霍卓東
(佛山市三水區(qū)淼通排水工程有限公司,廣東 佛山,528000)
海綿城市是通過充分發(fā)揮建筑、道路與綠地、水系等生態(tài)系統(tǒng)對(duì)雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用,有效控制雨水徑流,實(shí)現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式。海綿城市在應(yīng)對(duì)雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”,也可稱之為“水彈性城市”,下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用[1-3]。本文以三水區(qū)防洪排澇能力提升工程為例,基于海綿城市理念,對(duì)主體建筑物進(jìn)行工程設(shè)計(jì),旨在提高泵站的排澇能力,發(fā)揮泵站排澇效益,滿足防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)及生態(tài)岸線恢復(fù)率的水務(wù)指標(biāo)要求。
佛山市三水區(qū)防洪排澇能力提升工程(雞陵崗泵站引涌二期工程)位于佛山市三水區(qū)白坭鎮(zhèn)西側(cè)、雞陵崗附近,屬于樵桑聯(lián)圍的三水區(qū)白坭鎮(zhèn)管轄范圍。沿線主要為三角洲沖積平原和錯(cuò)落殘丘地貌,地表均為第四系覆蓋,大部分河流兩岸均為沖積階地和河漫灘,屬珠江三角洲平原區(qū),第四紀(jì)海陸交互相沖淤積第一階地,地勢(shì)較平緩,周圍水系發(fā)育。
本區(qū)域暴雨成因主要是鋒面雨、臺(tái)風(fēng)雨,強(qiáng)降雨時(shí),地表易形成面流、片流,并在低洼處形成較強(qiáng)動(dòng)態(tài)水流,其具有一定的沖刷侵蝕作用。河涌水與雨水對(duì)堤岸有沖刷、淘蝕、潛蝕等破壞作用,對(duì)地基土亦有軟化作用。由于地基土淺部土層壓力較大時(shí),人工填土、淤泥質(zhì)土層將會(huì)存在沉陷和不均勻沉降的問題,可能會(huì)造成地基失穩(wěn)、易發(fā)生滑坡、擠壓變形等問題,需對(duì)軟弱土層淤泥質(zhì)土進(jìn)行地基處理措施(如水泥攪拌樁、旋噴樁、CFG樁等),以滿足承載和沉降變形的要求[4]。
由于排澇能力嚴(yán)重不足,新建雞陵崗泵站、云塘電排站及大崗新站等骨干排澇泵站,以解決白坭鎮(zhèn)的內(nèi)澇問題。而與雞陵崗泵站配套的河涌現(xiàn)狀寬度大多在十余米,不僅遠(yuǎn)小于規(guī)劃的河涌寬度,也難以滿足泵站運(yùn)行的需要。因此,為配合在建的雞陵崗泵站、有效發(fā)揮新建閘站的排澇效益,實(shí)施雞陵崗泵站引涌二期工程,建設(shè)工程約6.5km,對(duì)全區(qū)部分堤圍(大壩)、堤面進(jìn)行硬底化,長(zhǎng)度約106km,對(duì)西南涌沿線的下岸村、上岸村、老寮村及水上村四段進(jìn)行護(hù)岸,長(zhǎng)度約955m,對(duì)大塱渦涌通信產(chǎn)業(yè)園區(qū)段右岸的1.275km河涌范圍進(jìn)行綜合整治。工程建設(shè)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)為提高控制片區(qū)的排澇能力至“30年一遇24h暴雨一天排干,內(nèi)河涌控制水位均不超過2.544m”,并滿足周邊農(nóng)業(yè)灌溉和河涌景觀用水的需求。工程等別為Ⅳ等,主要建筑物為4級(jí),次要建筑物與臨時(shí)建筑物為5級(jí)。以達(dá)到提高排澇能力,發(fā)揮閘站排澇效益與提升區(qū)域景觀,改善內(nèi)河涌水質(zhì)的海綿城市建設(shè)目的。
隨著城市化進(jìn)程的加快,建設(shè)區(qū)原有農(nóng)田和魚塘面積不斷減少,雨水下滲和調(diào)蓄能力也相應(yīng)減少,一旦遇到暴雨,內(nèi)澇問題愈發(fā)嚴(yán)重?;诤>d城市的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用這一理念,本項(xiàng)目的建設(shè)要求為不僅能夠提高白坭的排澇能力,還能夠通過雞陵涌泵站從西江引水,解決僅靠位于北部的沙圍灌溉泵站引水距離過長(zhǎng)的難題,滿足中部和南部片區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉和河涌景觀用水的需求,從而能夠創(chuàng)造良好的環(huán)境景觀、改變城市風(fēng)貌并提升區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)能力,給白坭的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展創(chuàng)造良好的投資環(huán)境。
