山东河道整治控导加高加固工程研究报告

1综合说明1.2水文XX市XX控导工程位于XX至XX间的弯曲性河段，XX河段堤距宽1.7～5.1km（道旭断面堤距宽5.1km，是指到老堤距离，到新堤距离仅4km）。河道主槽宽450～800m。滩槽高差1～4.3m，平滩流量3000～3500m3/s（利津站流量）。主槽平均高程比背河地面高出1～3.7m，主槽平均高程比临河堤根高，号称“悬河之悬河”。河道比降0.8/10000～1.06/10000。1951年至1999年，进入XX黄河高村站的水量平均每年为388亿m³,进入高村站的泥沙平均每年为9.55亿t。1986年以来，来水量明显减少，平均每年仅239亿m³,占多年平均值的61.6%。由于黄河进入我省的水少、沙多，泥沙在河道内不断淤积，河床逐渐抬高，冲刷河槽的大洪水较少出现，XX黄河淤积抬高加快,其中1985年10月至1995年10月十年间就淤积抬高1.21m，年均抬高0.12m，尤其是1990～1996年，3000m³/s水位年均升高0.18m。河道平槽流量由5000m³/s，减少为2000～3000m³/s，并且槽高、滩低、堤根洼的局面进一步加剧，河势也发生了较大的变化。目前XX河段的平滩流量约为3000m³/s,对应于道旭断面2005年的水位为15.82m（黄海高程，下同）。1.3地质1.4工程任务和规模本次工程建设的任务是：通过对黄河下游在新的水沙条件下河势演变特点及现状工程存在问题的分析，提出XX控导加高加固工程的经济合理方案，对工程实施加高加固，以保证黄河防洪安全。本工程的加高加固，在充分利用现有工程的基础上，除对靠河的8#-14#坝进行加高加固外（其中13#-14#坝按险工标准改建），同时在8#坝以上修建4个垛（即4#-7#坝），按旱工进行修建，并对连坝按标准进行帮宽改建。1#～3#坝由于离河较远，近阶段靠河可能性不大，暂不修建。新建坝的结构型式均采用人字垛。1.5工程布置及主要建筑物1.6施工组织设计1.7工程占压及移民安置1.8环境保护设计XX控导（4#～14#坝）加高加固工程的实施，可以控制河势向有利的方向发展，减缓洪水对下游人民财产的威胁，为下游人民提供更为安全的生产和生活环境。促进下游地区的经济发展和生态环境建设。根据环境影响分析结果，工程建设对环境的不利影响主要集中在施工期，为减免工程施工所产生的不利影响，拟采取以下措施：开展施工区环境监理工作；加强对施工区的环境监测，定期对施工区大气、噪声、水环境质量进行监测。及时清除施工产生的废渣以及生活垃圾。强化施工区医疗保健和卫生防疫工作。对施工人员定期体检，保证施工人员身体健康。1.9水土保持设计1.10工程管理设计1.11工程量及投资2水文2.1河道概况XX黄河河段位于黄河下游的最下端，河长628km。其河道是在长期排洪输沙的过程中淤积塑造形成的，河床普遍高出两岸地面，是海河与淮河流域的分水岭。XX黄河水量、沙量沿程减小，河道堤距及河槽形态具有上宽下窄、坡降上陡下缓的特点。自东明上界到高村河长56km，是冲淤变化剧烈，水流宽、浅、散、乱的淤荡性河段。本河段两岸堤距5-20km，排洪能力20000m³/s，比降约为1/6000；高村至陶城铺河长164km，堤距及河槽逐渐缩窄，是由游荡向弯曲的过渡性河段，堤距2-8km，排洪能力20000-11000m³/s，比降约为1/8000；陶城铺至利津河长298km，是河势比较归顺稳定的弯曲性河段，堤距0.5-4km（其中艾山卡口宽275m），排洪能力11000m³/s，比降约为1/10000，由于堤距及河槽较窄，比降平缓，河道排洪能力较小，防洪任务艰巨。同时，冬季凌期时有冰坝堵塞，易造成堤防决溢灾害，威胁也很严重。利津以下的黄河河口段，河长约110km，为摆动频繁的尾闾段，堤距0.5-12km，比降约为1/10000，随着黄河入海口的淤积—延伸—摆动，入海流路相应改道变迁。目前黄河河口是一个弱潮多沙、摆动频繁的陆相河口。近40年间，黄河年平均输送到河口地区的泥沙约为10亿t，滨海地区年均净造陆面积25～30km2。（1）堤距窄、河道主槽狭窄，比降较缓。本河段堤距宽1.7～5.1km（道旭断面堤距宽5.1km，是指到老堤距离，到新堤距离仅4km）。河道主槽宽450～800m。滩槽高差1～4.3m，平滩流量3000～3500m3/s（利津站流量）。主槽平均高程比背河地面高出1～3.7m，主槽平均高程比临河堤根高，号称“悬河之悬河”。河道比降0.8/10000～1.06/10000。（2）河道受两岸堤防、险工、护滩控导工程约束（险工、护滩控导工程长度含淄博河务局共62.47公里，占河道长的66.5%），河曲不能自由发育。曲折系数1.1，属“受控制的弯曲性河道”。大部分相对比较稳定，但个别河势也有较大变化。（3）两岸险工分布不均，XX上界至张肖堂险工河道长69.5km，河靠左岸，有险工9处，险工控制长度占河道长的27.8%，右岸只有险工3处，只占河道长的4.5%；张肖堂险工至XX下界，河道长24.5km，河行偏于右岸，有险工4处均在右岸。这种险工分布状况，不能有效地控制河势，随着河势河槽的变化，沿河道两侧逐步增设了护滩控导工程19处，使险工、护滩控导工程的分布基本上达到了上下游、左右岸交错排列相互制约的要求，逐步形成了目前较为稳定的河道。（4）河道纵向冲淤受上游来水来沙条件、河道形态、河床边界条件及河口演变的影响，不同时段或自上而下或自下而上发生沿程冲淤。公元1905年本河段现有堤线形成以后，河道主槽一直在冲淤交替中发展，但总趋势是淤积抬高的，只是发展快慢不一。1964年以后淤积速度加快，1976年、1981年及1990年为三个高峰期，其中以1981年汛前“主槽河底平均高程”表现为最高时期。1964年至1990年主槽淤高2.18～4.66m，平均每年淤高0.129m。1990年主槽高程已接近1981年的高程。1990年至2001年主槽淤高0.86～1.11m，平均每年淤高0.089m。2.2径流、泥沙1951年至1999年，进入XX黄河高村站的水量平均每年为388亿m³,汛期（7—10月，下同）平均来水量为223亿m³,占全年的57.5%，非汛期平均来水量为165亿m³,占全年的42.5%。进入高村站的泥沙平均每年为9.55亿t，汛期平均来沙量为7.7亿t,占全年的80.6%，非汛期平均来沙量为1.85亿t,占全年的19.4%。自1950年7月至1999年5月XX黄河河道（高村至利津）共淤积28.94亿m³，平均年淤积0.591亿m³，其中主槽平均年淤积0.278亿m³，滩地平均年淤积0.312亿m³。3000m³/s相应水位高村至利津5个水文站平均抬高3.59m，每年平均抬高0.073m。1986年以来，来水量明显减少，平均每年仅239亿m³,占多年平均值的61.6%，如表2-1所示1999年黄河下游来水来沙情况。由于黄河进入我省的水量少、沙量多，泥沙在河道内不断淤积，河床逐渐抬高.由于来水来沙条件不利，冲刷河槽的大洪水较少出现，XX黄河淤积抬高加快,其中1985年10月至1995年10月十年间就淤积抬高1.21m，年均抬高0.12m，尤其是1990～1996年，3000m³/s水位年均升高0.18m。河道平槽流量由5000m³/s，减少为2000～3000m³/s，并且槽高、滩低、堤根洼的局面进一步加剧。据1995年河道测量成果计算，东明油房寨断面主槽比滩地平均高1.06m，滩唇比堤根高3.4m，堤根比背河地面高1.8m，滩唇高出背河地面5.2m。横比降达1／2400（河道比降为1／6000），一旦发生大洪水，易出现横河、斜河、主溜直冲大堤，给防守带来很大困难。2.3气象XX位于暖湿带季风气候区，春季多风而干旱，夏秋季炎热多雨而湿润，冬季寒冷少雪，大陆性气候显著。年降水量的70%至90%，集中在6至9月间，雨量丰枯悬殊，春旱严重且历时长。工程所在地XX市滨城区多年平均降水量589.7mm，多年平均温度为12.410C。该区域土壤及气候条件适宜小麦水稻等农作物生长。