余 昱

(韶關(guān)市防洪管理中心，廣東 韶關(guān) 512000)

1 工程概述

韶關(guān)市小島片區(qū)舊堤改造加固工程位于韶關(guān)市湞江區(qū)內(nèi)的小島片區(qū)，韶關(guān)市位于廣東省北部，北界湖南，東鄰江西，東南面、南面和西面分別與本省河源、惠州、廣州及清遠(yuǎn)等市接壤。韶關(guān)市區(qū)屬侵蝕-堆積的地貌特征，沿北江和支流武江、湞江兩岸發(fā)育Ⅰ、Ⅱ級(jí)階地，構(gòu)成丘陵區(qū)山間沖積盆地。沿河兩岸還發(fā)育有高漫灘、低漫灘和河中沙洲。北江及支流兩岸局部零星分布有Ⅲ、Ⅳ級(jí)基座階地。Ⅰ級(jí)階地高程約52-58m，Ⅱ級(jí)階地高程約58-65m。

從勘探成果及防洪堤倒塌事故分析，發(fā)現(xiàn)舊堤基礎(chǔ)大部分雖已置于砂卵礫石層上，但存在基礎(chǔ)埋深不夠，堤腳抗沖刷深度淺，清基不徹底，地基處理達(dá)不到要求的情況。堤身漿砌石質(zhì)量差，堤身漿砌石不飽滿，空洞較多。堤后回填土多為以黏性土為主的雜填土，洪水驟降消落時(shí)堤后排水不暢。從上述對舊堤防情況分析，舊堤防堤基處理和堤身質(zhì)量未達(dá)規(guī)范要求，應(yīng)進(jìn)行加固處理。

本工程范圍內(nèi)，已建堤防中新堤基本不存在抗滑穩(wěn)定、抗?jié)B穩(wěn)定、抗震穩(wěn)定問題和特殊土引起的問題，堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)較簡單，新堤亦未發(fā)生歷史險(xiǎn)情，堤基工程地質(zhì)條件較好，屬B類。舊堤基本不存在抗?jié)B穩(wěn)定、抗震穩(wěn)定問題和特殊土引起的問題，堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)較簡單，但舊堤存在堤基因埋置深度淺，堤腳抗沖刷深度不夠，堤腳、堤基易沖刷掏蝕破壞，堤后回填土抗剪強(qiáng)度低，舊堤防存在抗滑穩(wěn)定的問題[1]。舊堤出現(xiàn)多處險(xiǎn)情，歷史險(xiǎn)情較普遍，綜合評價(jià)舊堤堤基工程地質(zhì)條件較差，屬C類。

2 工程建設(shè)的必要性與防洪標(biāo)準(zhǔn)及總體方案

2.1 工程建設(shè)的必要性

韶關(guān)市區(qū)防洪排澇工程第一、二期工程的新建河堤部分均已完工并發(fā)揮了其防洪的功效，2010年初市區(qū)舊堤部分從武江右岸的江灣名庭處至北江右岸的林橋坑出口處的舊堤加固與排污管網(wǎng)結(jié)合工程第一階段工程也已完成，達(dá)到了舊堤加固、沿途截污和統(tǒng)一排污的功效，同時(shí)也起到了美化河岸和市容市貌的效果[2]。但舊堤其他部分隨著韶關(guān)市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市建設(shè)的不斷完善，在安全、美觀性等問題上已越來越突出，特別是在汛期洪水行洪漲水時(shí)，舊堤容易漫頂，容易崩塌，舊堤的現(xiàn)狀已經(jīng)成為嚴(yán)重危及市民的生命及財(cái)產(chǎn)安全的隱患，而且崩塌時(shí)對市區(qū)的市容市貌影響很大，制約了韶關(guān)市建設(shè)文明城市、生態(tài)城市的步伐[3]。

本工程的建設(shè)不論從對市區(qū)舊堤安全加固、滿足防洪要求的角度上，還是從還市民一個(gè)安全、美觀適于休閑散步的一段濱江路段的角度上，都有著其充分的必要性，對韶關(guān)市區(qū)建設(shè)、提高城市品位、建設(shè)文明城市意義重大。

