刘香驿

(北票市凌河保护区管理局，辽宁 北票122100)

1 工程概况

本次项目区位于朝阳市北票南八家乡二官营桥上、下游，治理河段为大凌河干流，从二官营桥上游700 m处至下游300 m 处，共计1 km，治理面积为29.47 hm2。项目区主要涉及北票市南八家乡八家子村二官营组。

大凌河位于辽宁省西部，是辽宁省西部最大的河流。大凌河有两源:北源出凌源县打鹿沟，南源出建昌县黑山，到大城子附近会合，东北流经努鲁儿虎山和松岭间纵谷，接纳老虎山河、牤中河、西河等支流，到义县转向循医巫闾山西侧南流，在锦县东南注入辽东湾［1－2］。

大凌河全长397 km，流域面积2.35 万km2，流域内年降水量450 ～600 mm，年均径流量16.67 亿m3，流经碎屑岩、火山岩和黄土地区，含沙量达57 kg/m3，水土流失严重。本次治理河段为大凌河北票南八家乡段。目前，该河段现有漫水桥一座，左岸滩地处存在采沙场遗留的大型沙坑3个，河段周边堆放大量的生活垃圾，周围生态环境遭到不同程度的破坏和污染。

2 护岸工程设计

2.1 护岸工程布置

本次设计在二官营桥上游桩号D0 +200 －D1 +000 左岸沿滩地边缘采用石笼、灌木护坡护脚相结合的形式，增强抗冲刷能力，减小破坏，防止急流掏刷，一定程度上保证鱼池安全［3］。石笼护岸工程总长820 m。

为保证鱼池边坡稳定，本次设计分别对“繁殖池”“保育池”“成鱼池”进行防护，沿池塘右侧边缘采用阶梯式石笼防护，长度共计460 m。

具体布置及工程量如表1 所示。

表1 石笼护岸工程量表

2.2 护岸工程设计

由于河道的一些特殊断面及弯道处断面较窄而深，为了对边坡底部进行防护并拓宽河道过水断面，防止冲刷河岸，本次设计对滩地段采用石笼护岸形式。石笼护岸上部进行修坡整形，土坡要进行削坡夯实处理，使其坡比达到稳定形式［4－5］。

2.2.1 护岸形式

本次河道治理工程护岸工程设计采用石笼与植被护岸相结合的护岸形式。石笼是将铁丝编织的双铰六角形柔性金属网经剪裁、编边和组合后制成的网笼金属网绑扎成箱型结构并相互连接的网笼。在石笼内填入适当的石块，石块粒径≥20 cm，块石强度＞30 MPa，石笼网格采用，网格为12 ×15cm，砌筑找平绑扎盖网形成的石笼护岸;在石笼护岸外侧栽种乔木与灌木形成植被护岸［6－7］。

植被、石笼与土坡三者形成一个刚柔两性的“板块”。柔中带刚，既绿化环境，保持水土，又能适应一定的位移。1 ～2 a之后，根系深扎，盘根错节，起连接作用的铁丝网将与具有强大的再生力的植被根系共同发挥护岸作用。

本次设计主河道桩号D0 +200 －D1 +000 左岸处，边坡加高培厚并修坡整形，迎水坡比1∶2，背水坡比1∶5。坡顶设20 cm厚碎石道路，下设10 cm沙石垫层，路宽3 m。

背水坡顶沿路边栽植单排垂柳(间隔3 m)，背水坡种植草皮及灌木。迎水坡采用石笼贴坡防护，厚度为0.3m，设计水位以上至堤顶采用灌木护坡，行距均为0.4 m;堤脚采用蜂巢格网石笼护脚，宽1.0 m，埋深1.5 m。石笼护岸结构示意图如图1所示。

图1 石笼护岸结构示意图

为了保证洪水来临时鱼池的安全，本次设计在鱼池右侧边坡进行阶梯式贴坡石笼防护，石笼网箱长1m，高0.5m，分为4 层，总长度为460m。石笼护岸结构(池塘)示意图如图2 所示。

图2 石笼护岸结构(池塘)示意图

2.2.2 护岸稳定计算

护岸高度H =2 m，护岸采用石笼网材料。护岸后倾角α，护岸结构单位长度体积V =1.35 m3/m，土对石笼护岸基础的摩擦系数μ，箱笼回填石材为卵石，重度为γ，孔隙率n =0.3，护岸背填土凝聚力C = 0，填 土 内 摩 擦 角 φ = 30°，填 土 重 度 为18 kN/m3，护岸结构的重度为17.5 kN/m3。地基承载力特征值fak=160 kPa。石笼护岸下部埋深1 m，具体尺寸见结构图［8］。

2.2.2.1 主动土压力计算

式中:Ka 为主动土压力系数;φ 为填土内摩擦角;Ea为主动土压力;γ 为填土重度;h 为石笼护脚高度。

主动土压力计算结果见表2。

2.2.2.2 石笼护岸的抗滑稳定计算

式中:Ks为抗滑移安全系数;Gn为土墙每延米自重在垂直于基底方向的分力;Gt为土墙每延米自重在平行于基底方向的分力;Ean为主动土压力在垂直于基底方向的分力;Eat为主动土压力在平行于基底方向的分力;μ 为土对石笼护脚基础的摩擦系数［9］。

经计算，抗滑移安全系数Ks＞1.3，满足稳定要求。护岸的抗滑稳定计算结果见表2。

2.2.2.3 石笼护岸的抗倾稳定计算

式中:Kt为每延米抗倾覆安全系数;G 为每延米护脚的重力;Eax为每延米主动土压力的水平分力;Eaz为每延米主动土压力Ea的垂直分力;x0、xf、zf分别为G、Eax、Eaz至墙趾O 点的距离。

经计算，倾覆安全系数Kt＞1.6，满足稳定要求。护岸的抗倾稳定计算结果见表2。

2.2.2.4 石笼护岸基底压应力的计算

式中:σmax为基底的最大应力;∑G 为垂直荷载，kN;A 为底板面积，m2;∑M 为荷载对底板形心轴的力矩，kN·m;W 为底板的截面系数，m3。

经计算，基底最大压应力σmax＜160kPa。护岸底压应力的计算结果见表2。

表2 护岸稳定计算结果

2.2.2.5 河道冲刷计算

石笼护岸工程河道冲刷深度可按下式计算:

式中:hs为局部冲刷深度，m;Ucp为近岸垂线平均流速m/s;Uc 为泥沙的启动流速，m/s;黏性与沙质河床采用张瑞瑾公式计算，卵石，m/s;H0为冲刷处的水深，m;n 为与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取1/4［10］。

河床采用长江科学院公式计算:

式中:d50为河床的中值粒径，m;H0为行进水流水深，m;rs，r 分别为泥沙与水的重度，kN/m3，g 为重力加速度，m/s2;Ucp 的计算应符合下列规定:

式中:U 为行近流速，m/s;η 为水流流速分配不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角α 角查表采用。

根据朝阳站5 a 一遇天然洪峰流量为2 316 m3/s，河道平顺段冲刷深度计算表见表3，水流斜冲岸坡冲刷深度计算表见表4。

表3 河道平顺段冲刷深度计算表

表4 水流斜冲岸坡冲刷深度计算表

根据表3 可知5 a一遇洪峰流量为2 316 m3/s时，结论:石笼护岸基础冲刷深度平顺段及凸岸段设计值取1.5 m，凹岸斜冲段设计值取2 m。

3 结 语

工程实施后，可有效提高河道两岸的防洪能力，而护岸工程设计的科学性和合理性更加保证了工程的顺利实施。

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