1999年黄河下游来水来沙统计表表2-1项目时段花园口高村孙口艾山泺口利津水量1-6月96.7872.2061.9454.3637.1316.777-10月94.6982.3180.0567.1757.5641.14全年207.1167.4154.0133.2105.965.58沙量1-6月0.6220.7310.6090.7010.2970.0427-10月4.0983.0823.0972.8632.3331.784全年4.8023.8943.7603.6092.6761.847注：单位水量：亿m3；沙量：亿t。本表数据为报表值，仅供参考。2.4洪水黄河洪水按照出现时期的不同划分为桃、伏、秋、凌四汛。十二月至次年二月为凌汛期，凌情严重时形成冰坝壅水，易造成决口，形成灾害。三至四月桃花盛开之时，上中游冰雪融化，形成洪峰，称为“桃汛”；七至八月暴雨集中，河水猛涨，称为“伏汛”，历史上大洪水多发生在这一时期；九至十月流域多降大雨，形成洪峰，称为“秋汛”。伏汛、秋汛习惯上称作伏秋大汛，也就是通常所说的汛期。伏秋大汛的洪水多由黄河中游暴雨形成，发生时间短，含沙量高，水量大。黄河决口成灾主要发生在伏秋大汛和凌汛期。暴雨洪水出现时间主要在7～10月份（见表2-2）。洪水来源主要有五个地区，即上游的兰州以上地区、中游的河口镇至龙门区间、龙门至三门峡区间、三门峡至花园口区间（分别简称河龙间、龙三间、三花间）以及下游的汶河流域。上游地区洪水洪峰小、历时长、含沙量小。中游的三个地区是最主要的洪水来源区，一般不同时遭遇。来水主要有以下两种情况:一是以三门峡以上来水为主形成的大洪水简称“上大洪水”,如1933年洪水，其特点是洪峰高、洪量大、含沙量也大，对黄河下游威胁严重;二是以三花间来水为主形成的大洪水简称“下大洪水”。如1958年洪水，其特点是洪水涨势猛、洪峰高、含沙量小、预见期短，对黄河下游防洪威胁最为严重。汶河洪峰形状尖瘦、含沙量小，除威胁大清河及东平湖堤防安全外，当与黄河洪水相遇时，影响东平湖对黄河洪水的分滞洪量，从而增加XX黄河窄河段的防洪压力2.5水位流量关系2.5.1设防水位、设防流量及2000水平年3000m³/s相应水位由于险工坝垛依托临黄大堤修建，设计防洪流量、水位与所在堤段的设计防洪流量、水位相同。《十五可研》通过对2010年及2000年两水平年设防水位对比可以看出，2010年设防水位略低于2000年设防水位。考虑到黄河下游河床数年后还要淤积升高，为统一建设标准且安全起见，以2000年设计洪水位作为防洪工程建设的设计标准，黄河下游主要控制站2000年设计洪水位成果见表2-3。本次险工改建加固的坝垛所在堤段位于刘家园、道旭两控制站之间，采用直线内插法推算该工程相应堤段设计洪水位。本工程13#、14#坝按险工标准改建，相应大堤右岸桩号为172+566（取13#坝处相应桩号），位于刘家园站和道旭站之间，经推算得该处险工工程设防水位为20.03m、2000水平年3000m³/s相应水位（设计根石台顶高程）为16.81m。2.5.2整治流量、水位关系据《黄河下游河道整治工程设计暂行规定》，控导工程设计流量应采用长期冲淤相对平衡时的中水河槽的平滩流量。陶城铺以上河段，新、续建河道整治工程的坝顶高程为设计流量相应的水位加超高。陶城铺以下河段，新、续建河道整治工程的坝顶高程按当地滩面平均高程加0.5m，本工程4#～12#坝设计坝顶高程为16.20m。目前XX河段的平滩流量约为3000m³/s，对应于道旭断面2005年的水位为15.82m，因此取整治流量为3000m3/s。相邻主要控制站2005年的水位流量关系见表2-4.黄河下游主要控制站2000水平年设防水位表表2-3站名大堤桩号设防流量（m3/s）设计水位（m）左岸右岸3000m3/s流量设防流量花园口97+10013+0002200093.5994.46柳园口167+62885+8502180080.5483.03夹河滩188+580112+9002150074.7078.31石头庄17+113172+3902120068.2170.07高村55+000207+9002000063.0465.12苏泗庄80+844240+1001940059.3861.58邢庙124+200269+5001820054.7956.67孙口163+950326+9251750047.4750.79南桥20+500山1100042.2445.85艾山30+500山1100041.1145.01泺口135+70029+6001100030.4734.63刘家园174+00075+7001100026.5130.35道旭276+000173+7001100016.7019.92表中高程为黄海高程系，下同2.5.3施工水位、流量关系工程施工水位采用前3年施工期平均流量推求。黄河下游主要控制站施工期流量采用2003年～2005年水文资料（3～6月、10～12月）进行统计：统计时扣除了6月份受小浪底调水调沙影响的流量资料；由于2003年秋汛流量偏大，10月、11月份的资料未采用。统计结果见表2-5，相应施工期流量见表2-6。XX控导工程位于利津站上游，距利津站河道长37.29km，利津站施工水位10.06m，由河道比降推求得XX控导施工水位13.70m。2005年黄河下游部分控制站设计水位～流量关系成果表表2-4流量韩刘北店子泺口刘家园梯子坝清河镇道旭麻湾利津一号坝西河口200036.0832.4430.0225.6222.9420.1216.5814.4612.9410.368.38300036.8533.330.8526.323.6520.8517.215.113.710.958.9400037.5834.0331.726.9324.2821.4917.7515.7314.3611.479.33500038.2834.7132.2827.4824.8422.0718.2516.314.9211.959.69600038.835.2432.8127.9425.2922.518.6516.715.312.299.91700039.2835.7633.3128.3725.7122.919.0317.0815.6612.5810.1800039.7136.2433.8128.7826.1123.2819.417.4415.9912.8610.28900040.1136.6934.3129.1926.5123.6619.7617.7716.3213.1310.451000040.537.1234.8129.626.9124.0320.1118.116.6513.410.621100040.8737.5335.3130.0127.3124.420.4618.3916.9713.6710.791200014000160001800020000大堤桩号左岸77+778135+700174+000200+000236+400276+000318+170345+000右岸山8+80029+60075+700100+200173+700193+340211+340238+047滩桩163+220大沽黄海差(米)1.1931.381.3861.471.391.361.3771.451.3911.3921.484注：1、水位为大沽基面，单位：水位为米；流量为立方米每秒。