瓯江干堤支流河道修建断面结构型式方案探索

瓯江干堤支流河道修建断面结构型式方案探索

【摘要】：本文主要介绍了瓯江干堤支流河道工程设计采用多断面进行经济、技术及适用性方案比较，并对工程断面河堤堤身设计稳定做出分析，综合得出复合式与斜坡式断面可行性。【关键词】：河堤断面经济适用方案比较可行性1.河道断面型式综合考虑本河道工程场地地形、地质条件、行洪、造价、材料供应条件、景观要求等方面因素，重点对以下三种断面方案进行比选。1.1复合式断面结构型式由两部分组成，上面为斜坡式，下部为直立式，堤顶宽4m，顶面铺设彩色人行道板；迎水坡按1:2.5至亲水平台，边坡上部采用三维土工网植草护坡，下部考虑到受洪水影响几率要高以及山区性河道卵石资源丰富，面层采用厚25cmC25嵌鹅卵石砼，外侧采用高尔凡格宾挡墙，并设置一定的埋深深度，外侧设3m长40cm厚雷诺护垫装卵石水平防冲。1.2斜坡式断面结构型式堤顶路面同方案一，迎水坡按1:2.5至河床，结构同方案一上部结构，堤脚防冲采用高尔凡格宾大方脚，并设置一定的埋深深度，外侧设3m长40cm厚雷诺护垫装卵石水平防冲。1.3两级直立式挡墙型式本断面结构分上级挡墙与下级挡墙两部分，上级挡墙采用荣勋生态挡墙，下级采用高尔凡格宾挡墙，并设置一定的埋深深度，外侧设3m长40cm厚雷诺护垫装卵石水平防冲。2、断面方案技术经济比。表2-1序号比较项目方案一（复合式）方案二（斜坡式）方案三（两级挡墙式）1单位造价中间最小最大2占地面积（过水断面等同条件下）中间最大最小3优点1、景观好，亲水性好2、施工方便1、景观好2、施工方便3、造价低1、亲水性好2、占用土地少3、施工方便4缺点1、造价稍高；2、亲水平台在发生洪水时要淹，增加清洗工作3、草皮维护工作量大1、亲水平台在发生洪水时要淹，增加清洗工作2、草皮维护工作量大1、景观稍差2、亲水平台在发生洪水时要淹，增加清洗工作。3、造价较5推荐意见推荐推荐不推荐综合比较后，本工程推荐采用景观性好的方案一（复合式断面结构）和方案二（斜坡式断面结构）两种方案。3.断面稳定设计计算3.1挡墙稳定计算3.1.1计算方法a、挡墙抗滑稳定计算公式Kc=f∑W/∑H式中：KC—抗滑稳定安全系数；∑W—作用于墙体上的全部垂直力的总和（KN）；∑H—作用于墙体上的全部水平力的总和（KN）；f—底板与堤基之间的摩擦系数，取0.4b、挡墙抗倾稳定计算公式为K0=∑MW/∑MH式中：K0—抗倾稳定安全系数；∑∑MW—抗倾覆力矩（KN·m）；∑MH—倾覆力矩（KN·m）c、基底应力计算公式σ1-2=∑W/∑B（1+6e/B）式中：σ1-2—墙前基底处应力，墙背基底处应力（Kpa）；B—墙底宽度（m）；e—墙底压力偏心距（m）。其他符号意义同前。3.1.2水位组合：正常运行条件：河道水位取常水位，背水侧取地下水位。非常运行条件：取施工期，临水侧无水，背水侧取地下水位。3.1.3计算结果5级挡土墙土质基础，抗滑稳定系数正常运行工况下cK≥1.20、抗倾稳定系数0K≥1.40；非常运行工况下Kc≥1.05、K0≥1.30，经计算，挡墙抗滑抗倾计算成果见表3-1。挡墙位置运行工况抗滑安全系数抗倾安全系数基底最大应力基底最小应力基底应力比KCK0σ1（Kpa）σ2（Kpa）η方案一正常工况1.763.8291.5572.191.27非常工况1.633.6498.6881.831.21方案二正常工况1.653.3193.6271.921.30非常工况1.583.22101.8779.461.28挡墙基础基本座落在卵石层上，该层基础承载力为300Kpa。由表3-1可知，挡墙基底最大应力小于卵石层地基承载力。通过计算，抗滑、抗倾安全系数均能满足规范要求，地基应力也小于地基承载力。4、堤身整体抗滑稳定验算堤身整体稳定计算4.1验算条件验算整体抗滑稳定计算条件：4.1.1正常运行条件：临水坡，外河为常水位，陆侧采用多雨季节平均高水位。4.1.2非常运行条件：临水坡，外河无水，陆侧采用多雨季节高水位。4.1.3背水坡：由于本项目区河道背水侧地坪均较高，故不再进行背水4.2坡稳定计算。在进行圆弧滑动稳定分析时，计入渗流的渗透力对滑动的影响，计算滑动力矩时，浸润线以下、设计低水位以上采用饱和重度，但计算抗滑力矩时用浮容重，低水位以下均用浮容重计算滑动力矩和抗滑力矩。4.3计算荷载本次设计考虑基本荷载，不计特殊荷载（地震荷载）及活载。基本荷载包括土重、水重、水压力、土压力、扬压力及渗透力。4.4计算公式按总应力法的瑞典圆弧滑动条分法进行计算：公式如下：K=∑[LiCi+Wicosαitgφi]/∑Wisinαi式中符号意义见有关规范。4.5计算结果表4-1堤身整体抗滑稳定计算结果表计算代表断面堤身稳定安全系数K正常运行施工期安全系数规范允许安全系数安全系数规范允许安全系数方案一1.7951.101.9391.05方案二1.7601.102.0271.05经计算可知，本工程防洪堤堤身整体抗滑稳定均能满足规范要求。5、堤身渗透稳定分析根据山区性河流洪水的特点，一般来得快去得也快，洪水持续时间不会很长，又考虑到防洪堤背水侧地坪高程较高，设计洪水位高于地面不超过1.6m，有些地方地面高程高于设计洪水位，因此，本工程可以满足堤身渗透稳定要求。［1］中华人民共和国水利部.SL74