曹 欽

（廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院有限公司,廣東 廣州 510635）

當(dāng)下城區(qū)河道堤防改造與市政基礎(chǔ)建設(shè)結(jié)合項目逐漸增多,如何對城區(qū)河道堤防改造工程進(jìn)行合理設(shè)計、科學(xué)規(guī)劃一直備受諸多學(xué)者關(guān)注。本次研究從實際案例入手,對興寧市寧江河碧道興南大橋至興寧大橋段工程設(shè)計進(jìn)行系統(tǒng)分析,并提出優(yōu)化方法,如堤頂高程精確計算、堤身設(shè)計、堤身整體穩(wěn)定性計算分析、創(chuàng)新技術(shù)及因素考量提升穩(wěn)定性、強(qiáng)化質(zhì)量保障的全過程管理等,為項目工程開展與組織實施提供參考。

1 項目概況

1.1 項目工程

興寧市寧江河碧道興南大橋至興寧大橋段工程位于梅州興寧市境內(nèi),本橋段項目工程,即“興寧市寧江河碧道興南大橋至興寧大橋段工程”,起點位于興南大橋,線路整體位于寧江右岸由南北上,途徑海燕大橋、興寧大橋。本項目工程貫通改造段長1428 m,擬建370 m達(dá)標(biāo)加固堤段；1058 m堤頂?shù)缆坟炌ǜ脑?；跨河交通?座；以及全段道路、綠化景觀設(shè)計。興南大橋至興寧大橋段總平面布置見圖1。

圖1 興南大橋至興寧大橋段總平面布置圖

1.2 環(huán)境條件

1）地形地貌。擬建碧道位于興寧市城區(qū)寧江右岸邊,本次勘察區(qū)間上游至興寧大橋,下游至興南大橋。場地范圍屬于寧江河谷平原地貌及殘丘地貌,包含寧江河沖蝕河道、河岸堆積階地,華僑中學(xué)附近為侵蝕殘丘。沿線地面高程106 m～120 m,地形較為平緩。地層巖性根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、現(xiàn)場地質(zhì)測繪、鉆孔揭露,場地地層從上至下分布如下：①第四系填土層（Qs）；②第四系沖積層（Qal）；③基巖。

2）地質(zhì)構(gòu)造與地震。工程區(qū)位于興寧盆地中部,興寧盆地處在區(qū)域性蓮花山斷裂帶和河源深斷裂帶之間,但距離兩斷裂帶較遠(yuǎn),都大于50 km。盆地西部和西北部受南北、北東斷裂控制,東部受限于燕山期花崗巖,盆地內(nèi)斷裂構(gòu)造不多,區(qū)域穩(wěn)定性較好。

3）水文地質(zhì)條件。場地地下水主要為上層滯水、潛水及微承壓水,主要賦存于線路的砂層中,接受降雨及寧江河水補(bǔ)給,上覆粘性土層,在河水高漲時,有承壓性。

2 工程設(shè)計要點分析

2.1 以安全質(zhì)量保障為重點

基于興寧市寧江河碧道興南大橋至興寧大橋段工程建設(shè)實施的重要性,需提升前期設(shè)計的質(zhì)量保障與安全鞏固,結(jié)合實際需求及項目建設(shè)工程,在前期設(shè)計中側(cè)重對工程本身價值及應(yīng)用功能進(jìn)行考慮。首先工程項目位于興寧市核心區(qū),涉及地域及環(huán)境較多,具有一定的復(fù)雜多變性,基于此在城區(qū)河道堤防改造工程的影響效應(yīng),首先以項目設(shè)計的安全性、質(zhì)量性為核心,對該改造堤段的整體設(shè)計進(jìn)行全面鞏固,防止征地移民、生態(tài)環(huán)境、社會治安、媒體輿論等問題對項目實施的影響,設(shè)計中根據(jù)實際需求對堤防控制線、改造方案及施工方案等進(jìn)行合理規(guī)劃,并充分考慮現(xiàn)場環(huán)境及水文地質(zhì)等,經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)查分析后,對設(shè)計方案進(jìn)行二次升級,滿足該項目設(shè)計的穩(wěn)定性需求。