黄河下游主要控制站近三年平均流量统计表表2-5单位：m3/s月份高村孙口艾山泺口利津2003年2004年2005年2003年2004年2005年2003年2004年2005年2003年2004年2005年2003年2004年2005年10月—3421683—3301655—2741912—2751928—271191111月—340808—332858—310868—308866—28086512月9744075259633875869452885878992525648102114963月7294779766303858564973387123642314981851461794月7177658636276418325005037363393185631491073155月6765699556675199216154399215412557974731387176月15日前88251512858364601261778448128367224412336582041214平均79648810147444369966673711003563269921455194814766725680585488采用760720680580480黄河下游主要控制站设计施工流量、水位表表2-6站名高村孙口利津施工流量760720480相应水位59.8744.9210.06桩号左55+000163+950318+170右207+900326+925211+340注：单位：流量m3/s，水位：m。3地质3.1地形地貌XX黄河沿岸地形属平原，由黄河泛滥冲积而成，是华北平原的组成部分。地势以黄河为分水岭，西南部略高，海拔14.7m,东北部低，海拔6.5m,地面坡降平缓，微向东北倾斜。大堤以北为黄海平原，属海河流域；大堤以南为黄淮平原，属淮河流域。3.2地层岩性该工程土层分布由筑堤土层和河流冲积层组成，自上而下共分为10个主要土层，土层分布情况分述如下：筑堤土层①轻粉质砂壤土层，黄色、干燥、密实，层厚约5m；②粉质粘土层，棕色、硬塑、局部夹壤土，层厚约2m；③中壤土层，棕黄色，可塑；④重粉质壤土层，棕黄色，可塑，均匀河流冲积层⑤中粉质壤土层，灰色，软可塑，局部夹薄层粘土夹层和草根，分布很稳定，厚度0.8～1.5m；⑥粉砂层，灰黄色、灰色、饱和、密实，层厚3～4m；⑦粉质粘土层，棕灰色，可塑；⑧粉砂层，黄色、灰色、饱和、密实，有壤土夹层，局部地区下部有大量的贝壳、钙质结核薄层，层厚变化大（1.5～6m）；⑨中粉质壤土层，灰色，软可塑，均匀，厚度分布不稳定（1～5m）；⑩重粉质砂壤土层，黄色、灰黄色，硬可塑，局部夹少量贝屑。3.3料场选择3.3.1土料场选择土场选择遵循就近取土原则，经土料场勘察，在王家庄子险工工程上首以北的河滩内，选择壤土场、粘土场各一个。粘土场、壤土场分别位于大堤桩号169+100～169+220、169+220～169+440之间的临河滩地上，为耕地。粘土场为粉质粘土，含粘量37.2％，储量6000m³。壤土场以砂壤土为主，夹少量粉质粘土，含粘量10.1％，储量2.2万m³，两土场均满足筑坝要求。土场附近无上堤辅道，需修建临时施工辅道两条，施工临时道路250m，运距皆为4km。各土场基本情况见表3-1。土场基本情况表表3-1土场编号土场类别土场所在大堤桩号土场中心距临河堤脚距离（m）土场面积（万m2）取土层厚度（m）土场储量（万m3）备注M1土场坝胎用土169+100～169+2202501.20.50.6耕地M2土场回填用土169+220～169+4402502.212.2耕地土场勘察采用了挖探坑、踏勘结合的方法进行，勘探网密度一般在50m×150m，共布设探坑11个，取散状土样11个，按《土工试验规程》SL237-1999要求对土样进行颗粒分析试验。由土工试验成果可知各土场满足粘粒含量壤土＞3%，粘土＞20%的设计要求，各土场土工试验成果见表3-2。各土场土工试验成果表表3-2土场编号土的定名土粒组成颗粒分析大小（mm）砂粒粉粒粘粒2.0～0.0750.075～0.050.05～0.005＜0.005%%%%M1粉质粘土3.85937.2M2轻粉质壤土9.780.210.14工程任务和规模4.1河道工程现状、存在的问题及建设的必要性4.1.1河道工程现状XX控导工程位于XX市境内的黄河右岸王家庄子险工与道旭险工之间，大堤起止桩号171+400～172+676。XX控导工程所在局部河段上下游河道工程现状如下：(1)XX控导工程XX控导工程位于黄河左岸，滩岸起止桩号72+390～74+000，现有坝垛23段，编号为+4＃～18＃，工程长1888m，裹护长2120m,始建于1948年。其中1951年修建1＃～9＃柳石堆9段、1953年修建10＃～21＃柳石堆12段、1976年上延+1＃柳石堆1段、1977年修建+10＃柳石堆1段、1997年上延+4＃～+2＃柳石堆3段。1976年由于行政区划调整，19＃～21＃柳石堆划归沪家护滩，即现在的沪家护滩1＃～3＃坝。(2)XX控导工程XX控导工程现有柳石堆10段，编号为1＃～10＃，滩岸起止桩号为74+000～74+740，工程长740m，裹护长758m，始建于1948年。原XX控导工程的19＃～21＃3段柳石堆，由1953年始建的3段透水柳坝改建而成，1976年划归北镇分段管辖，命名为XX控导工程，分别编号为1＃、2＃、3＃，1976年春天在沪家3＃坝下增修了4＃～7＃4段柳石堆，1977年在7＃柳石堆下增修了8＃～10＃3段柳石堆。至此小街、沪家、赵四勿3处护滩控导工程已连成一片，共同起控导作用。XX控导工程位于小街、沪家、赵四勿3处护滩控导工程所形成的弯道的中下部，在坝垛布置上采用小坝垛短档距的形式，所有坝垛均采用人字形，迎水面与河岸夹角大多在25度～45度之间，背水面与河岸夹角多在35度～55度之间。(3)XX护滩控导工程XX护滩控导工程，上与XX控导工程相连，现有柳石堆9段，编号为1＃～9＃，滩岸起止桩号为74+740～75+425，工程长度685m，裹护长度687m。工程始建于1953年，其中1953年修建1＃～3＃柳石堆3段、1955年修建4＃～11＃柳石堆8段，1959年后，10＃、11＃废弃失修。从总体上看，小街、沪家、XX3处护滩控导工程在布置上，上平、下缓、中间陡，形成一凹入型的布局型式。这三处护滩保护着同一块滩地，整个工程较规顺，对水流控制较好，水流入弯后，诸坝受力较均匀，导溜能力较强，出流方向比较稳定。XX控导工程上半段弯曲半径很大，便于工程藏头和引溜入弯，下半段和XX作为中间段，弯曲半径相对较小，便于导流出弯，XX工程位置较突出，对下首滩岸起挑流保护作用。(4)XX险工XX险工位于黄河右岸XX村北。大堤起止桩号169+028～171+400，工程长度2372m。裹护长度1444m，现有坝岸30段，编号为3＃～36＃。该险工始建于1902年。1902年始修27＃～33＃坝，1949年在上首修建3＃坝，1950年增修了23+1＃、25+2＃、此XX险工共有坝（岸）30段。XX险工工程外型较为平顺，1954年汛期大水时（利津站流量7220m3/s），对岸赵四勿柳石堆下首滩岸600m一段坍宽30m，导致XX险工及下首XX滩溜势外移，吃溜减缓，无论大中小水位，只有中下段靠边溜。从1967年开始脱险，致1971年坝前淤滩达150～300m宽。1975年以后，险工下首几段坝已靠边溜或小边溜。现3＃～21＃坝前淤滩较宽，已成为柳荫地。(5)XX护滩控导工程XX护滩控导工程，位于XXXX与道旭险工之间，滩岸起止桩号为78+200～79+338，工程长度1138m。共设坝14段，编号为1＃～14＃，裹护长度667m，XX护滩控导工程始建于1952年。为防止XX滩岸过度坍塌而导致河道右移，冲堤出险，1952年在XX险工下首的XX滩修做5段柳石堆，因控导长度不足，1953年又修了5道透水柳坝和2段柳石堆。1954年春，在XX下首再接修2段柳石堆。至此，XX滩岸布满了坝头，其最下首的14#坝与道旭险工1#坝相连。1953年修做的5段透水柳坝于1959年4月全部改为柳石堆。该工程的治导线系自XX至道旭险工之间一条平滑的微弯连线，无突出的坝头。1954年后，因赵四勿下首滩岸的坍塌后退，使XX工程吃溜一直很轻，不论大、中、小水均不吃主溜。1969～1975年为黄河的一个枯水期，年最大洪峰流量一般不足4000m3/s，整个工程曾一度脱河、坝前淤滩，1975年后又逐渐刷出靠溜。1987年以来吃溜有所加重，部分坝段因年久失修、基础单薄而出现坍塌险情，现8＃～14＃坝均靠水。