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        談新型防洪墻在城市河道防汛中的應(yīng)用

        2022-09-21 04:55:40陳恩典
        山東水利 2022年9期
        關(guān)鍵詞:土堤昌邑鋼化玻璃

        胡 陽,陳恩典

        (1.昌邑市水利事業(yè)發(fā)展中心,山東 昌邑 261300;2.山東省水利科學(xué)研究院,山東 濟南 250014)

        近年來,臺風(fēng)、強降雨等極端天氣多發(fā)頻發(fā),旱澇并重,區(qū)域性、階段性的旱澇災(zāi)害明顯,極端氣候事件偏多,防汛壓力越來越大。但是城市建設(shè)已經(jīng)基本完成,在城市內(nèi)大規(guī)模的建設(shè)防洪設(shè)施面臨著規(guī)劃變更、土地調(diào)整、道路改建等諸多問題。因此,新型防洪墻的應(yīng)用愈發(fā)重要。濰河昌邑城區(qū)段新式防洪墻按照50年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),總長度3.34 km,主要包括鋼筋混凝土防洪墻0.4 km、鋼筋混凝土加玻璃式防洪墻2.82 km、裝配式防洪墻0.12 km,其中,鋼筋混凝土加玻璃式防洪墻共用了1 124塊鋼化玻璃。在建設(shè)之前需對不同形式的堤型進行對比,結(jié)合工程實際選出適合工程的堤型。

        1 堤型分類

        濰河昌邑段防洪治理工程主要任務(wù)是按50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)對濰河沿線堤防高程不足(洪水位+0.60 m)段進行加高。根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-2013),堤防型式按照筑堤材料、堤身斷面形式、防滲形式又可劃分為不同的類型,按照堤身材料可分為土堤、石堤、混凝土或鋼筋混凝土防洪墻等;按堤身斷面形式可分為斜坡式、直墻式、直斜復(fù)合式;按照防滲體型式分為均質(zhì)土堤形式、心墻形式等。不同堤型優(yōu)缺點見表1。

        表1 不同堤型優(yōu)缺點對比表

        目前我國多數(shù)堤防采用土堤的形式,但是土堤體積大、占地多,易受水流、風(fēng)浪破壞,因而在一些重要河段及空間受限河段的防洪堤,多采用石堤及混凝土防洪墻等其他結(jié)構(gòu)型式。

        由表1對土堤、砌石防洪墻、混凝土防洪墻、鋼筋混凝土加玻璃式防洪墻的優(yōu)缺點進行對比可以看出,土堤材料分布廣泛,便于就近取材、施工簡易、能更好的適應(yīng)堤基變形,改建方便、投資不高,更適合于河道周邊村莊稀少的區(qū)域。但是土堤也有一些不足之處,比如體積比較大、占地面積大,在水流、風(fēng)浪等不良環(huán)境作用下更容易被破壞,因而在一些重要河段及空間受限河段不常適用。鋼筋混凝土加玻璃式防洪墻由于其整體性及抗沖刷能力強、占地少、美觀性強的特點,更適合于城市河道防洪。

        綜合各種堤型的優(yōu)缺點,在濰河昌邑段防洪治理工程建設(shè)中主要采用了土堤和鋼筋混凝土加玻璃式防洪墻的形式,在周邊村莊較少的濰河段采取了土堤,在城區(qū)段采用了鋼筋混凝土防洪墻、鋼筋混凝土加玻璃式防洪墻及裝配式防洪墻相結(jié)合的新式防洪墻,均達到了50年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn),滿足防洪要求。

        2 濰河昌邑城區(qū)段加高改建方案比選

        濰河昌邑城區(qū)段加高改建范圍為洪崖口險工至昌邑城東橡膠壩左岸段,現(xiàn)狀修建有堤頂路,灘地范圍內(nèi)建有昌邑濰河濕地公園。由于該段堤頂高程不滿足設(shè)計要求,綜合考慮占地、工程投資及環(huán)境協(xié)調(diào)性等因素,該堤段臨水側(cè)采用了景觀玻璃防洪墻,共計新建防洪墻3.61 km。方案比選情況詳見表2。

        表2 不同加高改建方案優(yōu)缺點對比表

        綜合考慮工程投資、環(huán)境協(xié)調(diào)性等因素,昌邑市洪崖口至城東橡膠壩段堤防加高方案采用投資小、占地少、對現(xiàn)狀交通體系影響較小的鄰水側(cè)路肩防洪墻方案??紤]到本段位于建成區(qū)內(nèi),且緊鄰濰河公園,為當(dāng)?shù)厝罕娭匾男蓍e娛樂場所之一,為提高防洪墻的環(huán)境協(xié)調(diào)性,采用鋼化玻璃防洪墻。同時濰河昌邑城區(qū)段防洪墻在現(xiàn)狀廣場及公園路口處留有道口,并設(shè)置裝配式防洪墻,汛期洪水位較高時臨時安裝防洪墻。

