胡紹林

(崇義縣水務(wù)集團(tuán)有限公司，江西 崇義 341300)

1 工程概況

崇義中城河防洪工程位于縣城境內(nèi)的贛江水系章水二級(jí)支流中城河下游河段，工程所在的中城河及其支流河段，屬典型的山區(qū)性河流，洪水暴漲暴落。中城河兩岸現(xiàn)狀無(wú)堤段，局部地勢(shì)低洼，原漿砌石擋墻老化破損嚴(yán)重，抗沖能力低，已建防洪墻段河道淤積不甚嚴(yán)重；無(wú)堤段兩岸亂填亂棄，部分房屋擠占河道，橋梁阻水壅水，河岸雜草叢生，局部沖刷崩塌，河道淤塞嚴(yán)重，汛期排洪不暢，近年來(lái)兩岸村鎮(zhèn)及農(nóng)田屢遭洪水侵蝕，損失慘重。因此加快建設(shè)崇義中城河防洪工程，對(duì)保障該區(qū)居民的生產(chǎn)生活安全有重要意義。

崇義縣縣城防洪堤工程建設(shè)內(nèi)容包括：以陽(yáng)嶺水庫(kù)下游月亮灣為起點(diǎn)，經(jīng)中城六橋、南山口支流至中城河與小江河匯合口河段進(jìn)行清淤整治，全長(zhǎng)約4.800 km。中城六橋上游河段新建C15混凝土擋墻護(hù)岸0.620 km；在南山口支流與中城河匯合口處至中城五橋河段左岸新建C20鋼筋混凝土防洪墻，全長(zhǎng)1.889 km；在中城六橋至中城五橋河段右岸新建C20鋼筋混凝土防洪墻，全長(zhǎng)2.019 km。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，本工程治理起點(diǎn)至中城六橋河段彎曲，并有支流匯入。該堤岸坡主要由砂壤土、細(xì)砂、砂礫卵石組成，土層結(jié)構(gòu)較松散～稍密狀。由第四系全新統(tǒng)沖積層組成的岸坡抗沖刷能力差，岸坡地層結(jié)構(gòu)類型均為Ⅰ3和Ⅱ4，砂性土頂面高程接近或者高于外河水位時(shí)，河道屬凹部迎流頂沖段或本次治理對(duì)原狀土有開(kāi)挖松動(dòng)段，河水直接在堤腳通過(guò)，坡角淘蝕速度相對(duì)較快，崩岸塌坡最易發(fā)育，洪水期易沖刷堤岸及堤腳，對(duì)岸坡的穩(wěn)定不利[1-2]。

2 施工問(wèn)題現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，本工程治理起點(diǎn)至中城六橋河段，洪水期易沖刷堤岸及堤腳對(duì)岸坡的穩(wěn)定不利[3-4]。

從水文計(jì)算結(jié)果來(lái)看，中城六橋至中城五橋河段無(wú)堤防，現(xiàn)狀河道雖順直，但該河段局部存在河岸坍塌現(xiàn)象，淤積較嚴(yán)重，沿河兩岸現(xiàn)狀地面高程為248.47～270.93 m，低于現(xiàn)狀20 a一遇洪水水位249.30～273.05 m；中城五橋沿河而下至小江河匯合口處為已建漿砌石防洪墻，墻頂高程為235.34～248.34 m，防洪標(biāo)準(zhǔn)約為10 a一遇，局部河段不足10 a一遇。治理河段內(nèi)6座橋梁中，阻水嚴(yán)重的為中城一橋、中城二橋、中城三橋、中城四橋、中城六橋。其中中城一橋、中城二橋、中城三橋、中城四橋位于已建防洪墻段，且已建防洪墻兩側(cè)道路、橋梁及居民點(diǎn)高程基本與防洪墻頂持平，考慮到單純地抬高防洪墻頂至設(shè)計(jì)堤頂高程必影響到城市道路建設(shè)及城市總體規(guī)劃布局，故本次設(shè)計(jì)對(duì)已建防洪墻暫不進(jìn)行加固處理,且對(duì)已建堤防范圍內(nèi)阻水嚴(yán)重的中城一橋、中城二橋、中城三橋、中城四橋不做加固處理，由業(yè)主與相關(guān)部門協(xié)商后，另行采取處理方案。

3 施工總體布置

河道整治：對(duì)整治范圍內(nèi)局部淤積河道進(jìn)行清淤疏浚，治理起點(diǎn)至中城六橋河段最小行洪寬度不小于現(xiàn)狀最小寬度5.00 m；中城六橋至本次新建防洪墻終點(diǎn)中城五橋河段最小行洪寬度不小于12.00 m。