(6)XX险工XX险工位于黄河右岸XX村北，大堤桩号172+676～174+226，有坝岸44段，编号为1＃～44＃，其中重力式砌石坝8段，扣石坝14段，乱石坝22段。工程长度为1550m，裹护长度1788m，平面形式呈凹凸结合型，弯曲半径为1410m，中心角35°。XX险工建于1900年。1904年至1910年，先后修建了现3＃至30＃秸埽坝，共28段。1947年至1948年又续建了现31＃～37＃、39＃、41＃、43+2＃、43+1＃乱石坝，共计11段。1951年至1952年在上首增建了现1＃、2＃乱石坝。1958～1960年先后增建了护岸形式的38＃柳坝和40＃、42＃扣石坝。至此，形成了XX险工的1＃～44＃坝。4.1.2存在的问题及建设的必要性XX河段的河道整治工程，在1985年以前，本着“以坝护弯，以弯导溜”的原则，除将历代遗留的低矮残破的秸料埽坝全部石化，并对险工坝岸进行加高改建外，还新修建了许多控导河势的节点工程。1986年以后又实施了上延、下续。截止1996年底，累积工程长度占河道长度的66.5%。上述整治工程对控导主溜，稳定河势发挥了重要作用，也为引黄灌溉和滩区生产创造了有利条件。自1986年以来，黄河下游连续枯水枯沙，在新的水沙条件下，河道淤积萎缩，多数河段的河势均相应发生了较大变化。而目前的河道整治工程与现在长期中、小水塑造的流路不相适应，工程靠溜段偏上，偏短，控导河势不力，引起河势上提下挫，变化幅度较大，塌滩坐弯严重，危及工程安全，甚至多年脱河的部分险工、控导工程重新靠河着溜，一些根石薄弱的次要坝岸受主溜或边溜淘刷，出现根石走失，坦石坍塌下蛰等各类不同程度的险情。随着黄河上中游李家峡、万家寨、小浪底等大型水库的建成运用和中下游引黄事业的不断发展，黄河下游年内来水更加趋于均匀，中小水持续时间加长，水量不足的局面将继续加剧，河槽淤积抬高，河道整治工程不适应河势变化的局面还将进一步恶化。XX护滩工程始建于1952年，1958年汛期大水时，对岸XX工程下首600m的滩岸坍塌30m宽，导致XX险工和XX工程溜势外移，吃溜减缓，这种局面一直延续下来。1969年～1975年是黄河的一个枯水期，这期间XX工程曾一度脱河、坝前淤滩。由于长期脱河，整个工程年久失修，基础单薄，随着1987年以来吃溜加重，根石、坦石大量走失，坝身及眉石部分坍塌，坝基裸露，工程破烂不堪，群众取土、扒石等现象不断发生。“96.8”洪水时多处坝段出现坍塌，洪水漫顶，因坝顶无备防石，组织当地群众用草袋装土进行抢护，由于洪水落得快，部分坝垛（1#～7#坝）淤埋，汛后未组织大的抢护活动，致使工程破烂不堪，坝身单薄，抗洪强度不足。1987年以来，主要靠水坝段为8#～14#坝，90年以前抢护抛石1970m3，土方加固5790m3；96年汛期抛土袋230个，土方300m3，抛枕11个。目前的坦石顶宽只有0.3～0.45m，断面薄弱，护坡石严重短缺，坦石外坡最陡处为1:0.7，一般在1:1.2～1:1.3，且坝顶部2.5m左右缺石更为严重，尤其9#下跨、14#坝顶部2m的石护坡已冲刷坍塌怠尽。整个工程无任何备防石，连坝部分宽度不足3m，部分坝垛整体滑落河中，坝面杂草丛生，十分凌乱，随时有出险的可能。各坝垛现状基本情况见表4-1。各坝垛现状基本情况表表4-1坝号坝顶高程坝坡结构型式坝裆备注坝裆号性质坝裆长（m）1#～7#已淤埋8#16.01：1乱石坝7#～8#坝裆为陡坎土坡7.29#15.91：1.4乱石坝8#～9#51.710#15.91：1乱石坝9#～10#48.211#16.01：1.1乱石坝10#～11#坝裆上部为陡坎土坡，底部为散抛石43.212#16.01：1.1乱石坝11#～12#22.813#15.91：0.9乱石坝12#～13#32.914#16.01：1.5乱石坝13#～14#20.0九十年代以来，由于小流量持续时间延长，上游XX工程吃溜减轻，XX护滩工程前的主河槽不断右移，下段工程吃溜不断加重，且溜势不断上提，1996年10#坝以下靠溜，现已上提到8#坝，溜势仍呈上提趋势，有恢复到五十年代初期的迹象。XX护滩工程下端13#、14#坝紧接XX险工1#坝，且紧靠右岸黄河大堤（13#坝前缘距大堤脚25m，14#坝前缘距大堤脚仅5m），一旦工程失事，将直接威胁大堤的防洪安全。因此，为充分发挥现有工程作用，有效控制河势，确保大堤安全，对XX护滩控导工程实施加高加固是非常紧迫和必要的。4.2河势演变分析4.2.1河势演变过程XX控导工程位于上游小街、沪家、XX3处控导工程组成的弯道与下游XX弯道之间的直河段的下首，其上首为已经脱河的XX险工。工程所在河段，在1947年黄河归故时，右岸有大道王、XX、XX、王旺庄4处险工，工程分布特点两头稀中间密。左岸仅有张肖堂1处险工，位于此河道上部，自张肖堂险工至XX下界滩岸长24.5km无工程控制，形成张肖堂以下河道北滚的局面。1947年～1958年左岸坍塌严重；小街一带在1200m范围内坍塌宽64～225m，小街子半个村庄塌入河中，XX至沪家在2000m范围内坍塌宽175m；大刘家一线在1300m范围内坍塌宽53m。为稳定河势，1948年～1955年先后在左岸张肖堂险工下首、韩家、小街子、XX、大刘家增修护滩控导工程。上述系列工程，有效控制了左岸滩岸坍塌，稳定了河势。在左岸坍塌的同时，由于小街至沪家坐弯，主溜出弯后逼向右岸，XX险工上首靠溜坍塌。为保护大堤安全，1949年在XX险工上首修建秸埽挑水坝1道，即3#坝。次年在戴家修做了3段总长300米的透水柳坝。并在XX3#坝与27#坝之间增修了23+1#、25+2#、25+1#3段秸埽坝。随着小街至沪家塌岸向下游赵四勿发展，右岸溜势相应下延，XX险工和XX滩岸靠溜，部分险工坝段生险。XX滩岸严重坍塌，为防止XX滩因坍塌严重而导致河道右移冲堤出险，1951年至1952年，在XX险工下首续建34#、35#散抛乱石坝2段及36+2#、36+1#秸埽坝2段，并在XX滩修做柳石堆5段，此后XX滩又多次续建坝垛。至此XX险工共有坝（岸）30段，XX护滩控导工程共有坝垛14段，并与下游XX险工连成了一个整体。#########1986年以来黄河下游进入枯水枯沙期，在新的水沙条件下，河道淤积萎缩，多数河段的河势均相应发生了较大变化，小街10＃坝～XX3＃坝均不靠水，坝前淤滩。随着小流量时水流惯性力的减小，XX前湾道半径也减小，出湾后主溜偏向右岸，XX护滩吃溜不断加重，部分坝段因年久失修、基础单薄而出现坍塌险情，8＃坝以下各坝档受回溜淘刷而坍塌，进而危及各坝的上、下跨角。当黄河出现4000m3/s以上中常洪水时，XX工程吃溜加重，弯道水流半径加大，出弯后主溜偏向左岸，XX护滩吃溜减轻。这种丰枯水流的交替出现，使得XX护滩前的主河槽在左右摆动中维持冲淤平衡，与之相对应，XX险工着溜点在一定范围内维持着上提下错的平衡。但是，进入九十年代以后，汛期4000m3/s以上中常洪水出现的机遇明显减少，这种平衡随之被打破，主溜长期靠右岸行，XX护滩工程将维持着长年靠河的局面。小浪底水库调水调沙以来，XX河势基本无变化。4.2.2河势发展趋势随着黄河上中游大型水库的建成运用和中下游引黄事业的不断发展，黄河下游年内来水更加趋于均匀，汛期中常以上洪水出现的机遇明显减少，中小水持续时间加长，水量不足的局面将长期存在，河槽淤积抬高，河道整治工程不适应河势变化的局面依然存在。上述小水时这些较为突出的变化，系长时间内逐渐形成，虽然不能代表造床流量时的溜势情况，到中常洪水时，可能还会有所恢复，但不会完全恢复，XX护滩受赵四勿工程出溜变化的影响，产生小水上提、大水下挫的局面。所以XX护滩工程靠河的局面不但长期维持下去，且主溜有继续上提的趋势。4.3工程建设任务、规模及标准以《黄河下游2001年至2005年防洪工程建设可行性研究报告》为依据，通过对黄河下游在新的水沙条件下河势演变特点及工程现状的分析，提出XX护滩控导加高加固工程的经济合理方案，对工程实施加高加固，以保证黄河防洪安全。