徐大彬，刘侠，任浩楠，吴丹妮

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司水环境与城建工程分公司，成都，610072)

1 概述

随着我国经济的快速发展，由“城市化”带来的一系列问题一直考验着现代城市，其中比较显著的就是城市河道的生态文明建设滞后[1-2]。在保证行洪安全和用地充足的前提下，通过修建复式生态堤防可有效改善城区环境，扩展滨河景观空间，促进沿河生态价值提升。复式生态堤防多近似为“梯形”断面(如图1)，其施工简单，经济耐用，且边坡稳定并易于衬砌，故应用较为广泛[3-4]。由于城市河道为“带状”工程，不可避免地会与既有跨河桥梁产生交集。在中小河道中，跨河桥梁多近似为“矩形”断面。当水流从“梯形”断面流入“矩形”断面时，二者之间的行洪面积差会导致水流因侧收缩或突扩而产生不良流态，从而影响临近建构筑物的安全。因此，需要在两种过流断面间设置过渡段，通过新建构筑物来控导水流，保证水流在过渡段内的平顺衔接，从而实现河道水安全、水景观的全面提升[5]。目前，两种断面间的衔接方案尚缺乏系统研究，本文结合工程实例，针对该问题提出两种衔接方案，可为今后类似河道工程的设计和施工提供一定参考。

图1 典型复式生态堤防断面

2 衔接原则

2.1 结构安全原则

生态堤防与跨河桥梁的断面衔接段(以下简称“衔接段”)应具备结构安全性，主要表现为衔接段属于两种断面形式的过渡段，其受力边界条件复杂，不仅要承受水流冲刷和地下水流侵蚀，也要具备一定的挡土支护功能。在各种工况的受力条件下，结构自身应坚固耐久，抗冲刷、抗磨损性强，同时也应能适应河床的变形能力，且便于施工和加固修复[6-7]。除此之外，衔接段的结构也应兼顾亲水活动安全。

2.2 过流平顺原则

衔接段内新建构筑物应兼顾上下游、左右岸的关系，在规划岸线范围内其布置应与河势相适应，削减水流淘刷能力，确保水流过渡平顺。

2.3 生态自然原则

在保证行洪安全的前提下，衔接段设计应充分考虑河流的生态自然需要，主要表现为：①用材上因地制宜，尽可能就地取材，兼顾材料耐久性和经济性；②充分利用现状河道的形态、地形、水文等条件，使结构样式贴近自然，营造良好的自然生态样貌，提升河湖观感。

3 工程实例及衔接方案

3.1 工程实例

九道堰河流域水生态综合治理示范段项目，建设地点位于四川省成都市绕城内城北副中心，治理段跨新都、金牛、郫都三个行政区，为沱江流域成都段第一个小流域综合治理示范工程[8]。治理段河长18.208km，其中干流九道堰长15.32km，一级支流牟珠堰长2.888km，涉及面积31.5km2。该工程通过生态堤防构建和河道行洪疏浚来保证水安全，并通过塑造沿河地形、贯通滨水绿道、栽培水生植物及建设沿河湿地公园等综合措施来打造宜居水岸。由于河道穿城而过，在建设过程中不可避免地与现状市政桥梁相交，故需在已建桥梁上下游一定范围内进行驳岸衔接处理。

图2 九道堰河流域水生态综合治理示范段项目平面

3.2 衔接段长度确定

河道不同断面形式之间存在过洪面积差，为保证水流平顺，衔接段长度的确定尤为重要，应根据河道具体情况予以布置。一般而言，顺直河道上衔接段长度可取上下游河道设计水深的4～6倍。在实际工程中，亦可按梯形断面与矩形断面水面宽度之差所形成的进口水流收缩角和出口水流扩散角控制，其中进口收缩角宜为11°～18°，出口扩散角宜为8°～11°[9]。若桥梁位于河道弯道位置，则衔接段的设置应考虑与上下游河道平顺连接，避免急转弯，须转弯时，衔接段的弯道半径不小于5倍河道底宽[9]。

3.3 挡墙渐变方案

九道堰河桩号JDY11+677.60～JDY11+784.20段原设计方案为生态堤防，由于万石路桥横穿该段河道，为保证过河桥梁结构安全，根据实际情况在桥梁上游桩号JDY11+677.60～JDY11+707.60(总长30m)、下游桩号JDY11+754.20～JDY11+784.20(总长30m)范围内设置衔接段，衔接段内新建C25混凝土重力式挡墙以顺直水流。其中，新建挡墙上游与生态堤防的护脚高程相接，下游与桥梁承台顶高程相接，墙高由2m～6.1m沿程线性变化，且堤顶线展布与河势走向保持一致。该方案旨在不同断面间形成过渡翼墙，施工简单且导流效果较好。挡墙渐变方案如图3、图4。

图3 衔接段与生态堤防相交处断面

图4 衔接段与桥梁相交处断面

图5 挡墙渐变方案现场

3.4 条石错砌方案

当衔接段需为游人提供亲水空间，且考虑自然生态效果时，条石错砌方案是一种比较好的做法。譬如，九道堰河跨马觉寺桥采用条石错砌来实现生态堤防与桥墩处的衔接。在河道上游桩号JDY14+242.89～JDY14+258.20(总长15.31m)、下游桩号JDY14+278.37～JDY14+296.37(总长18m)范围内采用红砂岩毛条石堤身+C25混凝土基础的重力挡墙形式，内外条石交错搭砌，铺展成“扇形”来与上下游相接。施工时，毛条石湿抗压强度不低于20MPa，砌筑时采用铺浆法，砂浆稠度30mm～50mm，石块宜分皮卧砌(大面向上或向下)，上下两层块石骑缝错开且内外块石交错搭砌。条石错砌方案如图6-图8。

图6 衔接段与生态堤防相交处断面

图7 衔接段与桥梁相交处断面

图8 条石错砌方案三维效果

条石错砌形成衔接段后，整体重心后移，故需考虑墙背进行土体回填压实，保证具备一定的承载力，且可减小不均匀沉降。条石堆砌后可形成层峦叠嶂的视觉效果，结合局部植草绿化、水体流动等要素，加之条石本身的表面肌理，可营造出丰富的水景观。

4 衔接方案对比

工程实践表明，上述两种方案均可调整过渡区的水流流态，实现不同断面间的平顺衔接，有效保护滨河结构安全。方案之间优缺点对比如表1。

表1 衔接段方案优缺点对比

从表1可以看出，两种衔接方案的优缺点互为对比和补充，实际工程中应结合业主意图、施工难度、造价比选等多种因素综合确定，以期实现衔接段的设置既安全稳定，又经济合理。

5 结语

本文以九道堰河流域水生态综合治理示范段项目为例，探讨了两种复式堤防与跨河桥梁的衔接方案。本文主要结论如下：

(1)衔接段的布置原则应考虑结构安全、过流平顺与生态自然，其安全功能应置于第一位；

(2)衔接段的长度确定尤为重要，其应根据设计水深、上下游进出口收缩、扩散角及转弯半径等因素综合比较确定，比较后可取较大值作为长度设计依据；

(3)工程实践表明，挡墙渐变及条石错砌方案均能实现不同断面形式间的过流衔接，其优缺点互为补充，实际工程中应兼顾其优缺点，经多因素比较后予以选择。两种衔接方案可为今后类似河道工程设计和施工提供一定的借鉴和参考。