2.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)及總體方案

根據(jù)國家防洪標(biāo)準(zhǔn)及原相關(guān)韶關(guān)市區(qū)防洪排澇工程批文批復(fù)，韶關(guān)市城市等級(jí)為Ⅲ級(jí)，屬中等城市，堤防工程級(jí)別定為2級(jí)。韶關(guān)市小島片區(qū)舊堤改造加固工程按20a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，庫堤結(jié)合后達(dá)到防御100a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。由于海關(guān)段2.21km(樁號(hào)武左0+000-武左0+770段和湞右0+000-湞右1+442段)長的堤段地勢較低，若按20a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，加固后堤頂將高出現(xiàn)狀堤頂2.3m(最高點(diǎn))，會(huì)對城市景觀、群眾生活造成影響(該段是市區(qū)群眾觀賞江景的繁華段)。為將影響降至最低，韶關(guān)市政府組織開展關(guān)于本工程海關(guān)段加固方案的民意調(diào)查，調(diào)查結(jié)束后市政府組織召開了關(guān)于本工程海關(guān)段加固方案的討論會(huì)，會(huì)議決定將海關(guān)段河堤分近、遠(yuǎn)期兩階段進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，近期使其防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到10a一遇，遠(yuǎn)期使其防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到20a一遇，逐步完善韶關(guān)河堤的防洪體系。綜上本次加固工程海關(guān)段2.21km僅考慮近期目標(biāo)，即海關(guān)段河堤按10a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加固(該方案亦為民意調(diào)查支持率最高的方案)，該方案既滿足了市區(qū)群眾觀賞江景的需求，也保證了市區(qū)河堤的防洪能力，除海關(guān)段以外其余段防洪標(biāo)準(zhǔn)仍為20a一遇不變[4]。

為了提高韶關(guān)市區(qū)的防洪能力及舊堤的安全性，近期將對韶關(guān)市區(qū)武江和湞江進(jìn)行舊堤改造加固。工程范圍為韶關(guān)市區(qū)武江左岸、湞江右岸，其中武江左岸從一期河堤起點(diǎn)至海關(guān)處，湞江右岸從東河大橋至海關(guān)處。工程建設(shè)的內(nèi)容為舊堤加固。工程總布置長度7.488km，其中湞江右岸加固長2.088km(韶關(guān)海關(guān)至東河大橋)。武江左岸加固長度5.40km(韶關(guān)海關(guān)至韶關(guān)市第一污水處理廠出水口下游約470m一期河堤新建起點(diǎn)處)[5]。

3 韶關(guān)市小島片區(qū)舊堤改造加固工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)洪水

韶關(guān)市區(qū)北江洪水是由湞江和武江洪水遭遇疊加而成，韶關(guān)市區(qū)設(shè)計(jì)洪水，直接引用韶關(guān)站實(shí)測和調(diào)查的洪水資料進(jìn)行分析計(jì)算。武江河口上游有犁市水文站，湞江河口上游有長壩水文站，故武江及湞江市區(qū)洪水采用面積比公式進(jìn)行分析計(jì)算。韶關(guān)市區(qū)北江年最大洪峰流量成果如表1所示。

表1 韶關(guān)市區(qū)北江年最大洪峰流量成果表

韶關(guān)市武江集雨面積7097km2，采用水文類比法的面積比公式計(jì)算韶關(guān)市武江的20a一遇(P=5%)頻率洪水流量：

(1)

同理可求得韶關(guān)市武江10a一遇(P=10%)洪水流量為4218m3/s，5a一遇(P=20%)洪水流量為3442m3/s。

韶關(guān)市湞江集雨面積7554km2，采用面積比公式計(jì)算湞江河100a一遇(P=1%)頻率、洪水流量。

(2)

同理可求得韶關(guān)市區(qū)湞江10a一遇(P=10%)洪水流量為4489m3/s，5a一遇(P=20%)洪水流量為3706m3/s。

3.2 堤線布置

工程總布置長度7.488km，其中湞江右岸加固長2.088km(韶關(guān)海關(guān)至東河大橋)。武江左岸加固長度5.40km(韶關(guān)海關(guān)至韶關(guān)市第一污水處理廠出水口下游約470m一期河堤新建起點(diǎn)處)。

1)樁號(hào)湞江右岸樁號(hào)湞右0+000-湞右1+442段(韶關(guān)海關(guān)至怡景花園附近)長1.442km，本段加固后堤頂高程為10a一遇洪水高程，該高程高于現(xiàn)狀堤頂，高差在0-1m范圍內(nèi)，該堤型設(shè)小臺(tái)階與地面相接，堤頂設(shè)人行平臺(tái)，平臺(tái)外側(cè)設(shè)防浪墻。

樁號(hào)湞右1+442-湞右2+088段(怡景花園至東河大橋)長0.646km，本段加固后堤頂與現(xiàn)狀堤頂齊平，堤頂設(shè)人行平臺(tái)，平臺(tái)外側(cè)設(shè)防浪墻[6]。

2)武江左岸樁號(hào)武左0+000-武左0+770段(韶關(guān)海關(guān)至武江橋附近)長0.770km，本段加固后堤頂高程為十年一遇洪水高程，該高程高于現(xiàn)狀堤頂，高差在0-1m范圍內(nèi)，該堤型設(shè)小臺(tái)階與地面相接，堤頂設(shè)人行平臺(tái)，平臺(tái)外側(cè)設(shè)防浪墻。需特別指出的是樁號(hào)武左0+019處為觀景平臺(tái)，該觀景平臺(tái)現(xiàn)狀堤頂能達(dá)到本次加固的防洪標(biāo)準(zhǔn)，為降低本工程對現(xiàn)狀景觀的影響該平臺(tái)本次不改造[7]。

