唐山市乐亭县滦河河道治理工程设计
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[摘 要]滦河下游乐亭县段防洪小埝现状过流能力不满足防洪规划中5年一遇洪水设计标准的要求。滦河粉细砂基础抗冲刷能力弱，丁坝坝头基础水平防护段较短，防冲效果较差，水流淘蚀严重，导致大部分丁坝坝头塌陷损毁、坝身缺石，因此实施乐亭县滦河河道治理工程是必要的。防洪小埝依据现有堤防线路进行加高培厚，以背水坡堤肩向内坡复堤；护岸丁坝以维修加固为主，坝头采用格宾石笼结构重建，坝头基础采用格宾石笼水平防护，坝身护面局部翻修。
[关键词]乐亭县；滦河河道治理；右岸防洪小埝加高培厚；丁坝维修加固。
中图分类号：TV85 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0230-01
1 滦河概况
滦河干流全长888km，流域面积44750km2。其中滦县以上为山区，流域面积43940km2，滦县以下平原区面积仅810km2。滦河自成体系，进入平原后通过干流河道渲泄入海。
解放以来滦河防洪工程不断建设，在滦河支流上修建了一些大、中、小水库，滦河干流中游修建了潘家口水库调蓄洪水，以减轻滦河下游地区的洪水威胁。滦河至滦县京山铁路桥后进入平原河段，由于平原河段较短，其间没有蓄滞洪区，修建了防洪大堤、防洪小埝和护岸丁坝作为主要防洪工程措施。
滦河防洪大堤始建于1951年，历经1960年延长和1962年平毁，滦河右岸防洪大堤现状自京山铁路桥至乐亭县袁庄，长45km。为减轻中小洪水对滦河行洪滩地村庄的威胁，河道右岸自滦南县大李庄始并沿二滦河右岸至乐亭县岗子庄修建防洪小埝长49.5km。防洪小埝采用5000m3/s设计，7000m3/s校核，设计洪水标准相当于3年一遇。滦河下游干流属于游荡型河流，为防止河岸坍塌，保护村庄、耕地及防洪堤埝的安全，先后在滦河下游两岸修建大量的护岸丁坝群，起到稳定流向、固定河床的作用。
根据滦河流域防洪规划，防洪大堤按照50年一遇洪水设计，设计洪水流量为25000m3/s；防洪小埝近期按照5年一遇洪水设计，设计洪水流量为8230m3/s。
2 乐亭县滦河河道治理的必要性
2.1 防洪小埝现状及存在的问题
防洪小埝现状设计洪水标准相当于3年一遇。小埝现状堤身、堤基大部分为粉细砂，堤高1～3m，顶宽3～5m，迎水坡与背水坡现状坡比1：2.5～1：3.0。防洪小埝建成后，历经了1978、1979、1984、1994、1995年较大洪水，洪峰流量6100～9340m3/s，洪水过程中防洪小埝多处出现险情，某些堤段洪水位几乎与堤顶持平，经抢险均未造成大范围决口漫溢。2012年8月滦县站最大洪峰流量4280m3/s，本次洪水中堤身砂化现象较严重，局部堤段发生洪水漫溢险情。由于筑堤材料主要为砂性土，多年运用中堤身受风吹、雨水冲刷剥蚀，致使堤顶高程降低，堤身缩窄，防洪小埝现状过流能力仅为3000～5000m3/s，不满足防洪规划中5年一遇洪水设计标准的要求。
2.2 护岸丁坝现状及存在的问题
护岸丁坝坝头原结构为铅丝石笼，坝身原结构分为抛石填筑和土工布包砂两种，干砌石护面。滦河乐亭县境内河段平均流速1～2m3/s，行洪高水位时流速更大。由于汛期洪水持续时间长，而且滦河粉细砂基础抗冲刷能力弱，尤其丁坝坝头基础原有水平防护段较短，防冲效果较差，水流淘蚀严重，导致大部分丁坝坝头塌陷损毁、坝身缺石，每年都形成新的险工险段。
由于乐亭县右岸防洪小埝和护岸丁坝存在上述问题，因此实施乐亭县滦河河道治理工程是必要的。
3 工程任务及规模
