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)

0 引言

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。

1 工程概況

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。

2 工程布置與主要建筑物

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 海綿城市建設(shè)必要性

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]。

2.2 工程縱向布置

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 主要建筑物

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)。

2.4 地基處理

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。

3 海綿城市建設(shè)指標(biāo)

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。

4 結(jié)論

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)。