加格达奇城市过水路堤建设追溯(市政工程案例)

加格达奇城市过水路堤建设追溯摘要：本文阐述加格达奇城市过水路堤建设要点是确保稳定大河主流，分散滩流，缩短水阻交通时间而采取了平衡过水断面，缓速滩流，“淤沙填沟”，改造沼泽滩地，发展城市建设有效用地等方面取得了实践效果。关键词：过水路堤，淤沙填沟1、历史的回顾加格达奇新城，是大兴安岭重要的林业特区政府所在地，在地形上被一条曲折多弯的甘河分成隔河相望的两个地区。嫩林铁路线，沿北山坡台地边缘展线并设站，台地上特区政府旁山建设，而飞机场及部份工厂分散到河南岸的台地上和山凹里，大河低水位时水面宽约120m，洪水时近两公里的河漫滩一片汪洋，因此解决跨河交通，改造利用滩地，是特区政府成立后要办的实事之一。甘河源于伊勒呼里山，一泻而下汇入嫩江，其流经该城时，已汇水面积一万平方公里以上，山区河道纵坡大，洪水流速高达3.7-4m/秒。该地区河段曾有多次河床变迁史，2公里宽的河漫滩上布满旧河道和洪水冲沟，水文地质情况极为复杂。特区政府成立伊始为节省投资，舍弃一河多桥方案，采用一河一桥铺以过水路堤过度，即主河道建一座211.66m长的12孔钢筋混凝土大桥通过主槽流量，洪水时40%的滩流借过水路堤溢洪。2、过水路堤建筑要求过水路堤虽是过渡式建筑，要求能满足溢洪，但在溢洪时尽可能的减少洪水阻断交通的时间，并确保主河槽水文状态相对稳定和有利于滩地的改造利用。即要求有“合理的填土建筑高度和防护能力，均衡的过水断面，平缓的流速，淤沙填沟的效应”。3、建筑特点3.1分散水力根据沿线地形，河漫滩内有多处旧河道和洪水冲沟及大片常年积水的沼泽化低地。但在过水道路沿线均不布设桥涵和任何形式的集中排水沟筑物，以免造成诱导水流向该处集中而迳流不止，增加流速掏刷地面，不断加深洪水冲沟的态势。根据线形，大河北侧铁路东西道口接线方案，均对上游滩流形成了包围之势，其中接西侧道口线路如图示，好似张开了的口袋将水兜在里面，而沿冲沟和岔河出槽的两股水流受路线包围的影响集中汇向1+600—1+700路段处，1969年曾因路堤边坡块石散落，在该处水毁路段三处(图注)共长50m掏深地面2—3m，当时通过的流量估算，约需建一座跨径40m的桥梁。又根据上游河道变迁趋势，在此处如增设桥梁，还可能加速大河改道北移，不利于分散水力降低流速的全局安排，故该工程过水路堤沿线未安排桥涵等集中排水口，以免导致水流集中。3.2扩宽过水范围减少过水深度扩大过水范围，减少过水深度，能减少滩流集中和水阻交通时间。故本工程过水断面不采取顺地面起伏铺设，而采用设置较长的平坡段同时过水。因此桥南及桥北分别根据滩流量，设置了较长的平坡段。以便使其均衡地同时起溢洪作用，平坡段过水路堤的高度确定，是根据一般年代过水深度不大于0.3m，汽车可维持通行。而百年一遇时的过水深度1.32m能充分均衡地排除滩流而稳定主流。为使过水范围内能同时均衡地过水，又根据洪水的水面比降确定河南过水平坡路段(长560m)建筑高程594.30m，河北过水平坡路段(长636m)建筑高程594.28m。3.3降低滩流流速淤沙填沟4 通过增加滩流流程，设置导流设施及增加防洪林等方法降低洪水流速，促使洪水中夹带的大量泥沙沉积下来，以起到淤沙填沟，改造滩地的作用。