由于XX护滩控导工程的现状工程位置线为与主槽水边线平行的直线，在新的水沙条件下，靠河坝段将有逐年上提趋势，因此，本工程的加高加固，在充分利用现有工程的基础上，对靠河的8#-12#坝进行加高加固；在8#坝以上修建4个垛（即4#-7#坝），按旱工进行修建，坝的结构型式均采用人字垛；由于13#、14#坝紧接XX险工，且坝头前缘距临黄堤堤脚不足30m，为消除洪水对堤防的威胁，减轻防洪压力，将13#、14#坝按险工标准进行加高改建；对连坝按标准进行帮宽改建；1#～3#坝由于离河较远，近阶段靠河可能性不大，暂不修建。XX控导工程加高加固标准执行黄委会《黄河下游河道整治工程设计暂行规定》。4#～12#坝按控导标准改建，由于工程位于陶城铺以下河段，坝顶高程按当地滩面平均高程加0.5m。13#～14#坝距大堤很近，其下首紧靠XX险工1#坝，为确保大堤防洪安全，按险工标准改建；由于本工程位于艾山以下，设计坝顶高程为所在堤段2000年设计水平年设防流量相应水位加超高1.1m确定；根石台顶设计高程与所在堤段2000年设计水平年3000m3/s流量设计水位相同。5工程布置及建筑物5.1控导部分（4#～12#坝）5.1.1设计依据(1)2001年9月XX黄河勘测设计研究院编《2001年XX市（第二期）黄河防洪工程建设勘测设计任务书》及黄委会批复意见；⑵2003年1月黄委会关于“2002年XX黄河防洪工程初步设计审查意见”；(3)《黄河下游2001年至2005年防洪工程建设可行性研究报告》（报审稿）；(4)《黄河下游近期防洪工程建设可行性研究报告》；(5)《堤防工程设计规范》（GB50286－98）；(6)《堤防工程施工规范》（SL260-98）；(7)《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225-98）；(8)黄委会《黄河下游河道整治工程设计暂行规定》；(9)黄委会《黄河堤防工程管理设计规定》（黄建管[2005]44号）；(10)建设单位委托书及其它有关规范、规定。5.1.2工程设计要素的确定工程设计要素包括：整治流量、坝顶高程、施工水位、坝垛根石冲刷坑深度等。5.1.2.1整治流量按照《黄河下游河道整治工程设计暂行规定》的要求，控导工程整治流量应采用长期冲淤相对平衡时的中水河槽的平滩流量。根据近期XX大断面观测资料分析，平滩流量在3000m3/s左右，因此取整治流量为3000m3/s。5.1.2.2设计坝顶高程及施工水位、流量XX控导工程加高加固标准执行黄委会《黄河下游河道整治工程设计暂行规定》；工程位于陶城铺以下河段，坝顶高程按当地滩面平均高程加0.5m.此处滩面平均高程在15.7m左右，加0.5m超高，因此取设计坝顶高程16.2m。由2.5.3节推求得XX控导施工水位13.70m。5.1.2.3设计、施工冲刷坑深度确定据黄河下游的实践，坝垛前沿的局部冲刷坑的深度可按下式计算：式中：hp—冲刷坑水深，m；h0—行近水流水深，m；Δh—局部冲刷深度，m；V—行近水流的垂线平均流速，取断面平均流速的1.5倍，m/s；m—根石边坡系数；α—水流方向与坝垛迎水面的夹角。（1）设计条件下的冲刷坑深度计算根据表2-4，XX大断面2005年平滩流量3000m3/s对应水位15.82m。《黄河下游2001年至2005年防洪工程建设可行性研究报告》中，对陶城铺以下河段设计条件下的冲刷坑水深统一取9.0m。近期XX工程8＃～14＃坝根石探摸成果显示，现状河底高程在9.8～11.2m之间，因此计算中取现状河底高程11.2m。经计算分析取设计冲刷坑底高程6.82m。（2）施工期冲刷坑深度计算施工水位为13.70m,相应施工流量为502m3/s。现状河底高程11.2m，水深h0=2.50m，m=1.3，α=300～450，Q=502m3/s，取行近水流的垂线平均流速V=2.0m/s,施工期冲刷坑深度计算见表5-1。冲刷坑计算成果表表5-1计算情况αh0mvΔhhp施工期30°2.501.32.01.343.9645°2.501.32.02.685.3根据以上计算结果，考虑到现状工程为边溜冲刷，故取8＃～12＃坝前施工期冲刷坑底高程为10.0m，13＃、14＃坝前施工期冲刷坑底高程为8.5m。5.1.2.4根石块度坝工根石必须维持稳定，根石块度验算如下：张瑞瑾公式：V0=5.45kh0.14d0.36式中：V0—块石的起动流速（m/s）k—系数h—水深（m）d—块石粒径（m）m—根石边坡系数m0—块石自然稳定边坡系数取块石摩擦角450，则m0=1；水深h=4～6m；V0=3m/s；m=1.2～1.5；经计算块石粒径d=0.37～0.18m，折算的重量为15～40kg；要求块石重大于25kg。5.1.3整治方案5.1.4工程布置按工程长度320m修建4#～7#坝，平面型式为人字垛旱坝。原1#～7#坝经多次漫滩淤积后（最近一次漫滩时间为1996年）部分已埋入地下，坝的平面轮廓需参考“1996年10月我院测绘队测绘的1：2000XX护滩工程地形图”确定，故4#-7#坝修建时，坦石及根石全部按新建考虑。在考虑设计工程位置线、工程长度及尽量利用原生产堤加宽改建的前提下，设计坝垛平面尺寸，即坝裆间距为80m，净距为26.37m，圆弧半径为17m，圆心距连坝中心线5m（设计连坝顶宽10m），迎水面与设计工程位置线的夹角为30°。由工程平面布置图知，当来流方向与工程位置线的夹角大于12.2°时，坝裆间需用石方8#-12#坝近年来一直靠水。其坝坡较陡，坦石表面凌乱，坝裆冲刷严重。96.8洪水淹没整个XX护滩，退水后坝面淤积一层厚约20-40cm厚的壤土。本次设计拆除施工水位以上的原坦石，基本按原坝轮廓退坦加高加固，按加高改建以后坦石顶宽满足1m、坦石外坡1:1.5、内坡1：1.3的标准加固，同时修建内外边坡皆为1：1.3的粘土坝胎。连坝顶宽10m，设计顶高程为16.2m（与设计坝顶高程平）。尽量利用原生产堤做连坝。由于原生产堤堤顶高程为16.7m-17.2m，高于设计坝顶高程0.5～1m，应将其削平至16.2m。连坝上连至4#坝，并与原生产堤间做10m的渐变段，下连至11#坝处，再结合险工坝头布置情况，做斜辅道一条与大堤相连，连坝总长为564.85m。5.1.5结构设计5.1.5.1人字坝垛结构（旱坝）4#-7#坝为旱坝，全部采用人字坝垛结构。坝面用散抛乱石裹护（表面排整），外边坡1：1.5，内边坡1：1.3，顶宽1m，其后做水平厚1m的粘土坝胎，顶高程与设计坝顶平（16.20m），底高程为施工水位以上0.5m（14.20m）。滩地挖槽深3m左右，底部2m厚抛铅丝笼，顶部1m厚为散抛石，抛石顶部排整，抛石顶宽6m，内坡1：1.5，外坡1：1.5。坝裆间不需抛石，只需做1：2的边坡至滩面。4#-7#坝裹护总长度为296.68m。5.1.5.2靠水坝垛结构8#-12#坝为靠水坝垛。采用退坦加高改建的方式，将原坝面拆除至设计施工水位，适当退坦（将原坝面内坡概化为1：1.3的边坡）加高至设计坝顶高程16.2m，外坡1：1.5，内坡1：1.3，顶宽为1m，坝面后做水平宽为1m的粘土坝胎，其顶高程与设计坝顶平，底高程高于设计施工水位0.5m（考虑坝胎压实）。坝坡表面粗排，抛石至河底（参根石探摸资料）。考虑坝面整齐美观，将现有坝体轮廓稍做调整。设计坝垛平面布置除8#坝外（8#坝由圆弧段与多段直线段组成），其余皆由圆弧段及两段直线段组成。其平面尺寸详见“工程平面布置图”。现状坝裆中8#～9#、9#～10#坝裆均为陡坎土坡，10#～11#、11#～12#、12#～13#坝裆上部为陡坎土坡，底部有散乱抛石，各坝裆长度分别为46m、47m、39m、18m、31.4m。本次加固均在削减土坡的基础上，改为坦石裹护，并修做粘土坝胎，标准同各坝垛，与坝垛坦石、坝胎连为一体。8#～12#坝裹护总长度为356.07m。5.2险工部分（13#～14#坝）5.2.1设计依据同5.1.1部分。5.2.2主要设计指标⑴设计水平年设计水平年为2010年。