堤線布置：中城河段防洪工程堤線布置綜合考慮兩岸堤距、堤型、河岸現(xiàn)狀走向、水流條件、地形地質(zhì)條件，總體上順天然河岸呈直線布置。左岸新建防洪堤自南山口支流匯合口處至中城河五橋段止，即樁號(hào)K左0+000.000～K左1+889.065，中城五橋沿河而下至小江河匯合口河段，并與北門段防洪堤相接為已建防洪堤，即樁號(hào)K左1+889.065～K左3+526.106；右岸新建防洪堤自中城六橋，經(jīng)南山口支流匯合口，止于中城五橋河段，即樁號(hào)K右0+000.000～K右2+018.787，中城五橋沿河而下至小江河匯合口接右岸高地，即樁號(hào)K右2+018.787～K右3+760.671。

堤型布置：本工程新建防洪堤段，即樁號(hào)K左0+000.000～K左1+889.065、K右0+000.000～K右2+018.787堤段均采用在原漿砌石擋墻臨水側(cè)新增C20鋼筋混凝土直墻式擋墻。新建C20鋼筋混凝土擋墻臨水側(cè)每隔500.00 m設(shè)置混凝土臺(tái)階作為景觀設(shè)計(jì)。

護(hù)岸布置：根據(jù)現(xiàn)狀河岸情況，對(duì)治理起點(diǎn)至中城六橋河段樁號(hào)：K左護(hù)0+000.000～K左護(hù)0+400.000、K右護(hù)0+000.000～K右護(hù)0+220.000段進(jìn)行C15鋼筋混凝土擋墻護(hù)岸處理，護(hù)岸頂高程為現(xiàn)狀地面高程。

由于中城6橋橋孔過(guò)流寬度僅約8.00 m左右，且建筑物老化嚴(yán)重，壅水影響又較大，本次規(guī)劃將其拆除重建。對(duì)中城一橋、中城二橋、中城三橋、中城四橋則建議相關(guān)部門進(jìn)行改造，以滿足河道行洪要求。新建堤防與中城五橋、拆除重建后的中城六橋采用平面交叉連接。

4 總體施工方案設(shè)計(jì)

本工程項(xiàng)目施工沿堤線分布，工作面分散，并且施工方法簡(jiǎn)單，施工機(jī)械化程度高，施工布置及安排都較簡(jiǎn)便；護(hù)岸施工盡可能在外河低水位時(shí)安排實(shí)施。本工程施工受季節(jié)性影響明顯，應(yīng)注意根據(jù)水文氣象情況，合理安排和適時(shí)調(diào)整各項(xiàng)目施工時(shí)段。

4.1 施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

施工區(qū)域所屬中城河段屬山區(qū)河流，具有洪水暴漲暴落、歷時(shí)短的特點(diǎn)。為節(jié)約工程投資，對(duì)新建C20混凝土防洪墻施工工期較長(zhǎng)的主要建筑物，按施工期洪水標(biāo)準(zhǔn)分段修筑施工圍堰，分段長(zhǎng)度約300.00 m， 即堰頂高程按枯水期洪水位高程加0.50 m安全超高計(jì)算，圍堰施工采用編織袋圍堰。施工時(shí)盡量快速利用枯水期將水下部分的工程搶出施工洪水位以上，若遭遇洪水則暫停施工。

4.2 河道整治與疏浚設(shè)計(jì)

根據(jù)整治工程總體布局，對(duì)治理起點(diǎn)至中城六橋河段局部進(jìn)行護(hù)岸處理，以左、右兩岸新建護(hù)岸線為兩條治導(dǎo)線，確定疏挖范圍。首先對(duì)河道內(nèi)的河心洲、淤泥、河床上有阻水影響的塊石和亂石等進(jìn)行清理，特別是南山口支流匯合口、小江河匯合口河道內(nèi)、中城六橋上游幾處河道淤積較嚴(yán)重，需進(jìn)行清淤處理。河床清淤應(yīng)視淤積厚度控制河道清淤的深度及河底高程，不能改變江河的天然河道及河勢(shì)。

4.3 堤身設(shè)計(jì)

根據(jù)堤型布置原則，由于中城河橫穿崇義縣縣城中心城區(qū)，新建防洪堤兩側(cè)為縣城各機(jī)關(guān)單位及居民區(qū)，用地緊張，本工程范圍內(nèi)不具備修建土堤的地形條件，為適應(yīng)城市規(guī)劃建設(shè)的需求，盡量減少永久征地及房屋拆遷量，本工程堤型選擇直墻式堤型斷面。防洪堤頂高程設(shè)計(jì)是按洪水位加堤頂超高確定，經(jīng)公式計(jì)算各控制斷面堤頂高程計(jì)算成果見(jiàn)表1。