针对工程现状存在问题，从2012年开始分段对乐亭县滦河河道进行治理。本次2013年治理工程位于乐亭县中堡镇新庄子村东，滦河右岸桩号LHY36+ 500～LHY40+000段，长度共计3.5km，包括防洪小埝加高培厚、局部护砌、埝顶路面硬化、越堤道口治理以及勒流河丁坝群中6座丁坝的维修加固。
根据滦河流域防洪规划，确定右岸防洪小埝行洪标准按5年一遇洪水，相应设计流量为8230m3/s。护岸丁坝的防护标准以平槽为原则，滦河乐亭段主河槽平滩流量1750m3/s。
4 工程地质条件及评价
本段防洪小埝埝身填筑大部为粉砂，其渗透性较强、抗冲刷性能较差，高水位运行时易发生渗透变形破坏。埝基土大部为粉细砂，局部为壤土，粉细砂粘粒含量低，抗冲刷能力差，埝基透水性较强，产生渗漏及渗透破坏的可能性较大。丁坝工程场区地质条件较为简单，为粘砂多层结构或砂性土单一结构，做为丁坝地基能够满足承载力要求，承载力建议值120kPa。工程场区位于滦河下游的冲积平原上，地层岩性主要为砂性土，仅在河滩表层覆盖有厚1.0～1.5m的壤土层，该壤土层是当地村民赖以生存的耕植土。因此复堤粘土料建议使用滦县响R镇司家营铁矿露天开采的弃料（剥岩土）。
5 工程布置及建筑物
根据保护对象的防洪标准，确定右岸防洪小埝按5级建筑物设计，护岸丁坝参照5级建筑物设计。
5.1 右岸防洪小埝工程设计
防洪小埝依据现有堤防线路进行加高培厚，为尽量减少新增永久占地，以背水坡堤肩向内坡复堤。复堤后堤顶宽度4.5m，临水坡和背水坡坡比均为1：3。由于防洪小埝LHY36+500～LHY37+500段靠近主河槽，因此该段防洪小埝临水坡采用15cm混凝土连锁块+10cm碎石垫层+300g/m2土工布护坡，浆砌石护脚深2m，其余堤坡均采用植草护坡，堤顶设20cm厚泥结碎石路面。复堤材料采用滦县司家营矿区剥岩土，压实度不小于0.91。
5.2 丁坝维修加固工程设计
丁坝治理工程在兼顾上下游、左右岸利益前提下，考虑河势变化，维修加固尽可能维持原丁坝长度与角度不变，避免改变业已形成的水流形态。
6座丁坝坝头均重建，采用格宾石笼结构。由于该段河道主槽靠近右岸，勘察期间LL32～LL36坝前水深1m左右，LL37丁坝坝前无水。施工期设计洪水位高出河底2m左右。考虑基坑排水困难，LL32～LL36坝头基础水平防护措施采用抛石+50cm厚格宾石笼形式，抛石顶部平台宽8.0m，抛填至出露水面，再砌筑6m宽50cm厚格宾石笼；LL37坝头基础水平防护措施采用直接砌筑8m宽50cm厚格宾石笼形式。格宾石笼坝头临水侧为圆弧形，LL32～LL35半径3.5m；LL36、LL37半径3.0m。根据坝头高度砌筑2～3层台阶，每阶高度0.5～1.0m，宽1.0～2.0m，坡比1：2。
坝身原结构分为抛石填筑和土工布包砂两种，LL32、LL33坝身为抛石结构，LL34～LL37坝身为土工布包河砂。紧邻坝头的坝身护面由干砌石翻修为50cm厚格宾石笼，翻修长度LL32～LL37分别13m（全长）、12.5m（全长）、15m、10m、15m和5m。首先清除表层松动的干砌石护面并清基，然后铺300g/m2土工布，再依次填筑堆石、10cm厚碎石垫层和50cm厚格宾石笼。坝根上、下游岸坡及淘刷坑，均采用40cm厚干砌石+10cm碎石垫层进行翻修或新建。坝身坡脚新建1m×1m格宾石笼护脚。坝身顶面坝根斜向坝头的纵坡为3%。
参考文献
[1] GB 50286-2013，堤防工程管理设计规范[S].
[2] SL274-2001碾压式土石坝设计规范[S].
[3] SL 252-2000，水利水电工程等级划分及洪水标准[S].