安徽柏年河干沙河段防洪工程加固方案研究

梁轶飞

(桐城市水利局，安徽 安庆 231400)

1 工程概况

干沙河为柏年河的支流，流域上游原与三湾河流域相邻，伊洛排涝站建成后流域被合界高速截断，合界高速以西汇水通过伊洛排涝站排入柏年河，合界高速以东径流汇入干沙河，下游经永福闸入柏年河。

干沙河段防洪工程主要针对干沙河双港镇段，涉及福桥村、长枫村及双铺村三个自然村，为河流冲洪积圩畈区，属丘陵地貌单元。工程起点为乡村中闸处(河道桩号K0+000)，终点位于新安圩永福闸处(河道桩号K3+833)，总治理河段长约3 833 m。河道流向自西北至东南，整体呈NW47°展布，河道基本顺直。现状河底高程约为11.1～12.4 m，河道主槽宽度约为10～60 m。

工程区地表一般为第四系全新统地层所覆盖，两岸堤身一般为新近人工填土，未见基岩出露，在勘探深度范围内，出露和揭露的主要地层为下第三系望虎墩组砂岩(E1w)、第四系全新统(中细砂、中(重)粉质壤土、粉质粘土、淤泥质粉质粘(壤)土、中粗砂)(alQ4)和近代人工填土层(Qs)。

干沙河是工程区内地表水和地下水最低排泄基准面，勘测期间区内基本无降水，干沙河河道水位一般12.6～12.9 m，出口处柏年河水位一般12.5 m。工程区地下水主要类型为第四系孔隙水以及基岩裂隙水。

干沙河两岸堤防均填筑于上世纪六、七十年代，主要利用土体多来源于堤线附近(圩内农田)，经多次加高培厚而成。该工程仅左堤桩号K0+000～K0+380和右堤桩号K1+540～K1+690及K2+300～K2+930段堤身填土成分以中(重)粉质壤土为主，夹少量砂土，其余两岸堤身填土主要为中细砂、砂壤土，夹极少量轻粉质壤土；现状堤顶表层局部填筑0.6～0.8 m左右路基垫层，成分主要为砾质壤土或碎石土。

河段两岸房屋密集，堤坡较陡、堤脚临槽；局部河道段河滩淤积；部分穿堤建筑物年久失修，设备老化，存在安全隐患等。70年代堤防溃破，2020年发生严重险情，两岸堤防险工险段较多，严重危及两岸堤顶居民安全。为保障工程区内人民生命财产安全和当地经济社会发展，对安徽柏年河干沙河段防洪工程的加固方案研究是必要的。

2 气象水文

干沙河流域属亚热带季风气候，气候温和，雨量丰沛。根据桐城气象资料统计，桐城市年均气温在15.8℃～17.5℃，极端最高气温为40.6℃，极端最低气温为-12.5℃，7月平均气温最高，1月平均气温最低。干沙河流域降雨量较丰沛，年内降雨分配不均匀，以沙河埠站为例，3-8月各月降雨量均在100 mm以上，且主要集中在5-8月，5-8月降雨量占全年的58.7%，6月份降雨量最大，占全年的18.7%，12月份降雨量最小。

干沙河流域无水文站、雨量站，附近有沙河埠水文站，沙河埠水文站位于潜山县双峰乡金塥村，控制流域面积460 km2。本流域最大1 h、最大24 h暴雨多年平均值分别为48 mm、125 mm，Cv值分别为0.55、0.60。各频率设计暴雨成果见表1。

表1 设计暴雨成果表

3 工程现状

3.1 河道现状

河道流向自西北向东南，河底宽3.6～32 m，深4.0～9.0 m，平均深度约6m，河底高程12.03～11.04 m，平均坡降约为0.24‰。两岸植被较好，河底水生植物生长茂盛，主要为水葫芦，阻碍行洪。

3.2 堤防现状

3.2.1 堤顶现状

左岸现状堤顶高程16.52～19.06 m，右岸现状堤顶高程16.20～20.08 m，堤顶宽度1.5～6.0 m，民房密集段堤身一般较厚，顶宽最大可达50 m左右。

3.2.2 堤身现状

堤身填筑土料较差，仅左堤桩号K0+000～K0+380和右堤桩号K1+540～K1+690及K2+300～K2+930段堤身填土成分以中(重)粉质壤土为主，夹少量砂土，其余两岸堤身填土主要为中细砂、砂壤土，夹极少量轻粉质壤土，抗冲性差，堤脚长期处于水下，受人为和动物活动等影响，局部堤脚掏空。据调查，2020年超标洪水期多处堤段出现散浸、管涌等渗透破坏，局部堤段出现岸坡坍塌、现状护岸冲毁等险情，危害堤防安全。

