济宁市运河水运工程规划设计院山东济宁272000
摘要：整治与的运输能力以及安全性能紧密相关，是正常使用的重要屏障，应高度重视。本文整治工程设计的系统分析方法，以供参考指正。
关键词：整治；设计；方法
引言
针对水利资源，我国在不断采用先进的理念进行规划设计、整合资源的同时，充分利用和发展航道水路的航运建设工作，提升航道交通运输的质量和能力。我国的地理历史决定了对航道进行因地制宜的整治治理具有极其重要的意义。目前，我国该方面的整治技术水平逐步取得了国际领先的地位，从勘察规划到施工处理的各个环节，国内都积累了大量的技术经验。
一、工程概况
某航道原等级仅六级，港口规模小，船闸通过能力不足，常年仅能通航100吨级船舶。全长101.2km，总投资1.78亿元，共整治大小滩险25个。按前期整治工程方案设计，整治后可达到常年通航500吨级船舶的四级航道标准。设计航道尺度水深2m，宽4m，弯曲半径为330m。重点整治工程为疏浚、炸礁、筑坝、航标及配套工程等。
二、筑坝工程结构设计
根据整体勘察设计方案，整治工程筑坝的类型为丁坝和顺坝。丁坝、顺坝的分布情况如表1所示。
表1丁坝和顺坝分布情况表
2.1结构设计
根据现场情况和相关标准进行丁坝和顺坝的结构设计。丁坝横断面形状为梯形，迎水面坡度为1：1.5，背水面坡度为1：2；坝身顶宽为2.0m，距坝头10m范围的坝体顶宽加宽至3.0m；坝头锥坡取1：3，坝头至坝根纵坡取1：150；设计水位上0.5m以上范围坝体采用干砌护面。顺坝横断面形状为梯形，坝顶宽度取1.5m，两侧边坡均取1：1.5，坝头边坡取1：3；坝顶纵坡取与整治水位时所在滩段平均水面比降一致。
丁坝护底设计中，丁坝护底范围伸出迎水坡脚2.0m，伸出背水坡脚5.0m，伸出坝头向河坡脚5.0m，护底厚度取0.６m。坝根接岸处理为：坝根根据河岸土质情况进行护坡，坝根上游10m和下游20.0m河岸进行干砌块石护坡，厚度为0.4m，坡度为1：2，护坡与土体之间设厚度为0.4m的沙砾反滤层。护坡高度为高于坝根顶2.0m，坝根嵌入土质岸坡0.3m。丁坝材料采用块石，石料要求质地坚硬，无风化现象，块石单块重量要求：坝身30～50kg，并允许不超过25％的重10～30kg的石料作填充，坝身须防止空隙过大透水，设计水位以上0.5m的坝体要求干砌坝面，坝表面及坝头石料单块重量要求在50kg以上，并允许不超过25％的重10～30kg的石料作填充。
2.2稳定性验算
丁坝、顺坝中水流作用下的块石粒径按下式估算：d=0.04V2f
式中：
d——块石等容粒径（ｍ）；
Vf——建筑物处的最大表面流速（m/s），取3.0。
经计算该整治工程块石等容粒径d＝0.36ｍ。丁坝坝头局部冲刷按下列公式计算：
hP=（（1.84h/（0.5L+h）+0.0207（V-VC）/w））LKmKa
根据地质勘察资料，坝基处均为卵石或卵石与卵石混合底质，地质条件较好。根据坝头局部冲刷计算结果可知，坝头冲刷坑深度均不超过0.4m。考虑到坝头及护底伸出坡脚外均在2.0m以上，护底厚度采用0.6m。采用上述数据计算等容粒径大块石护底，能够有效保护坝体，坝体局部冲刷不会引起坝体失稳，从历年柳江航道整治情况看，坝体整体稳定性良好。
三、疏浚工程设计
疏浚挖槽横断面采用梯形断面，根据《疏浚工程技术规范》的规定，设计挖槽横断面如图1所示。疏浚纵坡根据挖槽后设计水位和航道水深确定，整治后水面线比降即航道设计底高程纵坡值。
注：实线为挖槽设计断面，虚线为工程量计算断面
图1挖槽横断面设计图
图中：B——标准挖槽设计宽度，B＝40m；
H——航道设计水深，H＝2.0m；
Δb——施工计算超宽值，Δb＝2.0m；
Δh——施工设计超深值，Δh＝0.3m；
m——航槽开挖边坡系数，m＝3。
本工程对疏浚土方不进行利用，疏浚土方均抛于河中指定抛泥区。选定的抛泥区位置及其水深、纳泥量、平均运距等特性。由于疏浚段挖槽顺应上下游河势，沿河中滩上水深相对较深区域布置，与上、下游深水区平顺衔接，离岸边尚有较大距离，且挖泥最大厚度不超过2.0m，所以不会因疏浚而对岸坡稳定造成影响。因此，对疏浚河段岸坡没有进行稳定计算的必要，也无需采取处理措施。
四、炸礁工程结构设计
4.1断面设计
炸礁横断面采用梯形断面，设计炸礁横断面如图2所示。炸礁纵坡采用整治后设计水位减去航道水深计算每个炸礁点的炸礁底高程，根据每个炸礁点之间的高程和平面距离确定航道炸礁纵坡，炸礁纵坡与航道设计底坡一致。
注：实线为炸礁航槽设计断面，虚线为工程量计算断面
图2炸礁横断面设计图
图中：B——航槽标准底宽，取B＝40m；
Δb——工程量计算超宽值，取Δb＝1.0m；
H——航道设计水深，H＝2.0m；
Δh——工程量计算超深值，取Δh＝0.4m；
m——航槽边坡，取m＝1。
4.2爆破技术要求及安全措施
爆破炸礁施工应严格执行《水运工程爆破技术规范》，在距离建筑物、构筑物200m范围内炸礁采用控制爆破。在爆破危险区的边界设立警戒哨和警戒标志、禁航信号，起爆前督促人、畜、船只撤离危险区。在航道内爆破（加深或扩宽航道）时，未经清渣和扫床不准船舶进入爆破区域。对爆破区及其附近的建筑物、构筑物（如码头、桥梁、抽水泵房、烟囱）、管线、设备等，应事先采取安全保护措施，防止爆破地震、飞石和冲击波带来的破坏。
爆破振动安全允许距离按下式计算：
式中：R——建筑物地震波的安全距离（ｍ）；
V——保护对象所在地质点振动安全允许速度（cm/s），取2.0；
K——与爆破点至计算保护对象间地形、地质条件有关的系数，取250；
a——衰减指数，取1.5；
Q——炸药量（kg）。
本工程下引航道口、金康石排、锁匙筒滩、酒醉滩、大清滩等五处炸礁爆破工程部分距建筑物的距离在２００ｍ以内，根据爆破振动安全允许距离，采用上述公式反算一次起爆炸药量。施工中必须控制一次起爆药量不超过表中计算值。对爆破产生的石渣不进行利用，采用抓斗挖泥船清渣，泥驳运至指定抛泥区抛卸。
五、结束语
我国航运整治工程的发展逐步走向规范化和可持续化发展的道路，这是我国经济社会和生态环境发展的必然要求。本文通过总结分析航道整治工程结构设计的理念，认为在设计过程中应具有综合发展的大局观念和重难点的针对性理念，使航道整治工程结构设计工作和方法贯彻可持续发展与注重生态的内涵。
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