东江北干流石龙段北岸岸线调整工程设计

窦 飞，薛江寒

（1.安徽水安建设集团股份有限公司，安徽 合肥 230601；2.华北水利水电大学水利学院，河南 郑州 450046）

珠三角地区位于我国南部、广东省东南部、珠江下游，毗邻港澳，与东南亚地区隔海相望；有着与东南亚、非洲、欧洲最便捷的海上交通条件，是通往世界各地的主要门户。现今，紧抓河流岸线资源的合理开发利用及调整是城市社会经济转型和城市竞争力提升的重要手段[1]。合理、有效地开发利用珠江三角洲岸线资源、进一步提高岸线使用效益，充分发挥岸线利用价值[2]，是一个当即要解决的问题，也是国家推进“一带一路”建设、携手建设粤港澳大湾区的关键之一。

河流岸线是维护河流生态、维持河流健康生命最重要的基础，是河流行洪的通道，也是保证水生态环境安全的主体[3]。为保障河道行洪安全和维护河流健康，科学合理地利用和保护岸线资源，总结近年来岸线开发利用现状、管理经验和存在问题，对河流岸线进行功能分区，实现岸线资源的科学管理、合理利用、有效保护，对促进经济社会可持续发展，保障防洪安全、供水安全、发展航运、保护水生态等方面都具有十分重要的作用[4]。基于此，众多学者对其进行了研究、分析。例如，徐啸等[5]进行了深水港西港区的岸线功能规划调整研究，并开展一系列模型试验，证明了岸线优化后可以保持甚至改善汊道内和已建港区潮流条件；陈诚[6]利用时空变化数据库（2003—2013 年），以泰州长江岸线为基础，从规模扩张、结构变化和类型转移3 个方面分析岸线的时空变化特征，剖析岸线利用变化的影响因素与作用特点，为岸线利用政策调整提供依据；苏波[4]介绍了珠江流域河道岸线利用管理规划的背景与规划工程历程，分析了珠江流域岸线利用现状，并简要介绍了岸线规划成果与管理要求。

本文依托珠江三角洲东江北干流石龙段北岸岸线调整工程，研究工程设计中遇到的堤型选择、岸线调整后水面线等问题，既为东江三角洲行洪、纳潮、生态等安全提供了保障，也为后续类似工程推进提供了帮助。

1 工程背景

东江下游及三角洲的水量主要来自东江干流博罗以上的流域，注入东江下游及三角洲的主要河流有东江干流、石马河、沙河、增江、寒溪水、西福河，工程位置如图1所示。

图1 工程位置

本工程上游为沙河在东江北干流汇入口。沙河发源于增城、博罗、龙门三县交界的独山，经博罗的何家田、黄竹至芦村与沙肚水汇合后称横河，南流至显岗与响水汇合后称沙河，主流经九潭、里坡水汇里坡水后经石湾流入东江，河流总长89 km，平均坡降0.64‰，流域面积1 235 km2。沙河上游建有显岗水库（大Ⅱ型），控制面积295 km2，总库容1.38亿m3。

工程主要任务是防洪，保障东莞市区、惠州市博罗县城镇防洪安全，同时保障东江三角洲行洪、纳潮、生态等安全。同时，按照建设发展目标，力争将中外运码头和石龙铁路货运口岸规划建设为统一的一类口岸，整体提升口岸建设水平，确保与珠三角大港口实现有效衔接。综上，东江北干流石龙段北岸岸线调整工程是势在必行的。

2 工程建设内容分析

该工程主要建设内容有新建增博大堤、岸线调整工程、河道疏浚工程，如图2所示。

图2 工程岸线修改方案

2.1 新建增博大堤

新建增博大堤上游起点位于石湾大桥收费站西侧（现状增博大堤路口），下游终点位于石龙大桥东侧，全长1 583.202 m。场地现有地面标高为1.36～10.21 m，大堤沿线分布厚度较大的软弱～中软土层，建议对沿线分布素填土、淤泥质土及细砂的地段采用素混凝土桩、水泥搅拌桩或高压旋喷桩复合地基处理方案，以处理后的地基土作为拟建增博大堤的基础持力层。拟建增博大堤防渗要求较高，设计时需考虑基础的防渗、抗冲处理。同时，预留2个交通旱闸，基础类型建议采用旋挖、冲（钻）孔灌注桩，以强～中风化泥质粉砂岩为桩端持力层。

2.2 岸线调整工程

本工程岸线调整包括石龙办事处南面292.40 m岸线修整段及拟建码头局部岸线315.40 m，合计长607.80 m。排架间距7 m，采用3 m高挡墙。岸线现状为直立式挡墙，岸线后有铁路专用线、中外运办公楼、宿舍楼等建筑物，场地现有地面高程6.36～7.78 m（陆域部分）、-9.66～-2.98 m（河道部分），现需对原有岸线进行开挖调整，重新形成新的岸墙结构。

