徐大彬，劉俠，任浩楠，吳丹妮

(中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司水環(huán)境與城建工程分公司，成都，610072)

1 概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，由“城市化”帶來的一系列問題一直考驗(yàn)著現(xiàn)代城市，其中比較顯著的就是城市河道的生態(tài)文明建設(shè)滯后[1-2]。在保證行洪安全和用地充足的前提下，通過修建復(fù)式生態(tài)堤防可有效改善城區(qū)環(huán)境，擴(kuò)展濱河景觀空間，促進(jìn)沿河生態(tài)價(jià)值提升。復(fù)式生態(tài)堤防多近似為“梯形”斷面(如圖1)，其施工簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)耐用，且邊坡穩(wěn)定并易于襯砌，故應(yīng)用較為廣泛[3-4]。由于城市河道為“帶狀”工程，不可避免地會(huì)與既有跨河橋梁產(chǎn)生交集。在中小河道中，跨河橋梁多近似為“矩形”斷面。當(dāng)水流從“梯形”斷面流入“矩形”斷面時(shí)，二者之間的行洪面積差會(huì)導(dǎo)致水流因側(cè)收縮或突擴(kuò)而產(chǎn)生不良流態(tài)，從而影響臨近建構(gòu)筑物的安全。因此，需要在兩種過流斷面間設(shè)置過渡段，通過新建構(gòu)筑物來控導(dǎo)水流，保證水流在過渡段內(nèi)的平順銜接，從而實(shí)現(xiàn)河道水安全、水景觀的全面提升[5]。目前，兩種斷面間的銜接方案尚缺乏系統(tǒng)研究，本文結(jié)合工程實(shí)例，針對(duì)該問題提出兩種銜接方案，可為今后類似河道工程的設(shè)計(jì)和施工提供一定參考。

圖1 典型復(fù)式生態(tài)堤防斷面

2 銜接原則

2.1 結(jié)構(gòu)安全原則

生態(tài)堤防與跨河橋梁的斷面銜接段(以下簡(jiǎn)稱“銜接段”)應(yīng)具備結(jié)構(gòu)安全性，主要表現(xiàn)為銜接段屬于兩種斷面形式的過渡段，其受力邊界條件復(fù)雜，不僅要承受水流沖刷和地下水流侵蝕，也要具備一定的擋土支護(hù)功能。在各種工況的受力條件下，結(jié)構(gòu)自身應(yīng)堅(jiān)固耐久，抗沖刷、抗磨損性強(qiáng)，同時(shí)也應(yīng)能適應(yīng)河床的變形能力，且便于施工和加固修復(fù)[6-7]。除此之外，銜接段的結(jié)構(gòu)也應(yīng)兼顧親水活動(dòng)安全。

2.2 過流平順原則

銜接段內(nèi)新建構(gòu)筑物應(yīng)兼顧上下游、左右岸的關(guān)系，在規(guī)劃岸線范圍內(nèi)其布置應(yīng)與河勢(shì)相適應(yīng)，削減水流淘刷能力，確保水流過渡平順。

2.3 生態(tài)自然原則

在保證行洪安全的前提下，銜接段設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮河流的生態(tài)自然需要，主要表現(xiàn)為：①用材上因地制宜，盡可能就地取材，兼顧材料耐久性和經(jīng)濟(jì)性；②充分利用現(xiàn)狀河道的形態(tài)、地形、水文等條件，使結(jié)構(gòu)樣式貼近自然，營造良好的自然生態(tài)樣貌，提升河湖觀感。

3 工程實(shí)例及銜接方案

3.1 工程實(shí)例

九道堰河流域水生態(tài)綜合治理示范段項(xiàng)目，建設(shè)地點(diǎn)位于四川省成都市繞城內(nèi)城北副中心，治理段跨新都、金牛、郫都三個(gè)行政區(qū)，為沱江流域成都段第一個(gè)小流域綜合治理示范工程[8]。治理段河長(zhǎng)18.208km，其中干流九道堰長(zhǎng)15.32km，一級(jí)支流牟珠堰長(zhǎng)2.888km，涉及面積31.5km2。該工程通過生態(tài)堤防構(gòu)建和河道行洪疏浚來保證水安全，并通過塑造沿河地形、貫通濱水綠道、栽培水生植物及建設(shè)沿河濕地公園等綜合措施來打造宜居水岸。由于河道穿城而過，在建設(shè)過程中不可避免地與現(xiàn)狀市政橋梁相交，故需在已建橋梁上下游一定范圍內(nèi)進(jìn)行駁岸銜接處理。

圖2 九道堰河流域水生態(tài)綜合治理示范段項(xiàng)目平面

3.2 銜接段長(zhǎng)度確定

河道不同斷面形式之間存在過洪面積差，為保證水流平順，銜接段長(zhǎng)度的確定尤為重要，應(yīng)根據(jù)河道具體情況予以布置。一般而言，順直河道上銜接段長(zhǎng)度可取上下游河道設(shè)計(jì)水深的4～6倍。在實(shí)際工程中，亦可按梯形斷面與矩形斷面水面寬度之差所形成的進(jìn)口水流收縮角和出口水流擴(kuò)散角控制，其中進(jìn)口收縮角宜為11°～18°，出口擴(kuò)散角宜為8°～11°[9]。若橋梁位于河道彎道位置，則銜接段的設(shè)置應(yīng)考慮與上下游河道平順連接，避免急轉(zhuǎn)彎，須轉(zhuǎn)彎時(shí)，銜接段的彎道半徑不小于5倍河道底寬[9]。

