彭 力
(江西省贛西土木工程勘測設(shè)計院科室設(shè)計分院,江西 宜春 336000)
南廟河鐵路橋-河口段防洪工程位于袁州新城袁河支流南廟河兩岸,防洪保護面積5.86km2,保護耕地233.33hm2,保護人口6.30萬人。
工程等級為Ⅲ等,其相應(yīng)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇(P=2%),主要建筑物防洪墻、防洪堤等級為3級,次要建筑物為5級。
南廟河鐵路橋-河口段防洪工程由兩段組成,上游段起點浙贛鐵路橋終點袁州新城西橋,左岸樁號為袁右14+693-14+150,長543m,右岸樁號為袁右14+693a-15+235a,長542m;下游段起點為袁州新城東橋,終點為南廟河入河口,右岸樁號為袁右15+235a-16+300a,長1065m,堤線全長2150m;
工程上游段鐵路橋至袁州新城西橋,左岸主要為灘地、右岸主要為臨時施工道路,左岸樁號袁右14+693-14+150段河岸開闊擬定設(shè)計為防洪堤,右岸樁號袁右14+693a-14+773a段緊貼在建的宜春火車站擬定設(shè)計為防洪墻、樁號袁右14+773a-15+235a段河岸較寬擬定設(shè)計為防洪堤;下游段袁州新城東橋至南廟河入河口,右岸樁號袁右15+235a-16+071a段緊貼在建的規(guī)劃路擬定設(shè)計為混凝土護岸結(jié)合防洪堤、樁號袁右16+071a-16+300a段位于擬建的閘壩下游擬定設(shè)計為防洪墻。
表1 南廟河鐵路橋-河口段防洪工程堤防加固計劃實施情況表
防洪工程防洪堤總長1841m,其中上游段鐵路橋至袁州新城占浦大橋因左岸開挖取土破壞嚴(yán)重、地面高程較低,堤身采用防滲黏土填筑,(左岸樁號袁右14+693-14+150段;右岸樁號袁右14+773a-15+235a段)堤長1005m;下游段袁州新城東橋至南廟河入河口因兩岸地面較高且兩岸在建規(guī)劃道路,道路修建完成后基本比堤頂要高,堤身采用開挖土料填筑,右岸樁號袁右15+235a-16+071a段,堤長836m。
防洪堤堤身設(shè)計斷面為堤頂寬4.0m,臨水坡為1:2.5,背水坡均為1:2.0,堤頂高程為相應(yīng)P=2%洪水位加0.3m,堤頂設(shè)防浪板墻。
經(jīng)計算得,堤坡出逸點允許滲透坡降J允=0.52。根據(jù)地勘資料,砂壤土滲透變形為流土型,砂壤土J允許=0.15。中細(xì)砂及砂礫石層滲透變形為管涌型,建議中細(xì)砂的允許滲透比降J允許=0.10,砂礫石的允許滲透比降J允許=0.20。
滲流分析計算考慮臨水側(cè)設(shè)計洪水與背水側(cè)相應(yīng)水位組合情況。按上述工況組合進(jìn)行計算,計算結(jié)構(gòu)見表2[1-2]。
表2 防洪堤典型斷面穩(wěn)定滲流期滲流計算成果表
1)整體安全性分析:
根據(jù)典型斷面有限元法計算分析,穩(wěn)定滲流期滲流性態(tài)符合均質(zhì)堤防滲流場分布規(guī)律,各斷面背水坡最大出逸坡降小于其允許值。
2)局部滲透分析:
由表2可以看出,在設(shè)計洪水期的穩(wěn)定滲流期,砂卵礫石層最大水平滲透坡降小于其允許值,堤基不存在滲透破壞。
堤坡穩(wěn)定計算選取與滲流計算相同的斷面,斷面計算參數(shù)采用我院近期地勘試驗成果值具體詳見表3。計算工況為:①設(shè)計水位下背水側(cè)堤坡的穩(wěn)定(穩(wěn)定滲流期),外河水位取P=10%的設(shè)計洪水位,堤內(nèi)水位取內(nèi)堤腳高程;②設(shè)計洪水位降至堤腳時,臨水側(cè)堤坡的穩(wěn)定(非穩(wěn)定滲流期)。計算采用簡化畢肖普法。典型斷面堤坡穩(wěn)定計算成果見表4。
由表4可知,臨水側(cè)、背水側(cè)堤坡安全系數(shù)均大于允許值,滿足規(guī)范抗滑穩(wěn)定要求。