2.2 注重結(jié)合科學(xué)優(yōu)化布局

在本次項目設(shè)計中注重現(xiàn)狀結(jié)合,堤防控制線均沿用原堤防河岸線進(jìn)行布置,最大程度減少對堤內(nèi)建筑物的占有和侵占,開展相關(guān)貫通與堤頂市政道路改造建設(shè),滿足項目改造段長1428 m要求,樁號為興南大橋至興寧大橋段Z0+000～Z1+428。其中：跨河交通橋1座,樁號為Z1+117～Z1+177,位于支流曾坑河口位置,設(shè)計荷載采用公路-II級,抗震設(shè)防烈度為6 度,擬建3 孔預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土交通橋,單孔凈寬20 m,橋?qū)挾葹?1 m。在保證防洪需求的要求下采用碧道游徑的連通,營造地區(qū)特色與景觀,構(gòu)建游憩系統(tǒng),故本次規(guī)劃景觀節(jié)點一個,規(guī)劃景觀節(jié)點位于海燕大橋橋底空地,兼顧紅色文化融入和配套休憩平臺設(shè)施設(shè)備,形成一個以紅色文化為主題的紀(jì)念性濱水景觀空間,紅色文化公園建筑面積約為3600 m2。

3 工程設(shè)計實踐及方法分析

3.1 堤頂高程精確計算

堤頂高程根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286-2013）的規(guī)定,按設(shè)計洪水位加堤頂超高確定,精準(zhǔn)計算如下： 堤頂高程根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286-2013）的規(guī)定,按下式計算：

式中：Y為堤頂超高,m；R為設(shè)計波浪爬高,按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》附錄C計算；e為設(shè)計風(fēng)雍水面水高,按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》附錄C計算；A為堤頂安全超高,按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》3.2.1確定,4級堤防（允許越浪）取A1=0.3 m。

計算結(jié)果,計算選取設(shè)計洪水位時水面寬度較大的部位,取樁號中1+250斷面進(jìn)行復(fù)算。計算成果見表1。

表1 堤頂超高計算成果表

工程范圍內(nèi)寧江河道區(qū)間的設(shè)計洪峰流量為1173～1203 m3,設(shè)計洪水位為111.56 m～112.83 m,故本次計算堤頂高程為112.06 m～113.33 m。

由于本次設(shè)計起止點應(yīng)與現(xiàn)狀西區(qū)防洪堤堤頂?shù)缆飞舷裸暯?結(jié)合上下游堤頂高程,本次設(shè)計范圍的堤頂高程取為112.10 m～113.60 m。

3.2 堤身設(shè)計

樁號0+000～0+370 采用衡重式擋墻,衡重式擋墻墻高6.5 m,上墻高3.5 m,擋墻頂寬0.7 m,臺寬1.5 m,面坡坡比1∶0.05,上墻背坡坡比1∶0.3、下墻背坡坡比1∶-0.5,墻趾臺階高度為1 m,臺階寬1 m；樁號0+370～0+900 范圍內(nèi),保持現(xiàn)狀土堤,堤坡坡比1∶2直斜復(fù)合式斷面邊坡；樁號0+900～1+187、1+300～1+428 范圍內(nèi)采用懸臂式重力擋墻,懸臂式擋墻高4.5 m～5.0 m,擋墻頂寬0.5 m,背坡坡比1∶0.1,墻趾臺階高度為0.5 m,寬度為1.5 m,墻踵臺階高度為0.5 m,寬度為1.75 m；樁號1+187～1+300 范圍內(nèi),保持現(xiàn)狀堤防,堤坡坡比1∶2 直斜復(fù)合式斷面邊坡,本次設(shè)計坡面采植生混凝土護(hù)面；背水坡采用草皮護(hù)坡,坡比1∶2。

3.3 堤身整體穩(wěn)定性計算分析

堤防整體穩(wěn)定計算采用河海大學(xué)開發(fā)的AUTOBNAK7.7進(jìn)行計算。邊坡穩(wěn)定計算根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286-2013）,采用瑞典圓弧滑動法,瑞典圓弧滑動法的總應(yīng)力法公式：

瑞典圓弧滑動法的有效應(yīng)力法公式：

計算參數(shù)取值：穩(wěn)定計算的物理力學(xué)參數(shù)由現(xiàn)場鉆孔芯樣土工室內(nèi)試驗成果統(tǒng)計值并結(jié)合參考類似工程確定,堤防的物理力學(xué)參數(shù)采用值見表2。

