。

断面设计根据明渠均匀流公式，采用试算法确定，设计尺寸根据实际情况做相应调整。

明渠均匀流计算公式：

Q计=ωc(Ri)1/2

(2)

式中：Q计为渠道设计流量，m3/s；ω为过水断面积，m2；ω=(b+mh)h；X为湿周，m；X=b+2h(1+m2)1/2；R为水利半径，R=ω/X，m；c为谢才系数，c=1/nR1/6。

设计流量计算，见表2。

表2 设计流量计算

结构设计根据10a一遇标准设计水位为75.00m。超高0.5m。设计土坡坡比为1∶3，能够满足稳定要求。

北沙河乌金沟护岸分两段，第一段在北沙河左岸从0+000～0+517共495m，形式采用石笼砌石护坡，独立格体，铁丝连接牢固。石笼顶端和上、下游采用浆砌石压顶封边，M7.5砂浆砌筑抹面。护坡厚度0.35m。石笼下铺400g土工布反滤，收边处压入土基内1m，防止被水冲出掀起产生破坏。护脚为了便于施工，保证质量和安全，采用沉排抛石，排体为土工布底垫，0.15m直径柳笆，1m×1m“井”字支撑，铁线固定，上面人工抛石压排。厚度均为0.35m。第二段在乌金沟左岸0+722～0+944(乌金沟与北沙河交接处)护岸长222m。形式采用石笼砌石护坡，独立格体，护坡厚度0.35m，铁丝连接牢固。护脚采用石笼砌石格体，石笼下铺400g土工布反滤，收边处压入土基内1m，防止被水冲出掀起产生破坏。基底土坡采用河内沙砾料填筑碾压，压实度>0.90。砌石面回填土入缝，形成自然长草保护。乌金沟左岸上游铺设工程进场临时道路40m。

3.2 皮家湾段

皮家湾险工修复是在原有的护岸0+083段开始修护，到0+354段为止；采用石笼护岸。工程在原有基础上向河内延伸，增加一级护脚，底高程同现状河底，防止冲刷。推土机推土筑坡，削坡，填至1∶3的坡度，回填土要分层填筑碾压；整平压实后，铺设土工布，上部镀锌铁丝笼砌石护坡，网孔直径15cm，分成格室，干砌石填箱组砌，然后铁丝封口，连块铰接牢固。石笼护坡厚度0.35m，护脚干砌石笼格体。铺设工程进场临时道路374m(进场段103m和护坡段271m)。

3.3 林盛街道林盛大桥段工程

林盛大桥段护岸工程修建于2000年以前，工程运行基本稳定原有石笼护坡覆土稳固，沉排护底落淤，但由于水流淘刷，河槽下切1m左右，在沉排前端形成水下陡面，如果不采取措施，沉排易被破坏。设计采用抛石护底和石笼固脚相结合的形式，石笼下铺土工布反滤，防止沉排前端破坏。修筑进场和场内临时沙石道路[4-6]。

3.4 林盛街道秀匠段工程

秀匠段护岸工程运行基本稳定原有石笼护坡覆土稳固，沉排护底落淤，同样由于水流淘刷，河槽下切1m左右，在沉排前端形成水下陡面，如果不采取措施，沉排易被破坏。设计采用抛石护底和石笼固脚相结合的形式，石笼下铺土工布反滤，防止沉排前端破坏。修筑进场和场内临时沙石道路。

3.5 红菱街道烟台段

红菱段护岸工程也由于水流淘刷，河槽下切，在沉排前端形成水下陡面，如果不采取措施，沉排易被破坏。设计采用抛石护底和石笼固脚相结合的形式，防止沉排前端破坏。石笼下铺土工布反滤。修筑进场和场内临时沙石道路。