⑵设防水位13#、14#坝下游紧接XX险工，相应大堤桩号为172+566（取13#坝处相应桩号），根据《黄河下游现状临黄大堤过洪能力复核报告》每公里设防水位，经推算得该处险工工程设防水位为20.03m。⑶设计坝顶高程该工程位于艾山以下，临黄大堤设计超高为2.1m，则险工坝垛设计超高为1.1m，故设计坝顶高程为21.13m。⑷设计根石台顶高程由表2-3，根据2000年3000m3/s刘家园站水位26.51m（相应大堤右岸桩号75+700）和XX站水位16.70m（相应大堤右岸桩号173+700），推算得该险工工程设计根石台顶高程为16.81m。⑸设计施工水位同5.1.2.2相应部分所述，即工程施工水位为13.70m。⑹根石块度同5.1.2.4相应部分所述，即计算块石粒径d=0.37～0.18m，折算的重量为15～40kg；要求块石重大于25kg。5.2.3工程平面布置本设计除将4#～12#坝按控导标准改建外，13#、14#坝按险工标准改建。改建后能与下游XX险工平顺连接，减轻由于该处离大堤较近而增加的防洪压力。由于原来这两道坝为控导坝头，在考虑设计工程位置线并满足坝顶宽度不小于6m、充分利用原有石体作为新坝体根石的前提下布置其平面型式，基本上需新修险工坝头。两坝头皆为进坦抛石。为防止汛期大水将新抛根石冲走，导致坝体塌陷，故在抛石底部靠河侧抛2m高的土工格栅石枕护根。13#坝坝头按圆头坝的平面型式布置，因为圆头坝能适应多种来溜变化，抗溜能力强，施工简单，出险部位集中，便于抢护，故做成圆头坝。圆弧段半径为5m，圆弧角度为115.3°，上跨直线裹护段长20m，下跨直线裹护段长4m。坦石顶宽1m，根石台顶宽2m，坦石及根石外边坡皆为1：1.5。13#坝迎水面20m裹护段与大堤之间为27.2m的土坡段（边坡1：2）。13#坝以下与XX险工1#坝间的14#坝布置成护岸型式，护岸总长度为100.3m，坝体断面与13#坝相同。13#、14#坝裹护总长度为151.4m。5.2.4险工坝体结构设计5.2.4.1坝体结构（1）坝基13#、14#坝原为控导坝头，现状坝顶高程为16.0m，需加高至设计坝顶高程21.13m。为满足防汛抢险，堆放备防石料的需要，垛按设计工程位置线需要改建加固，护岸顶宽不小于6m。有裹护体部分坝基边坡1:1.5，坝基非裹护段边坡为1:2。（2）坦石新修坦石顶高程与设计坝顶高程平，顶宽1.0m，坦石外坡为1:1.5，内坡为1：1.3。坦石护坡采用散抛乱石结构。新坦石底高程原则在设计根石台以下1m。（3）根石根石台顶高程与2000水平年3000m3/s流量水位平。根石台顶宽2m，外坡1:1.5,根石采用散抛乱石最深抛至河底（参根石探摸资料）。（4）土工格栅石枕为防止根石走失，在底部靠水侧抛掷约2m宽、2m高的土工格栅石枕，采用新型材料“土工格栅”代替铅丝、柳料。土工格栅选用EG3030型高密度聚丙烯网片，规格为4.0m×50m（0.30～0.35kg/m2），网孔大小为40×40mm，树脂种类为高密度聚丙烯（黑色），抗拉强度30.0KN/m。该材料具有高强度、高模量、抗老化、耐腐蚀等优越的工程性能。土工格栅石枕外形尺寸采用直径1.0米，长2米。由于材料的抗老化性能好，因此，用土工格栅裹石枕代替柳石枕可使工程寿命大大延长，其整体性能也较好。（5）粘土坝胎为提高坝体的抗冲能力，新修坦石护坡和土坝体之间需做粘土坝胎，坝胎水平宽度1m，内、外坡相等，均为1:1.3，粘土坝胎底高程与坦石护坡底高程相平。（6）拆除工程需拆除的原坦石拆除至施工水位高程。上述各坝修建时间早，石料风化严重，拆除的旧石用于抛石固根。开挖的土方用于坝基加高帮宽。5.2.4.2稳定分析根据该险工坝垛的地形、地质条件，选择13#、14#坝圆头断面为典型断面进行整体抗滑稳定分析。计算过程由计算机完成。（1）主要计算指标a）设计安全系数险工按1级建筑物考虑：正常情况，K≥1.3；非常情况，K≥1.2；b）设计水位及流量13#、14#两险工坝垛2000年设计水位及流量见表5-2。c）冲刷深度计算参数参考《十五可研》，取冲刷坑深度12m（河底以下）。d）土石物理力学指标本次设计的险工坝头皆为乱石坝。参考《十五可研》，两险工坝头的石料物理力学指标见表5-3。险工2000年设计水位及流量表表5-2坝号设防流量(m3/s)设防水位(m)中水水位(m)施工水位(m)13#坝1100020.0316.8113.7014#坝1100020.0316.8113.70石料、回填土物理力学指标表5-3序号材料类别自然容重r(KN/M3)饱和容重rm(KN/M3)内摩擦角φ(度)凝聚力c(kpa)备注1乱石1720.54002淤沙1718.7100.53回填土18.519.42510该险工坝头稳定分析土层共分为10个主要土层，其物理力学性质指标见表5-4。e）荷载：坝顶堆放备防石按均布荷载25KN/m2。 f）地震烈度：Ⅶ度（2）计算工况正常情况：a）设计洪水位（高水）骤降期临水侧坡的整体抗滑稳定性；b）设计中水位下稳定渗流时临水侧坡的整体抗滑稳定性；c）设计枯水位下临水侧坡的整体抗滑稳定性非常情况：多年平均水位组合地震临水坡的抗震稳定性。（3）计算方法险工的整体抗滑稳定分析采用《堤防工程设计规范（GB50286-98）》中的瑞典圆弧滑动法。整体抗滑稳定计算时采用北京理正软件设计研究所编制的《边坡稳定分析程序3.5版》。两个险工坝头的整体抗滑稳定分析采用瑞典圆弧滑动法计算。各层土物理力学性质指标统计表表5-4计算简层土层编号地质报告土层编号岩土名称自然密度γ（KN/M3）干密度γd（KN/M3）孔隙比e直剪（自然快剪法）C（Kpa）Φ1回填壤土18.515.0213粉质粘土19.415.90.7306016°42′316中壤土18.514.40.8963322°37′418重粉质壤土19.716.20.6911816°42′5④中粉砂壤土18.914.70.8572810°14′6⑤粉砂18.214.80.818931°16′7⑥粉质粘土18.513.80.993495°0′8⑦粉砂18.915.30.7581430°46′9⑧中粉质壤土19.615.90.7172316°29′10⑨重粉质砂壤土19.716.30.6632229°4′（4）计算成果及分析整体稳定计算成果见表5-5,计算简图见图一～图四。由上述计算成果可以看出：所选典型剖面的乱石坝改建后在各种情况下整体抗滑稳定安全系数都大于1.0。其中设计中水稳定渗流期和设计枯水稳定渗流期整体抗滑稳定安全系数满足堤防设计规范要求；设计洪水位骤降期（正常情况）、设计枯水稳定渗流期组合地震（非常情况）整体抗滑稳定安全系数小于堤防设计规范要求。5.2.4.3标准断面险工整体抗滑稳定和护坡稳定计算成果表表5-5位置编号坝型坝高（m）坦石根石冲刷坑深（m）整体滑动安全系数（k）顶宽（m）坦高（m）外坡内坡顶宽（m）根石高（m）外坡内坡正常情况非常情况高水骤降中水枯水枯水地震XX控导13#坝改建后1乱石19.311.04.321：1.51：1.32.014.991：1.51：1.3121.2551.3461.5061.05714#坝改建后2乱石19.311.04.321：1.51：1.32.014.991：1.51：1.3121.2691.3991.5151.0545.3附属工程设计5.3.1防汛道路1设计根据《黄河堤防工程管理设计规定》第四章第十八条：“根据工程规模、重要程度和防汛抢险需要，每处工程宜布置1～2条抢险道路，并与滩区防汛路相连接，尽可能形成迂回线路。”。5.3.1.1防汛道路现状XX工程紧邻黄河大堤，由一条辅道与工程相连。该辅道起于黄河右岸大堤桩号172+540，止于XX控导12#坝滩面，由一弯曲的生产堤通向11#坝。该辅道原为顺堤辅道，顶宽4～6m。本次13#坝按险工标准改建后将辅道截断，由此调整原辅道方向直接通向11#坝，并帮宽辅道至8m，顶高程为16.20m。同时为保证抢险物资顺利进入工程，拟将该辅道硬化，长90m。