4.4 堤基處理

(1)軟塑狀粉質(zhì)壤土層的地基處理。由于新建堤防段地基大部分存在軟塑狀粉質(zhì)壤土層，性狀軟弱，厚度大，現(xiàn)狀情況不能滿足地基承載力要求，本次設(shè)計(jì)擬采用砂礫石置換法以提高墻基承載力。置換厚度擬定為1.00 m，置換寬度為底板前后各延伸0.70 m，砂礫石置換層采用分層鋪設(shè)，并振動(dòng)碾壓，壓實(shí)度為96%，新基礎(chǔ)承載力≥100 kPa。

表1 各控制斷面堤頂高程計(jì)算成果

(2)墻基埋深要求。為了避免水流沖刷淘腳，護(hù)腳擋墻基礎(chǔ)應(yīng)深入設(shè)計(jì)沖刷線以下或座落在巖基上。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—2013)推薦的平順護(hù)岸沖刷深度計(jì)算公式分析，20 a一遇洪峰時(shí)岸腳沖刷深度為0.94 m，由此要求砂礫石層墻基深入河床面以下1.00 m，或座落在巖基上[5]。

5 主要建筑物設(shè)計(jì)計(jì)算

5.1 擋墻穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算

新建堤防內(nèi)側(cè)均為居民區(qū)，沿河坎布置較為密集，上述堤線不具備布置斜坡式土堤的條件，宜采用直墻式C20混凝土防洪墻，C20混凝土墻前護(hù)腳齒槽處用砂礫石回填。擋墻要求坐落在強(qiáng)風(fēng)化巖石或嵌入砂卵石層1.00 m。

根據(jù)地質(zhì)資料，控制地基承載力≥220 kPa，墻與地基摩擦系數(shù)取f=0.42。擋墻穩(wěn)定計(jì)算，本階段按三種工況進(jìn)行分析。正常工況1：即臨河側(cè)水位為最低(設(shè)計(jì)枯水位)；正常工況2：河水位為設(shè)計(jì)洪水位；正常工況3：河水位由設(shè)計(jì)洪水位驟降1.00 m、墻內(nèi)保持與設(shè)計(jì)洪水位齊平。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 C20混凝土防洪墻穩(wěn)定、基底應(yīng)力計(jì)算成果

5.2 軟塑狀粉質(zhì)壤土層墊層置換計(jì)算

由于新建堤防段地基大部分存在軟塑狀粉質(zhì)壤土層，采用砂礫石置換法以提高墻基承載力。

通常假定墊層為建筑物基礎(chǔ)的一部分，墊層底面即為新的基礎(chǔ)底面，新基礎(chǔ)底面按式(1)計(jì)算：

B=b+2htanθ

(1)

式中：B為新基礎(chǔ)底寬，m；b為原基礎(chǔ)底寬，為5.16 m；h為墊層厚度，m；θ為擴(kuò)散角，一般中、粗砂取30°～35°，壤土取22°～25°。

假設(shè)置換墊層的砂礫石厚度取1.00 m，擴(kuò)散角為33°，得新基礎(chǔ)寬度為6.46 m。

新基礎(chǔ)底面平均壓力按式(2)計(jì)算：

(2)

式中:P′為新基礎(chǔ)底面平均壓力，kPa；p為原基礎(chǔ)底面平均壓力，kPa，取95.00 kPa；γo為墊層容重，kN/m3，地下水位以下取浮容重，9.00 kN/m3。

得出新基礎(chǔ)底面平均壓力為85.00 kPa，小于軟土層平均容許承載力[R]=90.00 kPa，故滿足要求。

5.3 堤岸沖刷計(jì)算

堤岸沖刷深度的計(jì)算，按照規(guī)范《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—2013)并參考相關(guān)文獻(xiàn)計(jì)算。

水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷可按式(3)計(jì)算：

(3)

式中：hB為局部沖刷深度，m；hp為沖刷處的水深，4.00 m；Vcp為平均流速，2.80 m/s；V允為河床面上允許不沖流速，1.20 m/s；n與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，取n=1/4 。

經(jīng)計(jì)算hB=0.94 m，取整為1.00 m。即護(hù)岸基礎(chǔ)應(yīng)深入河床面以下1.00 m。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)論述崇義縣城防洪工程建設(shè)實(shí)例中遇到的問(wèn)題和難點(diǎn)，綜合考慮施工總體布置型式，對(duì)防洪工程的施工方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。主要包括施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)、河道整治與疏浚設(shè)計(jì)、堤身設(shè)計(jì)、堤基處理等方案，并對(duì)涉及到的擋墻穩(wěn)定及應(yīng)力、土層墊層置換以及堤岸沖刷等進(jìn)行了計(jì)算論證。通過(guò)對(duì)施工組織方案的整體分析，編制可靠的施工方案，為工程高效優(yōu)質(zhì)實(shí)施提供技術(shù)保障。