因岸线调整段紧邻东江北干流，水流湍急，江水深度变化大，潮汐涨退快，建议该部分建设选择在枯水期施工。为保证调整后的挡墙及其基础施工，建议设置围堰，利用钢板桩围堰结合开挖土方编织袋装土堆填后对原有岸线进行开挖清除，采用灌注桩辅以高压旋喷桩紧密成排形成岸墙结构，基础类型建议采用旋挖、冲（钻）孔灌注桩，以中风化泥质粉砂岩为桩端持力层，设计时需考虑基础的防渗、抗冲处理。

2.3 河道疏浚工程

中外运码头下游广深铁路石龙大桥至下游江龙大桥2.4 km 河段，河床高程疏浚至-5.256 m，疏浚宽约310 m。中外运码头上游东江北干流与南支流分汊口至石湾大桥约1.4 km，河床高程疏浚至-5.756 m，疏浚河道宽约100～250 m。

3 堤型选择

常用的堤防断面型式有斜坡式、陡墙式和混合式等[7]。本次对斜坡式、陡墙式2种堤型结构比选如下。

3.1 斜坡式方案

斜坡式挡墙断面大，占地较多；其堤身填土的方量大幅增加，填筑土料质量要求相对较高，导致堤身主体填筑工程量相对较大。但是，该挡墙堤身及其护坡在各种情况下产生的沉降能相互协调，堤身整体稳定性较强；同时，该方案施工较为简易，便于机械化施工、施工速度快。堤基与地基接触面积大，对地基土层承载力的要求不高，对软土地基产生的变形和沉降适应性强，能够较好地满足堤防荷载对地基稳定和变形的要求。但该方案堤身占用土地较多，不利于本项目的土地利用和功能布局。

3.2 陡墙式方案

陡墙式挡墙的防渗性能较好，对墙后堤身土料要求相对较低；同时，其占地面积相对较低、堤身主体的工程量较小、造价略低。但该方案对地基的整体性要求较高，需对原地基进行地基处理；通过地勘报告分析，地基渗流可满足抗渗要求，无需进行特殊处理。该方案主要不足之处有：墙身与堤身易产生不均匀沉降差，波浪上壅回落易造成墙脚淘刷，防护墙损坏后维修较困难；且该方案对地基承载力要求高于斜坡堤。

经综合分析，在保证城镇防洪、河道行洪安全的前提下，考虑到实际工程的地基承载力问题，决定全线堤身采用斜坡式堤防。

4 岸线调整后水面线计算分析

本工程岸线调整包括石龙办事处南292.40 m岸线修整段及拟建码头局部岸线315.40 m，合计长607.80 m。河道疏浚工程分为2段，分别为石龙大桥至下游江龙大桥共2.40 km、东江北干流与南支流分汊口至石湾大桥约1.40 km，即桩号K0+000—K2+400 段和K3+950—K5+350 段。工程水面线计算方法如下。

（1）水面线计算采用逐段试算法。

（2）采用水文水利设计计算软件HydroLab 软件计算。

本次工程设计水面线采用天然河道恒定非均匀流公式（水流能量平衡方程），计算公式如下：

式中：Z1和Z2分别为下断面和上断面的水位高程（m）；分别为下断面和上断面的流速水头（m）；α1，α2为动能修正系数，一般取1.05～1.10；g为重力加速度为谢才系数，C=(1/n)R1/6；n为河道糙率；R为水力半径（m），R=A/x；A为河道过水断面面积（m2）；x为过水断面湿周（m）；hf和hj分别为上断面和下断面之间的沿程水头损失和局部水头损失和Q2分别为下断面和上断面的流量（m3/s）；K1和K2分别为下断面和上断面的流量模数为上下断面的平均水力梯度；J1和J2分别为下断面和上断面的水力梯度；ΔS为下断面和上断面间的距离（m）。

根据《东江北干流石龙段岸线调整优化方案》，本工程河段河槽糙率为0.022，水面线起调水位取江龙大桥100 a 一遇的设计水位7.77 m。设计水面线计算结果，详见表1。

表1 东江北干流岸线调整后的设计水面线

通过岸线调整后的水面线计算，可以得出以下结论：经过岸线调整及河道清淤，水位较现状有了降低，优化了其行洪安全问题；且流速符合相关规范要求，岸线调整设计满足实际工程要求，方案是合理的。

该工程的实施改善了沿河环境，保护了东江北干流石龙段免受洪水威胁；改善了现状沿江路交通状况，为构建和谐社会、促进社会繁荣和现代化建设创造了良好的投资环境。因此，本工程的实施是必要的也是迫切的。

5 结论

珠江三角洲东江北干流岸线调整工程拟定建设内容包括新建增博大堤、岸线调整工程、河道疏浚工程。对工程堤型选择方案进行比选，并浅析岸线调整后水面线计算问题，得到以下结论。

（1）在保证城镇防洪、河道行洪安全的前提下，从工程实际地质条件出发，考虑到地基承载力问题，全线堤身采用斜坡式堤防。

（2）经过岸线调整及河道清淤后，水位较现状有所降低，优化了行洪安全问题；且流速符合相关规范要求，岸线调整设计满足实际，方案合理可行。

（3）本文所述工程案例可为相似工程提供有益参考。