花东镇大沙河整治工程堤岸断面型式的选择

花东镇大沙河整治工程堤岸断面型式的选择

郑蔓丽陈海新梁华程永东

（广东省水利水电科学研究院，广州, 510610）

摘要：通过对花东镇大沙河整治工程堤岸断面型式的选择，阐述了在满足结构安全、造价经济的前提下，兼顾环境效益，以人性化为本，达到集防洪、排涝、环境美化、城镇发展、生态保护为一体的生态格局。

关键词：堤岸断面型式结构安全造价经济环境美化城镇发展

1 工程概况与整治缘由

大沙河（又称高溪河）是广州市花都区花东镇的主要防洪排涝河涌，并承担两岸农田的灌溉任务。它起源于花东镇元岗，顺地势向南流至白云区人和镇汇入流溪河,流域面积F＝48.64km2、河流长度L＝21.12km、河流平均坡降J＝1.65‰，花东镇境内河长13.57km，集水面积33.14km2，保护人口约4万人，耕地4000多亩。

大沙河于上世纪70年代进行过整治,两岸堤防以土堤为主，河床断面不规整大多为抛物线形。由于整治的年代已久，多年的暴雨洪水侵蚀，河道淤积阻塞水流不畅，堤顶高程高低不一，过水断面不足，严重影响行洪。每当暴雨，经常漫顶，附近部分农田、鱼塘、蔬菜基地遭受损失，给沿岸及临近地区人民生命财产的安全构成严重威胁。

随着花东镇的城镇建设和经济发展及白云新机场的建设，大沙河防洪排涝能力远远不足，沿途由于频繁的洪涝灾害而造成的落后形象和环境脏乱与该镇的战略地位和区位优势条件极不相称，因此根据新的防洪排涝标准整治大沙河，对于减少该镇洪涝灾害损失，优化地方投资环境，促进地方经济的可持续发展，有着重要的战略意义。

2 工程等别和设计标准

根据国家《防洪标准》、《水利水电工程等级划分及洪水标准》本工程等别为Ⅳ级。根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)，确定堤岸建筑物级别为4级。堤防（河岸及跨河水工建筑物）设计标准为20年一遇洪水位。排涝标准为20年一遇24小时暴雨不成灾。本工程属地震基本烈度为6度区，建筑物无需抗震设计。

3 堤岸断面设计

3.1 规划堤岸断面结构型式

大沙河整治工程的堤岸断面型式选择的基本原则是：结合本工程防洪排涝任务，从过水断面、两岸的地形条件、工程造价及环境景观等方面综合分析比较，选择堤岸的结构型式。

对堤岸结构型式的选择主要有：直墙式断面、梯形断面、两级斜坡的复式断面及直斜结合的复式断面。直墙式断面最大优点为占地少，可避免垃圾、漂浮物滞留，但造价较高；采用放坡的梯形断面和两级斜坡的复式断面，优点是结构简单，造价低，但占地面积大，需考虑征地难度和费用。大沙河的主要功能为泄洪和灌溉，流经之处多为农田，无城镇排水要求，不存在征地难度问题，因此，本河堤堤岸结构型式设计可选择梯形断面或两级斜坡的复式断面。

3.2 断面结构方案比较

堤岸全年遭遇水位多为中水位(p=50%)以下，极少遭遇设计洪水(p=5%)。根据当地实际情况和使用要求，在选定的堤岸结构型式的基础上，对河堤的断面结构型式选取以下2个方案进行比较。

方案一：两级斜坡护岸

一级斜坡为中水位以下，采用400mm厚浆砌石护坡，下垫150mm厚碎石，垫层下铺反滤土工

表3.2-1 两比较方案差异工程量造价对比表（包括两岸）单位：米

方案一

（两级斜坡）

方案二（浆砌石挡墙）项目单位单价数量造价数量造价

土方开挖m3 12.54 23.52

294.94

91.70

1149.92 护坡129.28

浆砌

石挡墙m3

125.44

4.08 527.46 20.48 2569.01

回填中砂m3 27.28 50.97

1390.46 碎石垫层m3 66.48 0.91 60.50

土工布m2 11.21 7.32 82.06

土堤回填粘土m3 24.81 3.05 75.67

草皮护坡m2 8.58 7.96 68.30

直接费造价元/m 1108.93 5109.39

特点1．造价便宜；

2．施工简单；

3．施工进度较快；

4．永久性差。

1．造价较高；

2．施工较复杂；

3．施工进度较慢；

4．坚固、牢靠，永久性好。

布，坡度为1:1.25，二级斜坡采用草皮护坡，坡度为1:2。

方案二：重力式浆砌石挡墙

墙身采用浆砌石重力式挡土结构，材料为M7.5水泥砂浆砌石，表面勾凸缝12mm 。 以测量断面K080为例对上述两方案进行比较，详见附图1和表3.2-1。

经比较认为，两个方案中，采用浆砌石挡墙永久性好，可一劳永逸，但开挖量大，施工较复杂，工程造价高；而采用两级斜坡护岸，虽然永久性差，但开挖量大大减少，工程造价降低，且二级斜坡种植草皮，可绿化环境，与沿河田园风光相辉映，兼具专业功能和生态保护。因此，推荐采用方案一，即两级斜坡护岸方式。 3.3 护坡稳定计算 3.3.1计算工况

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98），采用瑞典条分法验算护坡的整体圆弧滑动稳定性。计算工况如下：

(1)正常水位：前坡为正常水位，堤身为地下水位。 (2)设计水位骤降：前坡由设计水位骤降至正常水位。 3.3.2计算参数

堤顶荷载取Q=20KN/m 2

；边坡地质参数参考《花都区高溪河防洪堤加固工程地质勘察报告》选取。 3.3.3计算结果

经计算，不同工况的边坡整体稳定安全系数如表3.3-1所示。

表3.3-1 整体稳定计算结果

3.4 镇中心区段(断面K163～K186)的断

面结构型式

测量断面K163～K186间河道位于花东镇镇中心区，该段于2000年进行整治，采用墙后垂直的重力式浆砌石挡墙。对于此段

河道，设计时考虑到若采用两级斜坡护岸方式：一则占地面积大，与城镇建设不配套；二则该河

段整治不久，重建势必造成极大浪费，不实际。因此以尽量不作改动为原则，按照新的设计标准对原断面进行复核计算，计算简图见附图2(a)。

工 况

稳定系数(Kr)

允许值[Kr]

结果

正常水位 1.56 1.15 满足要求

设计水位骤降

1.65 1.15 满足要求