1 工程概況
本次工程關于堤線的布置是在遼寧江河水利水電新技術設計研究院 2006 年編制完成的《北沙河河道治理規劃報告》及本溪市水利電力勘測設計研究院實測地形資料的基礎上進行的。本次設計堤線布置遵循以下原則:
1\\) 遵循堤線盡量順直，水流通暢，利于行洪，充分利用天然地形和現有堤防。
2\\) 考慮工程兩岸未來土地的重要性，堤防布置盡量少占或不占地，不拆遷或少拆遷。對于現有跨河交通橋在滿足行洪的條件下平順與規劃堤線連接，堤頂防汛路做到堤路結合，以利于未來該區域交通和防汛搶險。
3\\) 以河道天然現狀及現有老堤堤線為基礎，考慮河道洪水流勢的合理性，因勢利導，摒棄裁彎取直的平面規劃原則，兼顧上下游及左右岸，盡量尊重河流原有的自然形態。
2 堤防型式選擇
本次設計工程起點為黃木廠子村，終點為下達貝支流入匯口上游150 m，治理河長4. 6 km\\(干流\\)，治理險工 3處，新建防洪堤9 987. 02 m\\(包括支流回水堤\\)。其中干流左岸4 584. 56 m，右岸4 648. 47 m，支流黃木廠溝左岸80. 69 m，右岸 80. 02 m; 支流長溝左岸 235. 23 m，右岸234. 05 m;支流下達貝溝左岸55 m，右岸55 m。設計堤距:工程起點至下達貝溝入匯口段為75 m，下達貝溝入匯口以上段為50 m，其中黃木廠支流匯入處根據現狀地形條件堤距確定為130 m。設計防洪標準 P =2%。
本段河道清灘、清障及開挖的砂礫料充足，砂礫料既是筑堤材料又是砼骨料料場;塊石料場為附近村鎮采石場。周邊無較好防滲料。
根據以上建設材料分布、埋藏數量、工程地質及水文地質條件以及其他技術條件等，進行了綜合比較，其結果分述如下:本地區工程地質及水文地質以及北沙河的特性，除洪水期外，一般季節均為地下水補給河水，因此堤基不易做防滲處理。本次設計擬定 3 種堤型:方案Ⅰ為砂礫石均質土堤;方案Ⅱ為砼擋墻背填砂礫料;方案Ⅲ為毛石砼與砂礫石組合堤\\(聯鎖磚護坡\\)進行比較。
根據以上 3 種堤型方案，從經濟條件及技術可能性比較后，各方案優缺點分述如下:
方案Ⅰ砂礫均質土堤。具有投資較少，所需勞力也少，并可利用河道清灘、清底出的砂礫石量筑堤，節省水泥。同時，均質土堤有施工方便、容易控制質量、適應基礎變形等優點，且汛期由于堤頂寬度較大便于搶險。但唯一缺點是占地較多。
方案Ⅱ砼擋墻背后填土。工程投資相對較高，需要水泥量大，對基礎要求嚴格。其優點是占用土地少，拆遷量小，迎水面不需再做護坡工程。其缺點施工工序較多，相應工期較長，對基礎要求嚴格。
方案Ⅲ毛石砼與砂礫石組合堤\\(聯鎖磚護坡\\)。投資比方案Ⅰ高，勞力比方案Ⅰ多，但需用的水泥量相對較多，對基礎要求嚴格。占地和拆遷量比方案Ⅰ少，比方案Ⅱ多。生態效果優于方案Ⅰ、方案Ⅱ。
綜合上述比較，本著生態優先、就地取材原則\\(結合清淤所運出的礫料\\)，同時考慮該區域未來城市定位，因此新建堤防堤型選擇毛石砼與砂礫石組合堤\\(聯鎖磚護坡\\)。
3 堤防斷面設計分析
3. 1 堤防頂高程確定
堤防頂高程以 50 年一遇洪水水位加風浪爬高和安全超高而定。堤頂超高應按下列公式計算:Y =R + e + A式中:Y 為堤頂超高，m;R 為設計波浪爬高，m;e 為設計風壅增水高度，m;A 為安全加高，m。