2.1.1 當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展要求更高標(biāo)準(zhǔn)的排澇設(shè)施提供保障
項(xiàng)目所在的白坭鎮(zhèn)位于樵桑聯(lián)圍的保護(hù)范圍內(nèi),對(duì)應(yīng)排澇面積約為47km2,但目前僅有位于南部片區(qū)的白坭電排站一個(gè)外排出口,導(dǎo)致中部及北部片區(qū)由于排水距離較長(zhǎng)在暴雨期間易出現(xiàn)內(nèi)澇,使當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)均遭受到不小的損失。為了達(dá)到規(guī)劃的排澇標(biāo)準(zhǔn),切實(shí)保障當(dāng)?shù)厣鐣?huì)發(fā)展,按照雞陵崗泵站建設(shè)規(guī)模實(shí)施雞陵崗泵站引涌二期工程,是十分必要的。
2.1.2 項(xiàng)目建設(shè)是創(chuàng)造良好城市景觀、城市風(fēng)貌、提升城市居民居住條件的需求
為了推動(dòng)城市建設(shè)的持續(xù)快速發(fā)展,必須創(chuàng)造良好的投資環(huán)境,不僅包括經(jīng)濟(jì)環(huán)境、人文環(huán)境,還包括城市景觀和城市風(fēng)貌。作為白坭鎮(zhèn)的主干河涌,本項(xiàng)目的建設(shè)不僅能夠提高白坭的排澇能力,還能夠通過雞陵涌泵站從西江引水,解決僅靠位于北部的沙圍灌溉泵站引水距離過長(zhǎng)的難題,滿足中部和南部片區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉和河涌景觀用水的需求,從而能夠創(chuàng)造良好的環(huán)境景觀、改變城市風(fēng)貌并提升區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)能力,給白坭的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展創(chuàng)造良好的投資環(huán)境。另外,擇水而居是現(xiàn)代人追求的一種時(shí)尚,也是城市居民對(duì)自然的一種向往,改善河涌水環(huán)境會(huì)提升城市居民的居住條件,創(chuàng)造休閑舒適的娛樂環(huán)境,為構(gòu)筑現(xiàn)代化商住新區(qū)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。
本工程整治河涌涌底高程為-0.256m,懸臂式擋墻頂高程與一期引涌相適應(yīng)取1.944m,墻后放坡,坡頂高程參考片區(qū)豎向規(guī)劃圖以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形,確定為3.244m~4.744m。
2.3.1 河涌
(1)拓寬整治1號(hào)涌長(zhǎng)2620m
①1號(hào)涌-1段新建密排松木樁護(hù)岸290m,河涌底清淤至高程-0.256m,河涌寬度設(shè)置為10m;
②1號(hào)涌-2段新建懸臂式擋墻1000m,基礎(chǔ)處理為壓石擠淤,墻頂高程1.944m,墻后按1∶2坡比放坡至設(shè)計(jì)堤頂高程3.444m;
③1號(hào)涌-3段新建懸臂式擋墻510m,基礎(chǔ)處理采用6排?150的5m混凝土預(yù)制樁梅花形布置+800厚壓石擠淤,墻頂高程1.944m,墻后按1∶2坡比放坡至設(shè)計(jì)堤頂高程4.244m;
④1號(hào)涌-4段新建懸臂式大擋墻820m,其中300m新建擋墻基礎(chǔ)處理采用4排樁徑300的11m長(zhǎng)PST薄壁管樁,樁間距1.5m。擋墻墻頂高程3.744m;其余520m新建擋墻基礎(chǔ)處理采用9排?150的5m混凝土預(yù)制樁梅花形布置+800厚壓石擠淤,擋墻墻頂高程3.744m。
(2)整治2號(hào)涌長(zhǎng)1280m