⑴过水路堤改变了部分地区水流的直接流向，特别是原有旧河床、洪水冲沟地段，如图中K1+200—K1+420的一段低洼的冲沟处洪水顺着路基绕道(图中顺箭头方向)，本工程建成两年后的实测资料说明，此处洪水流经的地面上已淤积起长80m宽2—4m，高0.5—1.5m，使原有洪水冲沟即将填满，其他一般地段，也由于洪水遇到过水路堤的适当拦截和导流(过水路堤平均填高0.92m)，路堤迎水面坡脚前普遍有淤积，特别是低处淤积较多，塔头甸空隙间泥沙沉积多处填平。⑵4 设置低水栏河马杈，鉴于北岸大河支流(岔河)不断扩大，有资料说明该岔河1944年前渔船难以进入，60年特大洪水冲刷后一般船只通过无阻，而该支流上的倒灌沟，已逼近过水路堤坡脚，成为岔河洪水出槽的主要出口，故在该处设置低水马杈，马杈为木制三角架形叠放，是林区河道上行之有效的导流改河设施。设置马杈是通过降低水流速度，起沉沙淤积改河的作用。⑶防洪林带：本工程范围内沿河原有一些树木，南岸岸滩上还有一些幼树林和灌木丛，设计增加植树，形成较为完整的防洪林带，以起到稳固河岸，降低岸滩洪水流速，减少局部冲刷。但工程开始之初，由于施工取土的随机性，原有林木砍伐失控，助长了1969年的特大洪水的威胁，为当时局部路段水毁的成因之一，事后引起了特区政府对保护林带的重视，并结合城市用地建设，提高防洪抗灾能力。⑷补建隔水坝：南岸滩地道路施工中，由于推土机沿线取土，特别是沿线上游水流方向的一侧取土，不但破坏了原有的幼树林地，且在沿迎水侧的路基坡脚外形成了纵向取土坑，为了避免加大水流顺路基流淌，冲刷到坡脚，而采取补建隔水坝，即在取土坑上的垂直路基方向每隔50m设一道土埂，将取土坑封闭起来，隔断纵向流水。4、路堤防护路堤式过水，可以观察到在迎水一面的水流，碰到路基时分成向上的涡流，冲击边坡，高过路堤的水头形成过水；而顺路基方向流动的水流则根据流速的大小对坡脚产生掏刷或淤积。过水路堤的背水一面，路堤过水后产生跌水和跃水，较之迎水面有较大的破坏能量、破坏能量的大小与过水路堤高度成正比。退水时迎水面的边坡易受离析水影响，促使边坡坍塌。因此选用适应的材料稳固路基，保护路面与边坡，是过水路堤的主要防护内容，本工程采用铺石防护为主。4.1稳固路基该工程位于岛状永冻层地区，路基填料宜选用结冰时不冻胀，水稳性好的材料，原拟填筑碎石土，但因施工开始时，地面冻结，取碎石土挖土困难，参照铁道兵用卵石修建多布库尔铁路大桥桥头路基片石护坡的资料，改用河边砂滩取混砂石填筑路基，砌石防护的做法，但过水路堤建成后有少许产生因沙砾从石缝中冲走而受损的情况。路堤边坡：迎水面设1：1.75，背水面根据落水高差考虑，落水高差小的采用1：2，落水高差大的采用1：3。4.2加固面层过水路堤邻近大河与山坡相连，取砂滩混砂石填筑路基，用山坡块片石加固面层，均属就地取材，降低工程造价。⑴块石路面根据路堤过水的流速和车辆走行的稳定要求，路面铺石基本要求方正，边长10~25cm，顶面积不小于100cm2，不宜过大以面翘板，过小易被水冲走，块石厚度18~22cm，路肩加厚到30cm，每块石料的重量以不小于10kg为宜。⑵块(片)石护坡路基迎水面单层片石护坡厚30cm。坡脚砌块石石裙，石裙修成梯形，厚50cm，底宽60cm，外侧边坡1：1.5。路基背水面采用大块石铺砌边坡，厚度40~50cm。块石石裙成矩形，厚50cm，根据跌水后的水跃和再次水跃，确定石裙铺砌宽度，本工程取用路堤平均高度的两倍。