黑龙江干流中游右岸护岸水毁工程的修复设计

　　1 工程概况
　　逊克县黑龙江奇克镇下段护岸工程位于黑龙江干流中游右岸，逊克县奇克镇境内，地理坐标为 E128°26'51 －E128° 31' 47″，N49° 34' 45″ － N49° 35' 55″。 工 程 总 长3. 0 km，其中护岸工程长2. 54 km，堵口坝工程0. 46 km。
　　本次水毁工程修复共 9 段，总长2 227 m( 工程起点位于原护岸工程 0 +800 处) 。其中，修复护岸工程 3 段总长1 297 m，修复堵口坝工程 2 段总长513 m，修复堵口坝护岸裹头 4 段总长417 m。
　　2 工程存在的问题及修复的必要性
　　逊克县奇克镇下段护岸工程于 2009 年 4 月 15 日开工建设，2010 年 7 月工程竣工。工程建成以后，黑龙江干流奇克镇段发生了历史同期罕见洪水，给此段堤岸造成不同程度的水毁。2010 年 5 月，江水突然上涨，超过堵口坝顶高程107. 58 m，坝顶开始过流，由于水位上涨快、水流急，松软的岸坡很快被切开了口子。2013 年 8 月，黑河市暴雨频繁、强度大、持续时间长、流速增大，导致黑龙江干流奇克镇段护岸固脚大部分冲毁，固脚前被冲成陡岸; 岸坡大部分脱落，损失惨重。
　　第一段堆石坝左端岸坡被冲开长约66 m的口子，第二段堵口坝左右岸与原岸坡间被洪水冲开长约48 和53 m的缺口，护岸的预制砼及干砌石固脚全部被冲毁。第一段、第二段堵口坝体的块石部分被洪水冲走，堵口坝现状坝顶高程达不到设计高程。两堵口坝下游左右侧岸坡被大块面积冲走，冲成凹岸，冲刷深度在3 m以上，原来的平缓岸坡变成了陡坡。
　　鉴于以上存在问题，如不采取措施，岸坡水土流失将会不断加剧，河岸坍塌不断加重。此江段岸上即为奇克镇堤防工程，它保护着逊克县城及 2. 2 万人的生命财产的安全，岸边的坍塌直接威胁着堤防的安全，同时也严重危及着人民的生命财产安全和国土流失。所以，灾后毁坏的护岸工程恢复是十分迫切和必要的。
　　3 水毁工程修复设计
　　3. 1 护岸水毁工程修复设计
　　3. 1. 1 护岸结构型式
　　考虑与原护岸型式衔接，本次水毁修复设计仍采用原护岸结构型式，即预制砼板护坡结构型式，预制砼板厚15 cm，板下依次铺设10 cm厚砾石垫层和一层无纺布。坡比为1∶ 3. 0。
　　3. 1. 2 护岸治理长度及高程确定
　　通过现场踏勘确定本次水毁设计修复护岸工程 3 段总长1 297 m。护岸顶高程按 20 年一遇洪水位确定。当护岸顶高程高于 20 年一遇洪水位，以 20 年一遇洪水位为护岸顶高程; 当岸顶高程低于 20 年一遇洪水位，以原地面高程为护岸顶高程。本次水毁设计岸顶高程护到原设计岸顶高程。
　　桩号 0 +000 ～0 +200 及 1 +358 ～1 +810 共计 2 段，总长652 m，采用原固脚顶高程，干砌石固脚前做抛石护脚。桩号 0 +200 ～0 +683、0 +928 ～1 +090 共计 2 段，总长645 m，固脚顶高程高于枯水位0. 5 m，干砌石固脚前做抛石护脚。
　　3. 1. 3 护坡板自身稳定验算
　　1) 采用滑动圆弧法进行稳定计算。结果见表 1。圆弧法稳定计算公式:

　　式中: FS为安全系数; Ci为第 i 个土条中滑动面所在土层的凝聚力，kN/m2; Li为第 i 个土条中滑动面所在土层的长度，m; b 为土条的宽度，m; rn为第 N 层土体的容重，kN / m3; hni为第 i 条土体中第 N 层土的高度，m; θi为第 i条土体底面中点的法线与竖直线的交角，( °) ; φ 为第 N层土体的内摩擦角，( °) 。