表3 防洪堤典型斷面穩(wěn)定計算參數(shù)指標(biāo)表
表4 防洪堤典型斷面堤坡穩(wěn)定計算成果表
結(jié)合袁州新城總體規(guī)劃要求,擬在南廟河支流匯合口上游150m修建抬水壩,抬水水位為81.50m??紤]抬水影響及景觀要求,在右岸樁號袁15+235a-16+071a段82.0m高程修建寬3.0m親水平臺,82.0m高程以下采用C15混凝土預(yù)制塊護坡處理。C15混凝土預(yù)制塊護坡厚0.10m,下設(shè)0.10m厚砂卵石墊層。在左岸樁號袁14+693-14+150段以及右岸樁號袁右14+773a-15+235a段82.50m高程修建寬3.0m親水平臺,82.50m高程以下采用C15混凝土預(yù)制塊護坡處理。C15混凝土預(yù)制塊護坡厚0.10m,下設(shè)0.10m厚砂卵石墊層。
3.4.1 混凝土護坡設(shè)計
防洪工程險段范圍分別為:左岸樁號袁右14+653-14+437、樁號袁右14+268-14+218、樁號袁右14+163-14+150;右岸樁號袁右14+693a-14+948a、袁右15+042a-15+235a,兩岸總長727m。需采取硬護坡進(jìn)行防護。
考慮抬水影響及景觀要求,僅對親水平臺以下迎流頂沖和嚴(yán)重淘刷的河岸險段進(jìn)行硬護坡處理。設(shè)計采用C15混凝土預(yù)制塊護坡厚0.10m,下設(shè)0.10m厚砂卵石墊層。
3.4.2 生態(tài)護坡設(shè)計
工程以考慮河道生態(tài)理念為治理原則且該段工程位于袁州新城重要的景區(qū)段,故本次設(shè)計親水平臺以上盡量采用回歸自然的草皮護坡設(shè)計。因上游段左岸樁號袁右14+693-14+150段、右岸樁號袁右14+773a-15+235a段護坡面較寬且緊臨火車站,人口密度較大,為了打造該段休閑、美化且與周邊環(huán)境相互輝映,形成一個很好的生態(tài)景區(qū),該段親水平臺以上臨水面采用生態(tài)袋護坡,背水面采用草皮護坡。下游段右岸袁右15+235a-16+071a段因受投資限制且該段位于建筑密集區(qū)很難形成生態(tài)景區(qū),該段親水平臺以上臨水面及背水面均采用草皮護坡[3]。
下游段右岸樁號袁右15+235a-16+071a段位于東橋與抬水壩之間,該段河道水流復(fù)雜、河寬較窄,兩岸建筑密集、可用占地小,為減小用地且增加過流面積減小行洪壓力,該段親水平臺以下采用混凝土重力式擋墻護岸。
混凝土擋墻高4.5m-6.5m,設(shè)計墻頂寬0.5m,臨水坡坡度為1∶0.1,背傾斜坡度為1∶0.4,墻趾尺寸為0.5m×0.8m,墻踵尺寸為0.5m×0.8m。墻底深入河床≥1m且應(yīng)落在砂卵石層上,防洪墻分縫距為10m,瀝青杉板嵌縫。
程防洪墻總長309m,上游段右岸樁號袁右14+693a-14+773a段,長80m設(shè)計為重力式防洪墻;下游段袁州新城東橋下游段,右岸樁號袁右16+071a-16+300a段,長229m設(shè)計為衡重式防洪墻。
防洪墻頂高程采用設(shè)計洪水位加0.3m。墻頂設(shè)防浪板墻,防洪墻均采用C15混凝土結(jié)構(gòu),墻底深入河床≥1m且應(yīng)落在砂卵石層上。衡重式防洪墻,墻頂寬0.5m,臨水坡垂直,上墻高3.0m,臺寬1.9m,上墻背傾斜坡度為1∶0.35,下墻背傾斜坡度為1∶0.2;重力式防洪墻,墻頂寬0.5m,臨水坡1∶0.1,背傾斜坡度為1∶0.4,墻趾尺寸為0.5m×0.8m,墻踵尺寸為0.5m×0.8m。防洪墻分縫距為10m,瀝青杉板嵌縫。
南廟河鐵路橋-河口段防洪工程實施后,堤防能防御袁河和南廟河50a一遇洪水,為當(dāng)?shù)厝嗣裆敭a(chǎn)安全提供保障,設(shè)計方案合理,可供類似防洪工程參考。