樁號(hào)武左0+770-武左3+400段(武江橋附近至五里亭大橋附近)長2.63km，本段加固后堤頂與現(xiàn)狀堤頂齊平，堤頂設(shè)人行平臺(tái)，平臺(tái)外側(cè)設(shè)防浪墻。

樁號(hào)武左3+400-武左4+435段(五里亭大橋附近至敏捷地產(chǎn)附近)長1.035km，本段加固后堤頂高程為20a一遇洪水高程，該高程高于現(xiàn)狀堤頂，高差在0-1m范圍內(nèi)，該堤型設(shè)小臺(tái)階與地面相接，堤頂設(shè)人行平臺(tái)，平臺(tái)外側(cè)設(shè)防浪墻[8]。

樁號(hào)武左4+435-武左5+400段(敏捷地產(chǎn)附近至一期新建河堤起點(diǎn))長0.965km，本段加固后堤頂與現(xiàn)狀堤頂齊平，堤頂設(shè)人行平臺(tái)，平臺(tái)外側(cè)設(shè)防浪墻。

3.3 堤線及堤型選擇

本工程屬于舊堤改造加固工程，工程等加固建筑物均在原河堤外側(cè)及堤頂實(shí)施，故本工程基本無方案選線比較[9]。

本工程為舊堤改造加固工程，而且位于韶關(guān)市區(qū)中心位置，為盡量避免工程對市民的工作及生活造成太大影響，同時(shí)也達(dá)到節(jié)省工程造價(jià)的目的，對舊堤進(jìn)行拆除重建是不現(xiàn)實(shí)也不可行的，故采用結(jié)合原舊堤結(jié)構(gòu)在外側(cè)加厚堤身的方式是最為可行且較唯一的加固型式。本階段推薦采用加固堤的加固材料采用混凝土材料。

3.4 堤防設(shè)計(jì)

1)堤防設(shè)計(jì)方法。本次的舊堤加固設(shè)計(jì)采用結(jié)合原舊堤結(jié)構(gòu)在外側(cè)加厚堤身的方式進(jìn)行加固，故設(shè)計(jì)加固堤型仍根據(jù)原舊堤的實(shí)際情況采用貼坡式堤型。為保證本工程舊堤改造加固堤段能滿足一定的防洪要求，同時(shí)避免堤頂過高影響城市美觀，故采用以下的設(shè)計(jì)布置原則：當(dāng)舊堤堤頂高程低于設(shè)計(jì)洪水位(海關(guān)段2.21km本次只實(shí)施近期方案，該方案設(shè)計(jì)洪水為10a一遇，其余段設(shè)計(jì)洪水為20a一遇)時(shí)，加固堤頂高程與設(shè)計(jì)洪水位齊平；當(dāng)舊堤堤頂高程高于設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，加固堤頂高程與舊堤頂高程齊平。加固堤頂以上設(shè)置防浪墻(材料為大理石)以滿足防浪、超高及人群安全要求。

原則上加固堤加固寬度為1.6m，擋墻迎水面坡度為1∶0.2。部分堤段因現(xiàn)狀迎水面坡度較緩加固后坡度仍基本以原舊堤坡度為準(zhǔn)取1∶0.25或1∶0.3。擋墻加固堤材料為C20混凝土(外懸部分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))。

2)河堤穩(wěn)定計(jì)算。根據(jù)本階段各河段舊堤加固河堤高度和斷面布置情況，現(xiàn)選取堤型2(加固堤頂與現(xiàn)狀堤頂齊平的堤型)中的最高的斷面(高11m)、堤型3(加固堤頂高于現(xiàn)狀堤頂1m以內(nèi)的堤型)中的最高的斷面(高11m)進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算。本工程為2級(jí)堤防工程，主要建筑物級(jí)別為3級(jí)。由《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》查得土質(zhì)地基基本組合抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)≥1.25，特殊組合≥1.10，抗傾覆安全系數(shù)基本組合≥1.5，特殊組合≥1.4。

擋墻穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果如下：

a)堤型2穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果如下：

計(jì)算工況為：工況1：完建期工況；工況2：堤內(nèi)水位到堤頂，堤外水位比堤內(nèi)水位驟降1m的情況。經(jīng)計(jì)算，計(jì)算成果見表2。

表2 舊堤加固結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算成果表(堤型2)

從表2可見堤型2最高斷面各計(jì)算工況結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

b)堤型3穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果如下：

計(jì)算工況為：工況1：完建期工況；工況2：堤內(nèi)水位到舊堤頂，堤外水位比堤內(nèi)水位驟降1m的情況。經(jīng)計(jì)算，計(jì)算成果見表3。

表3 舊堤加固結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算成果表(堤型3)

從表3可見堤型3最高斷面各計(jì)算工況結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

4 結(jié) 語

舊堤改造加固工程施工難度大，需注意的事項(xiàng)較多，如何控制好施工全過程，確保工程施工質(zhì)量與效率，就要去在施工前需做好舊堤改造加固工程設(shè)計(jì)工作，確保工程施工工作的有序開展。