葛丽繁

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

0 前言

湛河是沙河支流，上游称乌江河，发源于伏牛山余脉、平顶山市新华区的马跑泉，自西向东横贯平顶山市区，于叶县张庄汇入沙河，是一条以防洪为主，兼有排水、灌溉和改善城市环境景观等多项功能的中型河流。湛河现状水质发黑、发臭，水体严重污染，河道淤积严重，过流断面减小，河道狭窄，淤塞严重，淤泥深度达1 m，缩小了河道行洪断面。根据国家相关规范、标准及平顶山总体规划，湛河上游河道整治项目所在地区防洪标准取100 a一遇。该工程的防洪工程的等别为2等，该工程的主要建筑物按1级设计，次要建筑物按2级设计,临时性建筑物按照3级设计。

1 河道水面线推求

1.1 洪水位计算

该项河道整治工程的范围为：乌江河口-凌云路湛河桥，长度2 220 m。该项河道整治工程的河道控制中心线基本沿老河道中心线布置。河道底宽取50 m，纵比降基本按现状河底比降确定，取1/3000，河道糙率取0.03。安全加高值按1级堤防取为1.0m，另加0.5 m的风浪爬高，但结合平顶山市实际情况，河道在高水位运行时间较短。堤防过高将对城市基础设施配套及景观带来诸多不便，本着安全经济的原则，结合平顶山市已经治理的河道经验，堤防高程为100 a一遇洪水位加上1.0m超高。

该段河道水流属明槽恒定非均匀渐变流，该项计算采用水面曲线试算法进行。并结合现状河底，计算成果见表1所列。

表1 水力计算表

1.2 设计常水位

根据业主提供的下游橡胶坝测量资料，下游现状橡胶坝坝顶标高为79.9 cm，故该段河道常水位为79.9 m。

2 河道断面设计

湛河断面设计的原则：应适当考虑“生态优先、以人为本、人水协调”的原则。在使用功能上应满足通过洪峰流量的要求，同时考虑现有断面型式、地质条件、边坡稳定及征地拆迁的经济性。

如图1所示，河道标准断面采用复式梯形断面，充分利用现状路堤。河底宽50m，河道纵坡1/3000，设计河底高程为78.5～77.84m，现状河底需下挖0.5～1.0 m。自河底至现状路以下边坡坡度不陡于1:3，对于部分现状路宽度不到3m处，对现状路进行规整，保证宽度不小于3 m，现状路根据景观要求设计，尽量蜿蜒曲折、高低起伏，满足亲水休闲、景观要求。现状路至堤顶坡度不陡于1:3，堤顶内设5 m宽堤顶路（可结合区域规划进行调整），设计堤顶高程为86.71～87.10 m，满足100 a一遇的防洪标准。

结合现状地形，河道护岸采用复式斜坡式护岸更具经济性及合理性。

3 河道护岸结构设计

3.1 河道护岸结构型式的选择

河道护岸包括挡墙及护坡两部分，为体现生态特色，更好地与河道景观设计融合，该段河道护岸结构重点考虑生态护岸型式。目前生态挡墙主要有自嵌式景观挡墙、格宾石笼挡墙、生态挡墙等形式。生态挡墙不仅外表美观，而且环保经济，适合河流生态、绿化等方面的要求，但总体来说挡土能力稍弱。针对上述生态挡墙的缺点，目前又开发出了一些生态化硬质挡墙，主要是对硬质挡墙临水侧进行生态处理，在满足结构稳定性的同时提高挡墙的生态效果。

图1 标准河道断面图

护坡目前常用的主要有干砌块石护坡、浆砌块石护坡、现浇混凝土护坡、预制混凝土块护坡、生态混凝土护坡、铰接式混凝土块护坡、格宾石笼护坡、加筋麦克垫等形式。块石护坡、混凝土等传统护坡，外型不够美观、不能满足生态的要求；加筋麦克垫、格宾石笼护坡、铰接式混凝土块护坡、生态混凝土护坡等新型护坡的孔隙或间隙内能够长草，适合河流生态、绿化等方面的要求。

该项设计综合考虑了上述各种类型挡墙及护坡的优缺点，因地制宜，在确保结构安全的前提下选择生态化硬质挡墙及生态护岸。其中格宾石笼挡墙及镀高尔凡加筋麦克垫是近年来较常用的生态化硬质挡墙生态护岸。格宾挡墙与加筋麦克垫在水渠岸坡中的运用实景效果见图2、图3所示，格宾挡墙与加筋麦克垫护坡的特点如表2、表3所列。