2號(hào)涌新建河涌護(hù)岸1280m,兩岸自然放坡,坡度為1∶2.5,坡頂高程3.244m。
(3)整治3號(hào)涌長(zhǎng)2440m
①3號(hào)涌-1段新建懸臂式擋墻680m,河涌底高程-0.256m,基礎(chǔ)處理為壓石擠淤,墻后按1∶2坡比放坡至設(shè)計(jì)堤頂高程3.744m;
②2號(hào)涌-2段新建懸臂式擋墻770m,基礎(chǔ)處理為密排7m?500水泥攪拌樁,墻頂高程1.944m,墻后按1∶2坡比放坡至設(shè)計(jì)堤頂高程4.744m;
③3號(hào)涌-3段新建懸臂式擋墻600m,基礎(chǔ)處理為壓石擠淤,墻頂高程1.944m,墻后按1∶2坡比放坡至設(shè)計(jì)堤頂高程3.744m;
④3號(hào)涌-4段新建密排松木樁護(hù)岸290m,河涌底清淤至高程-0.256m,河涌寬度設(shè)置為8m。
對(duì)整治的河涌進(jìn)行拓寬河道、新開河涌等措施,提高控制片區(qū)的排澇能力至“30年一遇24小時(shí)暴雨一天排干,內(nèi)河涌控制水位均不超過2.544m”的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn),整體提高了白坭鎮(zhèn)雞陵崗片區(qū)的排澇體系和排澇能力,并滿足周邊農(nóng)業(yè)灌溉和河涌景觀用水的需求,保障了城市排澇安全。
2.3.2 橋涵
擬建5座橋涵,行車荷載為公路-Ⅱ級(jí),采用預(yù)制吊裝法施工,橋面凈跨33m,橋面含防撞欄寬7.0m,橋面高程3.244m,橋涵兩端各采用寬10m搭板與現(xiàn)狀地面接順。橋梁基礎(chǔ)采用?1200鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。
目前常用的基礎(chǔ)形式有水泥土攪拌樁復(fù)合地基、預(yù)應(yīng)力管樁、鉆孔樁、木樁等,本工程場(chǎng)地松軟土層厚度大,地下水位淺,根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn),不宜采用人工挖孔樁。鉆孔樁灌注樁雖可獲得較高的單樁承載力,穩(wěn)定性好但造價(jià)偏高,施工工期較長(zhǎng),且有泥漿排出污染環(huán)境。錘擊預(yù)應(yīng)力管樁穿透力強(qiáng),可獲得較高承載力,但經(jīng)控制貫入長(zhǎng)度不能太小。本工程主要有懸臂式擋墻和橋涵工程,部分涌段擋墻擋土高度較大,根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件,環(huán)境條件并結(jié)合擬建水工建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可選用壓石基礎(chǔ)、水泥攪拌樁復(fù)合地基、木樁復(fù)合地基三種基礎(chǔ)形式[5-7]。
本工程整治岸線較長(zhǎng),沿途地質(zhì)條件變化較大,采用同一種基礎(chǔ)形式顯然是不合理的,因此,設(shè)計(jì)將根據(jù)不同的建筑物形式和特點(diǎn)以及工程地質(zhì)條件,綜合考慮地形地貌和環(huán)境特點(diǎn),對(duì)不同的建筑物形式采用不同的基礎(chǔ)處理方案[8-9]。涉及地基處理的建筑物主要有懸臂式擋墻和5座橋涵。
懸臂式擋墻建基面多位于淤泥質(zhì)土層,根據(jù)擋墻擋土高度的不同,選擇不同的地基處理方法。
(1)1號(hào)涌2段、2號(hào)涌、3號(hào)涌1段、3號(hào)涌3段河涌懸臂式擋墻擋土深度分別為3.7m,3.5m,4.0m,4.0m,初步擬定采用800厚壓石進(jìn)行基礎(chǔ)處理;
(2)1號(hào)涌3段、1號(hào)涌4段為大懸臂式擋墻擋土,高度為4.5m,基礎(chǔ)處理初步擬定采用9排?150的5m混凝土預(yù)制樁梅花形布置+800厚壓石擠淤;1號(hào)涌-4段其中300m部分淤泥層較厚5m樁無(wú)法穿透淤泥層,單獨(dú)采用4排樁徑300的11m長(zhǎng)PST薄壁管樁,樁間距1.5m;
(3)3號(hào)涌2段由于靠近公路,且擋土高度較大,因此,地基處理擬設(shè)計(jì)為密排?500水泥土攪拌樁,樁長(zhǎng)7m。
通過地基處理,提高了地基土的承載力,降低了壓縮性。因土層內(nèi)夾有薄層粉砂或粉土而產(chǎn)生管涌或流砂,地基處理也可改善地基的透水特性,增強(qiáng)了地基土對(duì)雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用。