5.3.1.2设计依据及标准①设计依据1)《公路工程技术标准》(JTJ001-97)；2)《公路路基设计规范》(JTJ013—95)；3)《公路沥青路面设计规范》(JTJ014—97)；4)《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034—2000)；5)《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032—94)；6)《黄河堤防工程管理设计规定》（黄建管[2005]44号）；7）《堤防工程设计规范》（GB50286-98）;8）《堤防工程施工规范》（SL260-98）;9）《黄河防洪工程施工质量评定规程》（试行）[1998];10）《黄河下游堤防道路工程设计暂行规定》黄委会。②设计标准本工程防汛道路只对路面进行改建，确定路面等级可参考三级公路技术标准，但由于堤线历史形成的原因，平面布置有其不规则性，满足不了三级公路对路线布设的要求，所以结合具体情况平曲线要素予以降低标准。主要设计技术指标如下：a.公路等级：参考同标准平原微丘三级公路；b.公路设计年限：10年；c.计算行车速度：60km/h；d．路面等级和类型：次高级路面，面层类型采用AM—16型热拌沥青碎石混合料路面；e．路面基层宽度：上基层宽6.5m，下基层宽6.8m，总厚30cm，水泥石灰碎石土上基层和水泥石灰稳定土下基层各15cm厚；f.路面宽度：路面宽度为6m，横坡2％；g．路基宽度：路基宽度为7.5m；h．路缘石：宽0.25m。i．路面设计荷载：采用双轮组100KN单轴载为标准轴载。5.3.1.3路面设计①面层根据公路及路面等级和使用要求，面层类型选用热拌沥青碎石混合料，其路面具有坚实、平整、抗滑、耐久的品质，还具有高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损害以及防雨止水渗入基层的功能。热拌沥青碎石混合料面层总宽6m，总厚度为5cm，由4层构成，从上而下分别为：上封层、4cm厚沥青碎石层、下封层、透层。面层施工时应随基层形成2%的双向横向排水坡。1)沥青碎石层堤顶干道热拌沥青碎石混合料面层，混合料类型选为AM—16，最大集料粒径16mm。AM—16矿料级配（方孔筛）见表5-6。AM—16沥青碎石混合料矿料组成表5-6筛孔尺寸（mm）19.016.013.29.504.752.361.180.60.30.150.075通过质量（%）10090～10060～8545～6818～426～253～181～141～100～80～5为了提高坡道的抗滑性能，辅道及路口热拌沥青碎石混合料，类型选用AK—16A抗滑面层。最大集料粒径16MM，AK—16A的矿粒级配（方孔筛）见表5-7。AK—16A型沥青碎石混合料矿料组成表5-7筛孔尺寸（mm）16.013.29.504.752.361.180.60.30.150.075通过质量（%）90～10070～9050～7030～5022～3716～2812～238～186～134～9沥青碎石路面选用的沥青标号采用重型道路石油沥青AH—110型，沥青碎石压实度应以马歇尔试验密度为标准密度，其压实度达到94%,压实密度为2200kg/m3。沥青混合料松铺系数取1.3，材料用量为：沥青（AH—110型）4kg/m2；矿料0.05m3/m2（松方）。2)封层封层用于沥青面层的上、下面，分别称上封层和下封层。上、下封层的厚度各5mm，上封层采用BC—3中裂拌和型阳离子乳化沥青稀浆，下封层采用BC—2中裂拌和型阳离子乳化沥青稀浆，沥青、石屑用量分别为1.1kg/m2、0.0065m3/m2（松方）。乳化沥青稀浆上、下封层采用ES—2型矿料级配（方孔筛）见表5-8。ES—2型封层矿料级配表表5-8筛孔尺寸（mm）9.504.752.361.180.600.300.150.075通过质量（%）10090～10065～9045～7035～5018～3010～215～153)粘层粘层用于路缘石与面层接触面，采用PC—3快裂洒布型阳离子乳化沥青稀料涂刷，涂层厚1mm，沥青用量0.6kg/m2。4)透层透层用于基层与面层的结合面，采用PC—2慢裂洒布型阳离子乳化沥青稀料涂刷，沥青用量0.93kg/m2。②基层根据《黄河下游堤防道路工程设计暂行规定》上基层宽6.5m，15cm厚，采用水泥石灰碎石土基层，设计建议配合比为水泥:石灰:碎石:土=4:10:36:50（重量比）；下基层宽6.8m，15cm厚，采用水泥石灰土基层，下基层的土料选用细粒粉土或粉质粘土（最大粒径小于10mm，其中小于2mm的颗粒含量不少于90%），掺入的结合料选用符合要求的生石灰粉和少量水泥。下基层根据其他工程的工程实例设计建议稳定土配合比为水泥:石灰:土=4.3:8.7:87（重量比）；上、下基层的压实度（重型击实）应不小于97%和95%，7天龄期无侧限抗压强度不小于0.8MPa。③其它1）路肩行车道两侧以外为路肩，宽为2×0.5（含路缘石宽10cm），采用土路肩，压实度应达到93%（重型击实）。路肩应与路面平顺相连，并形成3%的横向排水坡。2）路缘石在行车道两侧设埋入式路缘石，路缘石顶面与行车道齐平，采用50cm×25cm×10cm的C20素混凝土预制块。路缘石应在路面基层碾压完成后再开槽埋入，并将其孔隙填土捣实，确保稳定。在路面、路肩施工时，亦应保证与路缘石能紧密结合。（4）路面排水做好路面排水对保持路基、路面稳定和强度，确保公路畅通和行车安全十分重要。结合本工程的实际情况，本设计采用散排水形式。5.3.2连坝路面设计控导工程连坝坝顶宜做碎石或砂石路面。根据连坝的使用特点，要求路面应具有良好的稳定性和足够的强度，其表面应满足平整、抗滑和排水的性能，考虑以上因素，本次设计选用粒料改善土壤路面。路面分为两层，基层为填隙碎石，面层为石屑磨耗层。采用50～75mm粗碎石做骨料，形成嵌锁作用，用石屑填满碎石的空隙，增加结构的密实度和稳定性。碎石的最大粒径不超过80mm，强度应大于三级，针片状和软弱颗粒不应超过15％。碎石路面压实厚度150mm，硬化路面宽度为8m，上设3mm石屑磨耗层，路肩设3%的双向横坡。路面采用分散漫流排水形式，路面雨水通过路面排向两侧。连坝路面结构见附图。本工程连坝路面硬化555m。5.3.3防汛道路2设计为将抢险道路形成迂回线路，在工程上首滩地修建防汛道路2，起于黄河右岸大堤桩号171+780，止于XX控导4#坝。此处原有一条3m宽左右的生产堤，与大堤之间无辅道相连；本次设计将道路帮宽至8m，并修建辅道通往大堤。硬化标准同连坝路面，硬化路面长255m。路面总宽8m，硬化路面宽6m，路肩2×1.0m。5.3.4管理站点设置5.3.4.1守险房及防汛料物仓库设置依据水利部、财政部、水办（2004）307号《水利工程管理单位定岗标准》，黄河下游控导工程，经测算，每人管理控导工程长度约400m，以此确定每处工程管理人数。(2)面积计算标准面积计算标准：职工宿舍12m2/人，办公用房10m2/人，餐厅40m2/处，防汛仓库50m2/处。（3）面积确定本工程长度1138m，，需管理人员3人，需守险房面积156m2，现无守险房，规划新建守险房150m2。每处工程防汛仓库为40～80m2，根据2007年7月16～19日水规总院对《2007年度黄河下游防洪工程建设实施方案设计报告》审查意见，取50m2。因本工程下游紧接XX险工，距XX管理段很近，且管理段内有足够的空间，因此将守险房和防汛料物仓库建在XX管理段内，不再另外修筑房台。5.3.4.2其他相关设施设置与守险房配套设置供电线路工程和其他工程。供电线路工程包括变压器一座、电机一台及供电线路0.5km；其他工程包括泵房一座、机井一眼、水泵及控制设备一套及供排水管道0.5km。5.3.5其他附属设施（1）植树、植草工程完成后，在工程管理范围内进行绿化工作。坝体非裹护段土坡种植葛芭草，16墩/m2。新修连坝两侧种植行道林，株距2m。（2）排水沟为排除坝顶积水，在连坝背坡每隔100m布置一条排水沟，共11条，总长48m。