图2 加筋麦克垫在水渠岸坡中的运用实景

图3 格宾挡墙实景

表2 格宾挡墙特性表

表3 加筋麦克垫护坡特性表

该项工程河道常水位为79.9 m，非汛期水位基本无变化（由下游橡胶坝控制），护岸挡墙采用格宾重力式挡墙，顶高程控制在80.9～80.4 m。该项河道整治工程的设计洪峰流量应为两部分组成：干流控制断面100 a一遇设计洪峰流量和白龟湖水库泄洪流量。该河道来自白龟湖水库泄洪流量为330 m3/s，干流控制断面100 a一遇设计洪峰流量为1 145 m3/s，总设计洪峰流量为1 475 m3/s，经测算洪水流速约为3 m/s。加筋麦克垫在受水流冲刷时，其稳定性能与洪水的流速和持续时间有关，且有植被的情况下防护性能为无植被情况下的两倍，在有植被的情况下加筋麦克垫能承受约6 m/s的流速持续冲刷约8 h，如果洪水持续时间达到60 h或以上，则只能承受3.65 m/s的流速。

考虑到湛河主汛期（6月21日—8月20日），正是植被茂密的时候，结合平顶山市实际情况，河道在高水位运行时间较短，故选用加筋麦克垫护坡比较合适，护岸边坡采用大于1∶3的坡比铺设加筋麦克垫至标高约86 m（100 a一遇水位），超高部分采用草皮护坡。

3.2 河道结构断面设计（见图4）

图4 河道断面图

该项工程护岸型式采用柔性护岸，断面采用复式斜坡式护岸，护岸挡墙采用格宾重力式挡墙，顶高程80.9～80.4 m，边坡坡比为1∶3.0放坡至81.4～80.9 m，边坡采用植生袋植被护坡。标高81.4～80.9 m处设一级平台（宽度7.0 m，其中亲水步道宽度取3 m）。一级平台与二级平台之间采用加筋麦克垫柔性边坡结构，二级边坡坡比为1∶3～1∶3.5，二级平台宽6 m，标高约86 m，二级平台由人行步道与格宾组成（二级平台标高及宽度需根据景观设计进行调整）。护岸三级边坡采用加筋麦克垫柔性边坡结构，三级边坡坡比为1∶3.0，放坡至设计堤顶高程为86.71～87.10 m，满足100 a一遇的防洪标准。堤顶处结合区域规划和景观进行调整，河道工程填土至堤顶标高。

3.3 结构断面计算分析

3.3.1 整体稳定计算

整体稳定分析:由于挡墙墙前和墙后存在一定的高差，在土体自重及其它外力作用下，整个墙体有从高处向低处滑动的趋势，首先需对挡墙结构进行整体稳定分析。整体稳定采用瑞典条分法计算。

3.3.2 外部稳定性计算

通常将格宾结构看作刚体进行传统重力式支挡结构的安全分析，其分析项目包括：土压力计算、基底滑移验算、倾覆稳定性验算、基础底面地基承载力验算。

3.3.3 内部稳定性计算

在格宾挡墙的设计验算中，除应保证挡土墙有足够的外部整体稳定性（抗滑移，抗倾覆、地基承载力）以外，还必须具有足够的内部稳定性。

格宾挡墙内部稳定性计算包括如下两个部分：截面抗压强度、截面抗剪强度。

在挡墙设计时，必须确保挡墙任一截面上的正应力不能超过格宾网箱所能允许的最大压应力，并保证格宾网箱之间不发生错动（墙身剪切破坏）。

4 结语

该项工程按照湛河主河道防洪标准100 a一遇的标准，对现状河道进行整治，扩大河道的泄洪和调蓄能力。通过与道路工程、截污工程的同步实施杜绝污染源，保证水体的清洁。并与景观工程结合，大量应用格宾石笼挡墙及镀高尔凡加筋麦克垫护坡，营造绿色生态的水岸环境，大大提高湛河的防洪能力，改善城市环境，提升城市地位，促进湛河两岸土地增值，对整个平顶山市的经济建设起到有力的带动作用。从而达到了“局部改善湛河上游段景观环境，总体上完善平顶山市东西绿色走廊和景观走廊（一轴），全局上提升城市品质”的目的。

[1]黄河勘察规划设计有限公司.平顶山市湛河治理工程可行性研究报告[R].2013.

[2]平顶山水文水资源勘测局.平顶山市凌云路湛河桥工程防洪评价报告[R].2009.