4 施工组织设计

4.1 施工条件

4.1.1 工程交通条件

工程外部交通方便，紧邻乡镇公路。建筑材料可以通过公路运到现场。场内交通不便，主要依靠堤顶土路，局部需要铺设临时施工道路进入作业仓面。建材、石料及其他建筑材料可在附近购买，采购半径≤50km。场内交通，乌金沟左岸上游铺设工程进场临时道路40m；皮家湾段铺设工程进场临时道路374m(进场段103m和护坡段271m)；林盛大桥段铺设工程进场临时道路374m(进场段150m和护坡段341m)；林盛秀匠段铺设工程进场临时道路752m(进场段260m和护坡段492m)；红菱烟台段铺设工程进场临时道路330m(进场段70m和护坡段260m)。

4.1.2 施工用水、用电、通讯

施工用水可以在上游打浅水井，现场的直接供应水，生活用水可以从附近村庄的自来水供应，也可以购买纯桶装水，建筑用电使用柴油发电机，工程施工用电仅用于施工现场的照明、抽水、排水、搅拌等，施工用电消耗不大，工程所需水泥需外地采购，汽车运回，按工程进度需要分批购进，需要在施工工地分别设5个料场，及临时仓库一座，用于打更、存放工具设备及建筑材料等。具体位置施工单位可按照施工使用方便而设[7-9]。

4.2 施工方法

4.2.1 乌金沟段

土方工程：采用推土机械从河心取沙砾料填筑土坡，坡削、填至1∶3坡度，土方回填采用分层回填碾压，压实度>90%。按照相关规范施工镀锌铁丝石笼砌石工程：先整平压实坡面，铺设土工布，然后采用镀锌铁丝编笼，网孔直径15cm，分成格室，干砌石填箱组砌，然后铁丝封口，连块铰接牢固。上下游端部设1.5m深0.5宽浆砌石截止墙，防止水流淘刷破坏。沉排抛石护脚施工：柳笆制作采用1cm径尼龙绳做筋，将山柴捆扎成15cm直径的柴笆，长度10m,每米设3处紧固；沉排底垫制作在坡面铺设土工布，用10#镀锌铁线将柴笆按1m×1m网格固定在底垫上，内铺扎0.2m厚的散柴，然后拖至坡脚设计位置，整平柳笆网格、底垫布；柴排上压排石，采用人工抛投，压排石粒径大致为0.3-0.35m；投放紧密，以不露散柴为宜。大块石封边，压脚。砌石面覆土：采用回填土入缝保护，填实石缝，上面留有5cm，另一方面，使其自然恢复草坡形成绿化。

4.2.2 皮家湾段

采用推土机推土筑坡，坡削、填至1∶3坡度，土方回填采用分层回填碾压。镀锌铁丝石笼砌石工程：先整平压实坡面，铺设土工布，与原护底衔接，然后采用镀锌铁丝砌石护坡，网孔直径15cm，分成格室，干砌石填箱组砌，然后铁丝封口，连块铰接牢固。石笼护脚：同样铺设土工布反滤，上部镀锌铁丝石笼压脚，然后回填整平坡脚，下游端部设1.5m深0.5m宽浆砌石截止墙，防止水流淘刷破坏。

4.2.3 林盛大桥段、秀匠段

采用挖掘机坡削、填至1∶3坡度，土方回填采用分层回填碾压。石笼护脚铺设土工布反滤，上部镀锌铁丝石笼压脚，然后回填整平坡脚，脚前端设2m抛石，防止水流淘刷破坏。镀锌铁丝石笼网孔直径15cm，分成格室，干砌石填箱组砌，然后铁丝封口，连块铰接牢固。

4.2.4 红菱烟台段

采用挖掘机坡削、填至1∶3坡度，土方回填采用分层回填碾压。石笼护脚铺设土工布反滤，上部镀锌铁丝石笼压脚，然后回填整平坡脚，脚前端设2m抛石，防止水流淘刷破坏。镀锌铁丝石笼网孔直径15cm，分成格室，干砌石填箱组砌，然后铁丝封口，连块铰接牢固。

5 结 语

北沙河护岸工程是一项保障和改善人民群众生存条件，驱害减灾的造福民生工程，工程都在河道内，对附近居民生产生活不会造成影响。从环境角度看，不会有大的不利影响，工程的兴建是必要的。