⑶防护层施工道路过水的水力特点，决定了路堤防护层的施工程序及施工方法。4 本工程防护层施工，先砌石质护坡，护坡由下往上砌筑，坡脚则深埋到石裙底面，再铺装块石路面，其与石质护坡的交接处，迎水面的石块略高，须压住背水面的石块如图示。本工程的防护均用干砌块石，面层按两种铺砌方法分别选料：其一、面料用劈凿毛石、粗琢料石，顶面底面接近平行，底面应在顶面积的投影范围内，不得用坡石，按排砌法铺筑，其二、面料不要求正方形，截面为角锥体或菱形，厚度增加到30cm左右，用花砌法铺筑，两种铺筑形式均通过重车通行及施拉机急转后不变形的检查。护坡及石裙的石料铺砌按海堤砌石要求，采用较大的石料，填补料必须一律大头朝里，形成倒楔子，不易被水流带走，使用效果较好。4.3安全设施过水道路在浅过水期间，是不好断绝一切交通的，但需要有明显的指示标志，指示允许过水的深度及道路的边线位置，以确保人走、车行的安全。本工程在过水地段要求设置护桩，位置在背水面路肩上50cm处，标桩间距直线上50m，曲线上25m，标桩高出路肩50cm，表面涂红白相间颜色，在过水道路两端要求设置栅栏，设专人管理。控制水过路面时严禁履带式拖拉机进入，过水深度超过15cm时禁止人行。过水超过30cm时，终断各种车辆交通。5、问题研究本工程在实施和使用过程中基本取得了预想效果，但也存在下列一些不足，有些需要进一步探讨。5.1过水路堤的路基混砂石填料，虽然水稳性好，防冻性能好，山区桥梁桥头路基多有使用，但对过水路堤而言，特别是流速大的路面和跌水面护坡缝隙中的混砂石里的沙砾容易被水流带走，而且杂草不易生长，石缝长草有利于边坡的防护和降低水速，因此过水路基填土，就以当地可以选用的材料而言，仍以碎石土为好(或在混砂石上包一层50cm厚的碎石土)。如必须以混砂石作填料时，路堤的防护宜用浆砌块(片)石。5.2过水路堤兼有溢洪和防洪的作用、要保持其整体性和完好性，要加强维护工作，过水构筑物不允许水流掏刷石缝中填料，本工程在建成初期，因疏于管理及时维护不到位，以致小洞不补，曾水毁一段路堤，如，1969年的水毁段，起因于石裙和边坡上的个别石料松动散落，个别路面上的块石歪斜，洪水到来前未能及时补好，洪水时又放任拖拉机随意通行，拖拉机的打污转动加速了破坏。5.3本工程背水面跌水、跃水的石裙铺砌长度与过水路堤高度成正比，采用2：1。石裙的铺砌厚度与块石边坡的厚度成正比，采用1.65：1使用情况说明：一般均可适应，但对直接过长的水头正冲处尚需要根据过水的速度作适当补强，必须时增加跌水台阶。5.4城市中大桥引道设过水路堤过渡，随着城市建设发展，交通量也随之增加，要求断交通的时间减少直至不允许终断交通，一旦将过水路段加高到不过水时，原该处的溢洪量将要归入主河槽，因此建桥之初就应有为后期能满足的桥下过水断面及冲刷深度，以及稳定主河槽及相应的导流设施的一些相关分期实施方法。结束语本工程是笔者1965年承担勘察设计，1966年建成。1969年曾因局部路段水毁修补。根据特区政府要求桥头引道采用过水路面，经过建设和使用实践情况，满足了建设要求，也起到了淤砂填沟，改造大部分滩地，为该城市用地发展起到良好作用，但作为城市交通道过水的过渡性结构，也存在一定不足和需要研究改进的地方。仅此简略追溯，奉献给读者，起抛砖引玉之用。4