其中風浪要素可由以下公式確定：【1】
設計波浪爬高采用《堤防工程設計規范》\\(GB 50286－ 1998\\)推薦公式確定:【2】
式中:珚H 為堤前平均波高，m;T珔 為堤前平均波周期，s;V 為計算風速，m/s，取汛期多年最大平均風速 1. 5 倍，取值18. 75 m / s;F 為風區長度，m，取值90 m;d 為水域的平均水深，m，取值 3. 85、3. 6 m;g 為重力加速度，9. 81 m/s2;tmin為風浪達到穩定狀態的最小風時，s;th 為雙曲函數;Ｒp為累計頻率為 p 的波浪爬高，m;KΔ為斜坡的粗糙率及滲透系數;KV為經驗系數;Kp為爬高累計頻率換算系數，不允許越浪的堤防，爬高累計頻率宜取 2%;允許越浪的堤防，爬高累計頻率宜取 2%;Kβ為來波波向線與堤軸線的法線成β 角時的系數;m 為斜坡坡率;K 為綜合摩阻系數，可取 K = 3. 6 × 10－ 6;β 為風向與垂直于堤軸線的法線的夾角。
選取典型斷面進行堤防超高計算，計算結果見表 1?！颈?】
根據計算結果，堤防不允許越浪條件下，干流堤防超高值均取1. 3 m，黃木廠、長溝回水堤超高取0. 95 m，下達貝支流回水堤超高取1. 0 m。
3. 2 堤頂寬度確定
依據《堤防工程設計規范》\\(GB 50286 － 1998\\)中規定，Ⅱ級及以下堤防堤頂寬度不宜小于6. 0 m。因此，本次設計堤頂寬度為6. 0 m，以滿足防汛交通要求。
3. 3 堤防設計斷面
堤防工程:毛石砼與砂礫石組合堤\\(聯鎖磚護坡\\)，堤型為復式斷面，毛石砼基礎擋墻頂高程為各潛壩壩頂高程以上0. 3 m。擋墻頂設寬度為4. 0 m的親水平臺，上鋪設400 g / m2土工布，0. 1 m厚聯鎖磚護坡，親水平臺以上砂礫石堤迎水面坡比為1∶ 2. 5，上鋪設400 g/m2土工布，0. 1 m厚聯鎖磚護坡，土堤堤頂寬6. 0 m，背水側1∶ 2. 0放坡與原地面連接，迎水坡聯鎖磚縫隙處種植草皮，聯鎖磚以上部分采用低矮灌木護坡，背水坡種植草皮。
3. 4 滲透計算
1\\) 滲透量計算。本次設計堤防工程滲流計算根據《堤防工程設計規范》的有關規定按照穩定滲流進行設計，礫料指標見表 2?！颈?】
2\\) 計算方法及計算程序。計算按《堤防工程設計規范》\\(GB 50286 －1998\\)的有關規定進行，首先判定土的滲透變形類型，根據地質報告和有關規范計算出土的滲透允許坡降;然后計算出各種可能的最不利工況的浸潤線、滲流等壓線等;最后計算出滲透坡降并判定滲流的穩定性。
對選取斷面分別計算，計算出各種可能的最不利工況的出逸滲流坡降及穩定性，計算成果見表 3、圖 1?！颈?.圖1】
4 結 論
由表 3 計算結果可知，典型斷面在天然條件下均滿足滲透穩定要求，下游堤腳不必采取工程措施防止滲透破壞。
在防洪堤設計中，根據堤線所在區域的地形特點及解決堤外階地排水問題，須進行穿堤建筑物布置設計，穿堤建筑物布置原則:排水涵布置的原則是根據地形和現有工程情況安排，在有天然山洪溝或已有排水溝的位置上要設置排水涵使內水順暢地排出。另外，地形較低的地方也要設排水涵洞，保證防洪堤后不積水。
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