根據(jù)?佛山市海綿城市建設(shè)水務(wù)技術(shù)指引?表1的分類要求,本工程為河涌岸線整治,屬于生態(tài)岸線恢復(fù)類別,應(yīng)該滿足防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)及生態(tài)岸線恢復(fù)率的水務(wù)指標(biāo)要求[10]。
表1 水務(wù)指標(biāo)分類
根據(jù)?佛山市三水區(qū)城市排水防澇設(shè)施建設(shè)規(guī)劃(2014-2020)?的規(guī)劃要求,本工程區(qū)域排澇標(biāo)準(zhǔn)近期采用20年一遇最大24h暴雨一天排干不致災(zāi),遠(yuǎn)期2030年為30年一遇最大24h暴雨一天排干不致災(zāi).本工程設(shè)計(jì)排澇標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇最大24h暴雨一天排干不致災(zāi),滿足?佛山市三水區(qū)城市排水防澇設(shè)施建設(shè)規(guī)劃(2014-2020)?的規(guī)劃要求,防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)的水務(wù)指標(biāo)滿足要求。
表2 佛山市水務(wù)系統(tǒng)海綿城市建設(shè)指標(biāo)
本工程為新建引涌工程,具有排澇及引水功能,但工程用地受到較大限制,在此情況下,首先滿足排澇標(biāo)準(zhǔn)要求,同時(shí)考慮與周圍建筑,市政條件銜接及生態(tài)岸線設(shè)計(jì)。本工程除1號(hào)涌1段,3號(hào)涌4段680延米之外,其余涌段均布置有景觀綠植,未破壞原有河涌的生態(tài)結(jié)構(gòu),滿足海綿城市的要求,生態(tài)岸線率達(dá)89.27%,大于佛山市水務(wù)系統(tǒng)海綿城市建設(shè)指標(biāo)要求的80%,生態(tài)岸線率滿足要求。
表3 海綿城市建設(shè)指標(biāo)
工程結(jié)合城市化的要求,在原有河涌的基礎(chǔ)上整治了河涌?jī)砂?,新建了岸墻美化兩岸景觀。經(jīng)計(jì)算,經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率EIRR分別大于社會(huì)折現(xiàn)率8%,經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比ERCR大于1,說明該項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上是可行的。特別需要指出的是,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分析計(jì)算中僅考慮減免內(nèi)澇災(zāi)害作為本工程的效益。其他諸如排污換水、改善環(huán)境等其他效益因缺乏資料,其效益計(jì)算難以量化,故在計(jì)算中不計(jì)入效益,但國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)仍較優(yōu)越。
海綿城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展要求更高標(biāo)準(zhǔn)的排澇設(shè)施提供保障,防洪區(qū)的排澇建設(shè)是創(chuàng)造良好城市景觀、城市風(fēng)貌、提升城市居民居住條件的需求。三水區(qū)防洪排澇能力提升工程達(dá)到了規(guī)劃的排澇標(biāo)準(zhǔn),切實(shí)保障了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)發(fā)展,也滿足了中部和南部片區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉和河涌景觀用水的需求,從而改變了城市風(fēng)貌并提升了區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)能力,給白坭的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展創(chuàng)造良好的投資環(huán)境,為構(gòu)筑現(xiàn)代化商住新區(qū)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。