表2 堤防抗滑穩(wěn)定計算參數(shù)取值

計算成果：各斷面整體穩(wěn)定計算成果見表3以及圖2～圖3。

圖2 Z0+180穩(wěn)定計算結(jié)果

圖3 Z1+000穩(wěn)定計算結(jié)果

從表2中可以看出,Z0+180 斷面在各工況下穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求,故山邊段堤防整體穩(wěn)定安全滿足規(guī)范要求；Z1+000 段在設(shè)計水位工況和水位驟降工況下的安全系數(shù)均不滿足規(guī)范要求,故樁號0+910～1+100、1+300～1+428 段堤頂市政道路提升改造采用懸臂式擋墻堤防整體穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求,需要進(jìn)行抗滑處理。

4 優(yōu)化工程施工方法及主要途徑

4.1 創(chuàng)新技術(shù)及因素考量提升穩(wěn)定性

河道堤防工程施工中涉及問題較多,會對整個改造堤段施工質(zhì)量造成影響,例如在進(jìn)行邊坡施工管理中應(yīng)對結(jié)合性進(jìn)行明確,結(jié)合性主要是指對改造堤段巖土邊坡穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)化明確,通過邊坡信息及標(biāo)準(zhǔn)化分析,對改造堤段施工過程及圖紙等進(jìn)行結(jié)合設(shè)計。對提升邊坡工程質(zhì)量尤為關(guān)鍵[1]。如缺乏結(jié)合性則會導(dǎo)致改造堤段巖土邊坡施工中問題頻出,如未結(jié)合地勘情況進(jìn)行基礎(chǔ)處理,可能會導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全問題,基礎(chǔ)處理也應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,如缺乏結(jié)合性可能導(dǎo)致基礎(chǔ)處理不達(dá)標(biāo),對工程質(zhì)量造成一定影響[2]。同時,在改造堤段施工質(zhì)量管理中要對應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新,施工技術(shù)的創(chuàng)新在于對改造堤段穩(wěn)定效果提升。傳統(tǒng)施工技術(shù)與工藝都會對改造堤段施工質(zhì)量提升造成影響,技術(shù)創(chuàng)新與管理融合,可在較短時間內(nèi)提升改造堤段施工質(zhì)量[3]。

4.2 強(qiáng)化質(zhì)量保障的全過程管理

從以往改造堤段施工層面分析,質(zhì)量管理只涉及在階段性層面,缺乏對整體施工流程,即全過程化質(zhì)量控制。全過程化質(zhì)量控制側(cè)重于對傳統(tǒng)質(zhì)量管理的優(yōu)化創(chuàng)新,在于對階段性質(zhì)量管理及控制工作的提升。以整體化、過程化對施工過程進(jìn)行管控,并對各施工工序及過程進(jìn)行階段性控制、考核及檢測,最后進(jìn)行整個工程項目質(zhì)量檢測[4]。其優(yōu)勢特點在于鞏固改造堤段工程整體質(zhì)量,在于詮釋階段檢測與整體檢測的融合功能,在于將質(zhì)量控制的細(xì)化向全過程轉(zhuǎn)移。同時,質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)作為質(zhì)量管理重要環(huán)節(jié),對提升質(zhì)量、強(qiáng)化質(zhì)量十分重要。在進(jìn)行質(zhì)量管理中要從標(biāo)準(zhǔn)化入手,將質(zhì)量控制的時效性、功能性進(jìn)行詮釋。以國家市政施工標(biāo)準(zhǔn)為例,將質(zhì)量管理方向進(jìn)行明確,對質(zhì)量管理制度進(jìn)行設(shè)計。為日后全面提升質(zhì)量控制及質(zhì)量效率奠定基礎(chǔ)[5]。

5 結(jié)語

通過對興寧市寧江河碧道興南大橋至興寧大橋段工程進(jìn)行深入分析,結(jié)合相關(guān)資料及實際案例,全面系統(tǒng)的開展城區(qū)河道堤防設(shè)計分析,本項目設(shè)計實施中主要以現(xiàn)場勘察、數(shù)據(jù)分析、計算整理及問題研究等為主,系統(tǒng)全面的對興寧市寧江河碧道興南大橋至興寧大橋段工程進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化,主要包括堤頂高程精確計算、堤身設(shè)計、堤身整體穩(wěn)定性計算分析、創(chuàng)新技術(shù)及因素考量提升穩(wěn)定性、強(qiáng)化質(zhì)量保障的全過程管理等,為日后工程施工進(jìn)行建議提出,為下一步工作開展奠定堅實基礎(chǔ)。