马亚峰，李 英

(陕西华海水利工程有限公司，陕西 西安 710000)

中小河流域治理历来是水利工程中不可或缺的一部分，其中的防洪工程是流域治理的主要工程任务之一，其不仅是贯彻落实中央加大水利投资建设，改善水利薄弱环节的重要举措，更是进一步保障居民生活和生命财产、推进城市建设及社会经济发展的需求。防洪工程的治理措施多样，包含各类挡墙、护坡、格构等，以陕西安康市紫阳县任河高滩镇防洪工程为例，对其防洪治理工程中所采用的联锁式护坡方案加以剖析，以期论证其在同类型工程中的特殊性和适用性。

1 流域水文气象概况

1.1 降水量

任河为汉江右岸一级支流，发源于四川省境内大巴山南麓大燕山，工程治理段河道比降2.4‰，河谷呈U型，水面宽度30～100 m，流量大，河道比降相对平缓，山势相对平缓，阶地较发育。任河径流主要来源于降水补给，径流年际变化大，据高滩站实测资料统计分析，多年平均径流量35.3亿 m3(多年平均流量为112 m3/s)，实测最大年平均流量232 m3/s(1983年)，实测最小年平均流量42.4 m3/s(1999年)，最大量是最小量的5.47倍，且年内分配不均，汛期4-10月水量占全年水量85.6%，非汛期11-3月仅占14.4%，年最小流量多发生在1-2月份。

1.2 暴雨洪水特征

任河流域洪水主要由暴雨形成，暴雨出现的时间决定了洪水发生的时间，根据高滩水文站实测资料统计表明，4-10月(汛期)都有可能出现年最大洪水。其中4-5月出现年最大洪水频次相对较少，量级稍低。6-7月随西太平洋副热带高压西伸北跃速度加快，与西北冷空气交绥，流域会出现强度较大的降水过程，多雷阵暴雨，其基本特点是笼罩面积相对小，强度较大，持续时间较短，造成的洪水峰型比较尖瘦，陡涨陡落，历时较短；8月受副热带高压控制，出现伏旱，天气闷热，相对少雨；9-10月，随着西北冷空气加强，副热带高压开始缓慢南撤东移使冷暖气团交绥产生连阴雨过程，其间常伴有暴雨出现，其基本特点是笼罩面积大，降雨强度小，持续时间较长，造成的洪水峰型较胖，过程平缓，历时较长，一次洪水过程历时约5～7 d。

1.3 设计洪水

工程断面处流域面积和高滩水文站控制面积相差小于5%，现工程断面不同频率设计洪水成果直接采用高滩水文站设计洪水频率计算成果，见表1。

表1 工程断面不同频率设计洪水成果表 m3/s

2 防洪堤工程地质条件分析

高滩镇段防洪堤设计下游堤线位于河床漫滩后缘，根据实际调查，当地民用建筑基础大部分开挖深度3.0～4.0 m，上部碎块石来源于修路人工弃渣料，厚度3.0～6.0 m。下部岩性为河床漫滩堆积的砂卵砾石，层厚大于5.0 m。局部段为基岩斜坡。该段堤基按结构分为两类三段。

(1)地质剖面水平距离0+000～0+285.0 m、0+380.0～0+552.0 m段，设计堤线位于河床漫滩，堤基表面覆盖人工堆积(Q4S)碎块石土层①，碎块石一般粒径20～60 cm，最大200 cm，有架空现象，孔隙充填物以碎石、砂砾石和砂为主，颗粒级配不良，松散～稍密，层厚3.0～10.0 m，碎块石土来源于修路(省310)弃渣为主。勘察期地下水埋深≥2.0 m，承载力特征值fak=150 Kpa，工程性能稍差，应清除。下部为冲洪积的砂卵砾石④层，层厚大于5.0 m，天然密度ρ=2.13 g/cm3，相对密度Dr=0.50,中密，承载力特征值fak=230 Kpa，变形模量E0=16～18 Mpa，渗透系数K=30～35 m/d，允许水力比降i=0.12～0.15，允许不冲刷流速V=1.0～1.3 m/s，摩擦系数f=0.50～0.52。水上坡角32°，水下坡角31°，抗剪断强度指标φ=32°，C′=0 Kpa。