　　计算结果满足正常允许值［K］=1. 15，故边坡稳定。
　　2) 护脚块石抗冲稳定计算。在水流作用下，防护工程护坡、护脚块石保持稳定的抗冲粒径( 折算粒径) 可按下式计算:

　　式中: d 为折算直径，m，按球型折算; S 为石块体积，m3; V为水流流速，2. 0 m/s; g 为重力加速度，9. 18 m/s2; C 为石块运动的稳定系数; 水平底坡 C =0. 9 ，倾斜底坡 C =1. 2;rS为石块的重率，可取 rS= 26. 5 kN / m3; r 为水的重率，r =10 kN / m3。
　　计算结果: d =15. 25 cm。
　　3. 2 堵口坝水毁工程修复设计
　　第一段堵口坝右岸与原岸坡间被洪水冲开长约66 m的缺口，第二段堵口坝左右岸与原岸坡间被洪水冲开长约 48 和53 m，此段护岸的预制砼护坡板及干砌石固脚全部被冲毁。本次修复设计在原堆石坝的基础上加高整形，封堵原来缺口，坝面采用雷诺护垫网罩面、铅丝笼抛石护坦。
　　封堵后第一段堵口坝长245 m，第二段堵口坝长268 m，坝顶宽 4. 0 m，坝顶高程 107. 58 m，前坡坡比为1∶ 3. 0，后坡坡比为1∶ 2. 0。考虑到抛石缝较大，采用卵石填缝以增加密实度。坝面采用雷诺护垫网罩面，坝前、后采用铅丝笼抛石护担，坝前铅丝笼尺寸为200 cm ×50 cm( 宽× 厚) ，坝后铅丝笼尺寸为1 500 cm × 60 cm( 宽 × 厚) ; 护坦下铺无纺布，无纺布单位质量≥400 g/m2; 坝顶有交通要求，坝顶铺设40 cm厚砼路面，下设20 cm砾石垫层。
　　3. 3 堵口坝护岸裹头修复设计
　　3. 3. 1 护岸裹头结构型式护岸结构型式采用原设计结构型式为30 cm厚干砌石护坡，下铺厚20 cm砾石垫层和厚10 cm粗砂垫层。坡比为1∶ 3. 0。
　　3. 3. 2 治理长度及高程确定
　　通过现场踏勘确定第一段、第二段堵口坝护岸裹头共 4 段，总长417 m。其中，第一段裹头护岸长170 m，第二段裹头护岸长127 m; 第三段裹头护岸长50 m; 第四段裹头护岸长70 m。
　　本次水毁设计岸顶高程护到现有岸顶地面高程。固脚顶高程护至缓坡河床处，顶部平台应高于枯水位 0. 5 ～1. 0 m。固脚高度同护岸固脚高度，干砌石固脚尺寸200 cm× 100 cm × 100 cm。
　　3. 3. 3 干砌石护坡厚度
　　人工拆除现有水毁干砌石护坡，干砌石护坡从固脚护至设计岸顶。干砌石护坡厚度计算公式如下:

　　式中: K1为系数，K1= 0. 266; rb为石块的容重，t/m3，rb=26. 5 kN / m3; r 为水的容重，t/m3，r = 10 kN/m3; H 为计算波高，m; H =1. 81hm; L 为计算波高，m; m 为坡率，m =3. 0;g 为重力加速度，g = 9. 81 m2/ s; hm为平均波高，m; W 为设计风速，W = 1. 5 × 17. 92 = 26. 88 m3/ s; D 为吹程，D =1 800 m; Hm为平均水深，Hm= 4. 5 m; Tm为平均波周期，S。
　　经计算，干砌块石厚度 t = 26. 8 cm，结合护岸实际情况，本次设计护坡干砌块石厚度取30 cm，下设厚20 cm砾石垫层和厚10 cm砂垫层。
　　4 结 语
　　逊克县黑龙江奇克镇下段护岸水毁工程建成后，不但避免岸边的坍塌威胁堤防的安全，而且保护着逊克县城及 2. 2 万人的生命财产的安全和国土流失，具有深远的意义。
　　［参考文献］
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