        3 新式防洪墻設(shè)計

        根據(jù)方案比選結(jié)果,城區(qū)段防洪墻采用鋼筋混凝土墩墻與鋼化玻璃組合防洪墻,利用底部混凝土墩墻擋水,上部采用景觀鋼化玻璃以滿足超高要求。

        3.1 底部墩墻

        采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)厚0.40 m,埋深0.60 m,寬1.20~1.40 m;擋水墻厚0.40 m,背水側(cè)設(shè)置斜坡面并采用花崗巖貼面以提高墻體美觀性。墩墻上部采用夾膠安全玻璃,每隔2 m設(shè)鋼筋混凝土立柱。安全玻璃結(jié)構(gòu)層為4層鋼化玻璃、3層夾膠,夾膠材質(zhì)為PVB膠,夾膠安全玻璃外兩層為保護層,內(nèi)兩層為核心層。玻璃四周加裝鋁合金邊框,各層玻璃四周四角都經(jīng)過倒角倒邊處理。邊框與邊柱間密封材料為三元乙丙密封條,邊框底部密封材料為PE材料。邊框與邊柱的抗傾覆力距均大于等于15 kN·m,抗變形力距均大于33 kN·m。

        3.2 鋼筋混凝土防洪墻

        對于墻高大于2.5 m或位于效區(qū)的防洪墻,采用鋼筋混凝土懸壁式擋墻結(jié)構(gòu)。防洪墻面板厚0.40 m,墻底板厚0.50 m,埋深1.5 m,底板寬2.5~4.0 m。為增強鋼筋混凝土擋墻外立面效果,于墻體立板上設(shè)置不大于1.5 m×1.5 m鋼化玻璃窗格。

        3.3 變形縫

        鋼筋混凝土防洪墻分縫長度不大于20 m,縫寬2 cm,閉孔泡沫板嵌縫,縫內(nèi)設(shè)橡膠止水帶,并采用雙組份聚硫密封膠封口。

        3.4 防滲措施

        為提高擋水防洪墻滲流穩(wěn)定性設(shè)置水泥摻量12%,水灰比0.50,樁徑0.50 m,間距0.30 m,有效厚度不小于0.40 m的水泥土攪拌樁,于擋墻底板臨水側(cè)端部設(shè)置水泥土攪拌連續(xù)墻作用于防滲板墻,防滲墻深根據(jù)擋水水頭及地質(zhì)條件確定。

        4 新式防洪墻穩(wěn)定計算

        4.1 計算斷面

        選取濰河昌邑城區(qū)段防洪墻工程中擋水高度最大處的防洪墻斷面進行穩(wěn)定性計算,擋水高度最大處高1.80 m。

        4.2 計算工況

        該工程位于河岸或堤頂,基礎(chǔ)底面高于常水位以上,綜合考慮防洪墻實際運行條件及規(guī)范要求,選取以下工況進行穩(wěn)定計算。

        1)正常運用條件。工況設(shè)計洪水位:墻前為設(shè)計洪水位,墻后為相應(yīng)水位;荷載為自重、土重、主動土壓力、水壓力、揚壓力。

        2)非常運用條件。施工工況:墻身前后均無水;荷載為自重、土重、主動土壓力及施工荷載。地震工況:墻身前后均無水;荷載為地震荷載、自重、土重、主動土壓力及施工荷載。

        4.3 計算結(jié)果

        防洪墻穩(wěn)定計算依據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-2013)附錄F.0.6~F.0.8相關(guān)公式。防洪墻穩(wěn)定計算結(jié)果詳見表3。由表3可知,新式防洪墻的抗滑穩(wěn)定、抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)、安全系數(shù)、地基應(yīng)力、不均勻系數(shù)均符合規(guī)范要求。

        表3 防洪墻穩(wěn)定計算結(jié)果

        5 結(jié)語

        新式防洪墻的應(yīng)用,可在不更改城市原有規(guī)劃,不破壞現(xiàn)有道路交通、城市公共設(shè)施的基礎(chǔ)上,滿足當(dāng)前城市河道防汛要求,并可為城市增添一道靚麗的風(fēng)景線,在當(dāng)前城市河道防汛中發(fā)揮著越來越重要的作用。

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