3.3 擋墻漸變方案

九道堰河樁號(hào)JDY11+677.60～JDY11+784.20段原設(shè)計(jì)方案為生態(tài)堤防，由于萬石路橋橫穿該段河道，為保證過河橋梁結(jié)構(gòu)安全，根據(jù)實(shí)際情況在橋梁上游樁號(hào)JDY11+677.60～JDY11+707.60(總長(zhǎng)30m)、下游樁號(hào)JDY11+754.20～JDY11+784.20(總長(zhǎng)30m)范圍內(nèi)設(shè)置銜接段，銜接段內(nèi)新建C25混凝土重力式擋墻以順直水流。其中，新建擋墻上游與生態(tài)堤防的護(hù)腳高程相接，下游與橋梁承臺(tái)頂高程相接，墻高由2m～6.1m沿程線性變化，且堤頂線展布與河勢(shì)走向保持一致。該方案旨在不同斷面間形成過渡翼墻，施工簡(jiǎn)單且導(dǎo)流效果較好。擋墻漸變方案如圖3、圖4。

圖3 銜接段與生態(tài)堤防相交處斷面

圖4 銜接段與橋梁相交處斷面

圖5 擋墻漸變方案現(xiàn)場(chǎng)

3.4 條石錯(cuò)砌方案

當(dāng)銜接段需為游人提供親水空間，且考慮自然生態(tài)效果時(shí)，條石錯(cuò)砌方案是一種比較好的做法。譬如，九道堰河跨馬覺寺橋采用條石錯(cuò)砌來實(shí)現(xiàn)生態(tài)堤防與橋墩處的銜接。在河道上游樁號(hào)JDY14+242.89～JDY14+258.20(總長(zhǎng)15.31m)、下游樁號(hào)JDY14+278.37～JDY14+296.37(總長(zhǎng)18m)范圍內(nèi)采用紅砂巖毛條石堤身+C25混凝土基礎(chǔ)的重力擋墻形式，內(nèi)外條石交錯(cuò)搭砌，鋪展成“扇形”來與上下游相接。施工時(shí)，毛條石濕抗壓強(qiáng)度不低于20MPa，砌筑時(shí)采用鋪漿法，砂漿稠度30mm～50mm，石塊宜分皮臥砌(大面向上或向下)，上下兩層塊石騎縫錯(cuò)開且內(nèi)外塊石交錯(cuò)搭砌。條石錯(cuò)砌方案如圖6-圖8。

圖6 銜接段與生態(tài)堤防相交處斷面

圖7 銜接段與橋梁相交處斷面

圖8 條石錯(cuò)砌方案三維效果

條石錯(cuò)砌形成銜接段后，整體重心后移，故需考慮墻背進(jìn)行土體回填壓實(shí)，保證具備一定的承載力，且可減小不均勻沉降。條石堆砌后可形成層巒疊嶂的視覺效果，結(jié)合局部植草綠化、水體流動(dòng)等要素，加之條石本身的表面肌理，可營造出豐富的水景觀。

4 銜接方案對(duì)比

工程實(shí)踐表明，上述兩種方案均可調(diào)整過渡區(qū)的水流流態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同斷面間的平順銜接，有效保護(hù)濱河結(jié)構(gòu)安全。方案之間優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表1。

表1 銜接段方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

從表1可以看出，兩種銜接方案的優(yōu)缺點(diǎn)互為對(duì)比和補(bǔ)充，實(shí)際工程中應(yīng)結(jié)合業(yè)主意圖、施工難度、造價(jià)比選等多種因素綜合確定，以期實(shí)現(xiàn)銜接段的設(shè)置既安全穩(wěn)定，又經(jīng)濟(jì)合理。

5 結(jié)語

本文以九道堰河流域水生態(tài)綜合治理示范段項(xiàng)目為例，探討了兩種復(fù)式堤防與跨河橋梁的銜接方案。本文主要結(jié)論如下：

(1)銜接段的布置原則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)安全、過流平順與生態(tài)自然，其安全功能應(yīng)置于第一位；

(2)銜接段的長(zhǎng)度確定尤為重要，其應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)水深、上下游進(jìn)出口收縮、擴(kuò)散角及轉(zhuǎn)彎半徑等因素綜合比較確定，比較后可取較大值作為長(zhǎng)度設(shè)計(jì)依據(jù)；

(3)工程實(shí)踐表明，擋墻漸變及條石錯(cuò)砌方案均能實(shí)現(xiàn)不同斷面形式間的過流銜接，其優(yōu)缺點(diǎn)互為補(bǔ)充，實(shí)際工程中應(yīng)兼顧其優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)多因素比較后予以選擇。兩種銜接方案可為今后類似河道工程設(shè)計(jì)和施工提供一定的借鑒和參考。