根据调查任河该段河道现状，河道宽70～80 m，左岸高程335.7～339.1 m为省道S310，路面宽6.0 m，路基基础为基岩。公路内侧边坡为基岩边坡，自然边坡坡角>60°，边坡高>20 m，基本稳定，公路外侧建有居民住宅，层高2～5层不等，为砖混结构。房屋基础为半挖半填，浆砌石挡墙基础大多置于碎块石土层①，浆砌石挡墙基础埋深3～4 m，底宽1～1.5 m，上部宽0.5～0.8,浆砌石挡墙高4.0～7.0 m不等，个别房屋延伸较长，延伸部分采用灌注桩，灌注桩基础置于碎块石土层①，挖深3.0～4.0 m向下注水泥砂浆，砌石墩上部为灌注桩。个别住户房屋沿半挖半填部位产生裂缝，裂缝宽3 mm左右。堤线末端100 m范围内，根据钻孔勘察，深度在15.0 m左右为基岩。

(2)地质剖面水平距离0+285.0～0+380.0 m段，设计堤线位于基岩斜坡，基岩斜坡基本稳定，岩性为灰质板岩⑥层，地下水埋深≥1.5 m。岩体表面强风化带厚度1.0～1.20 m。强风化岩体⑥承载力特征值fak=450 kPa，变形模量E0=1.0 GPa，抗剪断强度指标φ=26.5°，C′=120 KPa，冲坑系数α=1.8～2.0。弱风化岩体⑥承载力特征值fak=800 kPa。

3 不同护坡设计方案的比选

经地质勘察分析，临河侧不宜进行大开挖与剧烈振捣，治理岸无地质与地形条件实施防洪墙，本次着重考虑防冲，对临水侧碎石体坡进行砌护。根据材料的不冲流速，护坡可采用C25钢筋混凝土、浆砌石、超强连锁式护坡等形式。各种护坡的优缺点对比见表2。因治理段碎石体松散，压实度较差，刚性面板和现状护坡不易连接，经比较，本次护坡型式推荐选用超强连锁式护坡。

表2 各种护坡经济技术对比分析表

4 联锁式护坡特点

4.1 坡面系统的滤水透水性

铺面块体有较好的透水性，渗透到滤水层内的水很快排出来，减少了面层下的净水压强，从而避免发生过大的浮力，以保证铺面系统的稳定性。

4.2 抗波浪爬高能力

波浪爬高的多少跟坡度和坡面材料的粗糙程度有直接的关系。联锁块体拼完后表面凹凸不平与平直的块体相比平均能减少5%～15%的爬高值，同时形成紊流，以便降低涨水时的波速和爬高。块体孔洞可以把涨水时的流速分散到空隙中，形成漩涡，消耗波能，降低波浪爬高；块体孔洞内填充的级配碎石也可以有效地提高护坡的抗浪能力。

4.3 铺面系统的稳定性

联锁块体依靠自身的重量和特殊的构造几何尺寸组成联锁效果以保证铺面的稳定，同时块体之间的摩阻力也对整个铺面系统有一定的帮助。

5 优化方案的确定

根据以上分析，确定采用超强联锁式护坡，同时为加强结构的抗冲性和整体性，设置钢筋混凝土框格进行分块，形成既具有一定变形能力又具备一定刚度的刚柔性结构体系。具体工程措施如下：

6 结语

综上所述，防洪工程中的护坡结构型式多样，具体采取何种型式受水文条件、地质条件及现场工况等多种因素的制约。无论是针对设计还是施工阶段，都要充分考虑现场实际，从合理性、经济性的角度出发，确定最终的结构型式。本工程中所采用的刚柔性联锁式护坡，有效地适应了场地变形与沉降，又兼具一定刚度，满足了防洪抗冲的要求；同时避免了大范围开挖扰动地基对临近建筑物的不利影响，规避了与当地居民的矛盾冲突，推动了工程的顺利开展。对于同类型或相似工程极具指导意义和参考价值。