4 工程加固方案

4.1 河道疏浚

现状河道为圩区河道，河床比降小，流速慢，导致河道内水生植物生长茂盛，主要为水葫芦，严重阻碍行洪；两岸堤顶房屋密集点多，受人为活动影响，多处岸坡植被破坏，加上堤身多为砂性土，水土流失严重，进一步加重河床淤积。经现场踏勘，河道断面呈上陡下缓状，河岸植被根茎裸露，主要因河岸岸坡陡，长期坍塌导致，致使河道行洪断面逐年缩窄，水土流失日益严重。本次工程拟对治理段河道进行全线清淤疏浚，总长 3.833 km，结合河道现状跨河建筑底板高程及河底高程，设计河道清淤疏浚以纵向疏浚为主，河道设计纵坡比降采用 0.03‰～0.6‰，设计河底高程为12.03～10.80 m，疏浚深度 0～1.65 m，疏浚底宽 8～32 m。共计疏浚土方量3.95万 m3。

4.2 堤身加培设计

堤身加培前，对有白蚁的堤段，先挖除蚁巢，再对其加以药土回填，然后再进行堤身加培。据初步调查，本防洪工程局部堤段存在白蚁危害，主要位于右堤桩号K0+950～K1+050段，长度约为100 m。

堤身加高培厚采用素土回填，采用开挖土方，不足部分外运土，压实度不小于0.91。为保证新老堤身结合紧密，加培前应对新老结合面进行清基，清基范围超出加培边界0.5 m，要求彻底清除表面草皮、树根、竹根、石块及浮土等，清基厚度不小于0.3 m。

4.3 堤身、堤基防渗

4.3.1 多头小直径搅拌防渗墙

多头小直径搅拌防渗墙以连续的搅拌桩形成防渗墙体，适用于粘土、砂土、粉土、粉质黏土、含有粒径小于5 cm的砂砾石层、淤泥及含有粒径小于20 cm的孤石，抗渗性好、造价较低，防渗处理深度较大，适合堤身和堤基防渗处理，但对旧堤堤身填土密实度的提高无作用、工期较长[1]。截渗墙直径采用0.4 m，理论成墙厚度250 mm，相对不透水层埋深较浅时，截渗墙进入相对不透水层≥1.0 m，每米水泥用量约为15 kg。布置图如图1所示。

图1 多头小直径搅拌防渗墙布置图

4.3.2 堤身堤基防渗典型设计

防渗墙布置于堤外侧，墙体中心线距离现堤顶外侧边线1.2 m，多头小直径搅拌桩截渗墙水泥掺入重量比拟定15%，底部进入相对不透水层约1.0 m，防渗墙墙体高度约2.5～12.3 m，桩径0.4 m，桩心距0.3 m，成墙厚约0.25 m，控制渗透系数k≤1.0e-06cm/s[2]。多头小直径防渗墙处理总长度2 323 m，处理范围见表2，堤身防渗设计典型断面图见图2。

表2 多头小直径防渗墙加固处理范围

4.4 护岸护脚工程

4.4.1 护岸设计

1)结构设计

本次护岸设计总长265 m，其中拆除重建护岸14 m，新建护岸251 m。具体对应堤段见下表3。

表3 护岸统计表

图2 堤身防渗设计典型断面图

2)浆砌石挡墙

图3 浆砌石挡墙典型断面图

3)生态挡墙+预制块护坡

图4 生态挡墙+预制块护坡典型断面图

4.4.2 护脚设计

根据地勘资料，两岸堤防以中细砂、砂壤土为主，堤身下部多为中细砂，抗冲能力较差，其中稳定性较差类岸坡的长度占76.8%，必须要进行堤防加固处理[3]，其他堤段根据需要设置；考虑两岸堤脚的稳定及河道岸线美观，结合堤脚坍塌现状，对治理河段进行生态护脚。

河道护脚采用阶梯式生态挡墙断面型式。由基础、墙体和土工布组成。护脚的基础采用厚0.4 m的C25素混凝凝土结构，邻水侧设置0.4 m高挡坎，顶宽0.3 m，基础下设0.1 m厚碎石垫层；墙体采用C30预制的高0.5 m生态砌块垒砌，宽1 m，长2 m，共垒砌4块；墙体后设300 g/m2土工布一层。基础以上三块挡墙内采用碎石块回填，粒径不小于0.1 m，顶层挡墙内采用腐殖土回填，种植地被植物。墙后设置1 m宽平台后与现状岸坡连接(见图5和图6)。

图5 阶梯式生态挡墙

图6 阶梯式生态挡墙实体图

5 结语

安徽柏年河干沙河段防洪工程采用堤身加培设计、堤身堤基防渗设计、护岸护脚设计等加固治理方法，有效遏制了河道、河滩地持续侵占行为，确保河道行洪顺畅，提高了河道泄洪能力，缓解了沿河两岸农田、城镇、乡村的内涝问题，改善和提高河流水动力条件、增强水资源水环境承载力、提高水体自净能力、保护水域生态环境、恢复自然岸线，是充分发挥河湖水系连通的资源、环境、生态等多种功能的水利工程。