排水沟净宽0.5m，深0.2m，采用浆砌石衬砌，排水沟进水口宜采用喇叭型。5.4工程量XX控导加高加固工程主体工程土方填筑4.25万m³，其中粘土坝胎0.19万m³；石方1.72万m³，其中土工格栅石枕238m³。工程量详见表5-9。6施工组织设计 6.1施工条件6.1.1工程条件6.1.1.1工程位置、场地条件、对外交通条件本工程位于XX市滨城区黄河右岸、XX险工与XX险工之间，距大堤5-240m左右。临时交通道路需临时垫道250m，并修建从土场通往大堤和从大堤通往XX控导上首的两条临时辅道，完工后进行平整恢复。原XX控导下首辅道帮宽改建后的防汛路1和在4#坝上首修建的防汛路2，在施工中也可用作临时交通。该工程施工场地开阔，施工条件良好。对外交通道路除有黄河大堤外，还有XX黄河大桥及通向该大桥的县、市级公路。就目前现有的交通网络，完全能够满足工程建设期的对外交通要求。6.1.1.2天然建筑材料和当地资源本工程建筑材料主要是坝身加固土料、加固石料等。土料从XX险工上首滩地取土，运距4km。石料由邵庄采购，运距105km。工程所用其它材料，如水泥、油料等均可就近从县城采购。6.1.1.3施工场地供水、供电条件施工用水采用黄河水，经沉沙后使用;生活用水由XX河务段提供。工程用电全部采用自发电源。6.1.1.4主要工程量主要工程为土方填筑4.25万m3（利用开挖土0.68万m3，利用清基土0.27万m3，远调土3.29万m3），其中粘土坝胎0.18万m3；石方1.72万m3，其中土工格栅石枕238m3。6.1.2自然条件6.1.2.1水文气象XX位于暖湿带季风气候区，春季多风而干旱，夏秋季炎热多雨而湿润，冬季寒冷少雪，大陆性气候显著。年降水量的70%至90%，集中在6至9月间，雨量丰枯悬殊，春旱严重且历时长。工程所在地XX市滨城区多年平均降水量589.7mm，多年平均温度为12.41。C，7～10月为汛期，12月至次年2月为凌汛期。6.1.2.2地形地质条件本工程是在滩岸前沿修建的坝垛护岸工程。地貌类型主要为冲积平原区，地形相对平坦，起伏较小，施工布置方便。该处土层分布由筑堤土层和河流冲积层组成。工程建设所需土料基本分布在临河滩地，可就近取土。临河滩地主要为第四系冲积的砂壤土、壤土、粉细砂，呈层淤层砂状分布。料场土质以砂壤土、壤土为主，料源分布广，运输条件便利。6.2施工导流及度汛措施黄河下游堤防工程项目实施（引水闸除外），一般只考虑一个枯水期施工，黄河水流枯水期，不出槽上滩，料场开采和主体工程施工均不受河水影响，施工临建设施和营地均设置在背河侧或临河高滩，也不受洪水影响，按照黄河水文气象特性，每年的7、8、9月份为主汛期，为不影响抗洪抢险、安全度汛，并结合黄河下游堤防工程施工特点，主汛期也不安排施工。不涉及到施工导流问题。6.3料场选择及开采6.3.1料场选择根据施工需要，该工程料场为坝身填筑用的壤土、粘土料场。料场选择遵循以下几条原则：①保证土料质量、储量；②运距近、施工方便；③尽量少占用耕地、林地，减少施工征地面积。根据以上原则，结合滩区具体情况，该工程在大堤临河侧滩地—王庄险工上首选择料场。粘土场为粉质粘土，含粘量37.2％，；壤土场以砂壤土为主，夹少量粉质粘土，含粘量10.1％。黄河下游河道无砂石料，砂石料需从外地购运。砂石料一般从黄河砂石料场或当地砂石料场购买，本工程可从邵庄石料场购买。水泥、砂子等可就近采购。工程料场特性见表6-1，具体位置参见施工总布置图。土料场施工特性指标表表6-1岸别工程名称料场名称填筑量（m3）用量（m3）占地面积（亩）平均运距（km）右岸XXM1粘土场0.190.227.674M1壤土场3.103.6576.7146.3.2料场开采根据料场开采条件，结合黄河多年施工经验，本工程土方填筑所用土料开采采用1m3液压挖掘机挖装、10t自卸汽车运输直接上坝，74kW推土机配合集料。土料场开采前首先采用74kW推土机将表层20cm腐植土推至未开垦区，以备开挖后复耕之用。6.4主体工程施工本工程主要为土石方工程，土方工程以机械施工为主，辅以人工，石方工程以人工施工为主。施工机械的选择充分考虑技术上可行、经济上合理。施工应严格遵照执行《XX黄河石方工程施工操作规程》，并参照《堤防工程施工规范》及其它相关的规范规程。各工程项目的施工方法及主要技术要求如下：6.4.1土方工程土方开挖采用1m3反铲挖掘机开挖，水上、水下方土类分别按Ⅱ、Ⅲ类土。土方回填采用1m3挖掘机配10t自卸汽车运土，74kw拖拉机压实，土类按Ⅱ类土，平均运距4km。局部边、角及小范围采用人工或蛙式打夯机夯实。粘土坝胎施工面窄，故回填采用蛙式打夯机夯实。坝基土方自最低处水平分层逐层向上填筑，分层厚度按0.20～0.25m控制，铺土要均匀平整，土块直径不超过50mm。土料含水量宜控制在最优含水量±3%，过干时要洒水，过湿时要翻晒。坝基土方压实采用机械碾压，对拖拉机碾压不到的地方采用蛙式打夯机补夯。一般要求碾压5～8遍，可采用连压法、排压法和套压法进行碾压，压实干密度不小于1.5t/m3。粘土坝胎施工时必须按水平分层填筑，逐层人工夯实，铺土厚度不应大于20cm。未经风化的干淤土块、稀淤软泥、腐植土、冻土及细砂、粉砂严禁上坝，土料内不得掺有草根、树根、树枝、砖石等杂质。6.4.2石方工程石料运输为人工装卸，汽车运输。坦石、根石填筑采用胶轮车运石，人工抛投砌筑。工程施工应严格执行《XX黄河石方工程施工操作规程》，并参照执行《堤防工程施工规范》的有关规定。本工程为控导工程，坝垛护坡为散抛乱石（旱坝根石底部抛铅丝笼，上部散抛乱石），表面排整（旱坝坝坡表面一直排整到坡底；靠水坝坝坡表面施工水位以上排整，施工水位以下不排整；旱坝根石表面排整）。石料必须质地坚硬、无风化、容重在2.6t/m3以上，风化的山坡石和有裂纹的石块禁止使用。根石和坦石的块石重量不得小于25kg，水下抛石块重不小于30kg。6.4.2.1乱石护坡表面排整施工乱石护坡位于粘土坝胎之上，应严格按照设计尺寸修作，面石一律进行排整，要求里外石块咬茬，坡度平顺，坡面不允许有游石、孤石、补贴石、小石和凸凹不平等现象。乱石护坡表面排整施工必须掌握以下要点：（1）为避免损伤坝基的粘土层，石方要通过抛石滑槽投放，随抛随排，禁止倾倒成堆。（2）石护坡要逐层填实，用大石排紧小石塞严，无活石，以脚踏不动为准，并把大石排放在前面，较小石块排在后面。（3）坝面石应选用较大石块排砌，坝面上下层层压茬，结合平稳，前半部不得使用垫子石，上下两层面石石面应接触严密，坝面坡度平整。6.4.2.2散抛根石施工根石的施工方法以人工为主，按照“不伤坦石，小石在里，大石在外，一次抛护完成”的原则掌握，施工时应注意以下事项：（1）自坝顶和根石顶向下抛石，应先抛一般石块，预留一部分较大石块在坡面及顶部。（2）搬运及抛投块石时，不能损伤坝岸坦石，采用抛石排，保持石块平稳下落，减少冲击滚动，以免碰损砸碎。（3）为保持坝头的美观，根石台表面采用乱石排整，应选用较大石块排砌，接触严密，表面平整。旱坝基槽抛石前，先在底层抛铅丝笼，局部（7#坝）抛铅丝笼水中进占。6.4.2.3土工格栅石枕施工本设计采用双向格栅（规格ETSONG3030）制作石枕，既能起到根石防冲作用，又避免因使用铅丝笼锈蚀对环境水的污染和自身抗冲作用的降低。双向格栅以聚丙烯为原材料，是一种新型的土工合成材料，具有其它土工材料无可比拟的高强度、高模量、抗老化、耐腐蚀、低蠕变等优越的工程性能。其EG3030规格的网孔长宽为40×40mm。土工格栅石枕制作需要的工具为工作台（2×4m）、修树剪及卷尺，制作方法及过程简述如下：①由设计需要从EG3030网卷上裁下合适尺寸的网片组成石枕外墙，剪开处网股端要整齐以方便组合。②注意在剪裁时为下一边留下一个网边。③石枕的边沿可将材料卷成直径1.0m的园筒状，两端封口，并采用联结绳捆绑。④剪裁组合后制成长度为2m的石枕。土工格栅石枕施工时沿坦石坝面脚手板下滑沉放河底，距离较远处配合船只沉放，避免猛烈碰击，以