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)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式。海綿城市在應對雨水帶來的自然災害等方面具有良好的“彈性”，也可稱之為“水彈性城市”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“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，對主體建筑物進行工程設計，旨在提高泵站的排澇能力，發(fā)揮泵站排澇效益，滿足防洪排澇標準及生態(tài)岸線恢復率的水務指標要求。

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、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)，第四紀海陸交互相沖淤積第一階地，地勢較平緩，周圍水系發(fā)育。

本區(qū)域暴雨成因主要是鋒面雨、臺風雨，強降雨時，地表易形成面流、片流，并在低洼處形成較強動態(tài)水流，其具有一定的沖刷侵蝕作用。河涌水與雨水對堤岸有沖刷、淘蝕、潛蝕等破壞作用，對地基土亦有軟化作用。由于地基土淺部土層壓力較大時，人工填土、淤泥質(zhì)土層將會存在沉陷和不均勻沉降的問題，可能會造成地基失穩(wěn)、易發(fā)生滑坡、擠壓變形等問題，需對軟弱土層淤泥質(zhì)土進行地基處理措施(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，不僅遠小于規(guī)劃的河涌寬度，也難以滿足泵站運行的需要。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，實施雞陵崗泵站引涌二期工程，建設工程約6.5km，對全區(qū)部分堤圍(大壩)、堤面進行硬底化，長度約106km，對西南涌沿線的下岸村、上岸村、老寮村及水上村四段進行護岸，長度約955m，對大塱渦涌通信產(chǎn)業(yè)園區(qū)段右岸的1.275km河涌范圍進行綜合整治。工程建設規(guī)劃標準為提高控制片區(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，次要建筑物與臨時建筑物為5級。以達到提高排澇能力，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)的海綿城市建設目的。

2 工程布置與主要建筑物

隨著城市化進程的加快，建設區(qū)原有農(nóng)田和魚塘面積不斷減少，雨水下滲和調(diào)蓄能力也相應減少，一旦遇到暴雨，內(nèi)澇問題愈發(fā)嚴重?；诤＞d城市的生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用這一理念，本項目的建設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、改變城市風貌并提升區(qū)域競爭能力，給白坭的經(jīng)濟快速發(fā)展創(chuàng)造良好的投資環(huán)境。

2.1 海綿城市建設必要性

2.1.1 當?shù)亟?jīng)濟社會的快速發(fā)展要求更高標準的排澇設施提供保障

項目所在的白坭鎮(zhèn)位于樵桑聯(lián)圍的保護范圍內(nèi)，對應排澇面積約為47km2，但目前僅有位于南部片區(qū)的白坭電排站一個外排出口，導致中部及北部片區(qū)由于排水距離較長在暴雨期間易出現(xiàn)內(nèi)澇，使當?shù)剞r(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)均遭受到不小的損失。為了達到規(guī)劃的排澇標準，切實保障當?shù)厣鐣l(fā)展，按照雞陵崗泵站建設規(guī)模實施雞陵崗泵站引涌二期工程，是十分必要的。

2.1.2 項目建設是創(chuàng)造良好城市景觀、城市風貌、提升城市居民居住條件的需求

為了推動城市建設的持續(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)濟環(huán)境、人文環(huán)境，還包括城市景觀和城市風貌。作為白坭鎮(zhèn)的主干河涌，本項目的建設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、改變城市風貌并提升區(qū)域競爭能力，給白坭的經(jīng)濟快速發(fā)展創(chuàng)造良好的投資環(huán)境。另外，擇水而居是現(xiàn)代人追求的一種時尚，也是城市居民對自然的一種向往，改善河涌水環(huán)境會提升城市居民的居住條件，創(chuàng)造休閑舒適的娛樂環(huán)境，為構筑現(xiàn)代化商住新區(qū)打下堅實的基礎[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)場實際地形，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號涌長2620m

①1號涌－1段新建密排松木樁護岸290m，河涌底清淤至高程－0.256m，河涌寬度設置為10m；

②1號涌－2段新建懸臂式擋墻1000m，基礎處理為壓石擠淤，墻頂高程1.944m，墻后按1∶2坡比放坡至設計堤頂高程3.444m；

③1號涌－3段新建懸臂式擋墻510m，基礎處理采用6排?150的5m混凝土預制樁梅花形布置＋800厚壓石擠淤，墻頂高程1.944m，墻后按1∶2坡比放坡至設計堤頂高程4.244m；

④1號涌－4段新建懸臂式大擋墻820m，其中300m新建擋墻基礎處理采用4排樁徑300的11m長PST薄壁管樁，樁間距1.5m。擋墻墻頂高程3.744m；其余520m新建擋墻基礎處理采用9排?150的5m混凝土預制樁梅花形布置＋800厚壓石擠淤，擋墻墻頂高程3.744m。

(2)整治2號涌長1280m

2號涌新建河涌護岸1280m，兩岸自然放坡，坡度為1∶2.5，坡頂高程3.244m。

(3)整治3號涌長2440m

①3號涌－1段新建懸臂式擋墻680m，河涌底高程－0.256m，基礎處理為壓石擠淤，墻后按1∶2坡比放坡至設計堤頂高程3.744m；

②2號涌－2段新建懸臂式擋墻770m，基礎處理為密排7m?500水泥攪拌樁，墻頂高程1.944m，墻后按1∶2坡比放坡至設計堤頂高程4.744m；

③3號涌－3段新建懸臂式擋墻600m，基礎處理為壓石擠淤，墻頂高程1.944m，墻后按1∶2坡比放坡至設計堤頂高程3.744m；

④3號涌－4段新建密排松木樁護岸290m，河涌底清淤至高程－0.256m，河涌寬度設置為8m。

對整治的河涌進行拓寬河道、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)劃標準，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，采用預制吊裝法施工，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。橋梁基礎采用?1200鉆孔灌注樁基礎。

2.4 地基處理

目前常用的基礎形式有水泥土攪拌樁復合地基、預應力管樁、鉆孔樁、木樁等，本工程場地松軟土層厚度大，地下水位淺，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗，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)定性好但造價偏高，施工工期較長，且有泥漿排出污染環(huán)境。錘擊預應力管樁穿透力強，可獲得較高承載力，但經(jīng)控制貫入長度不能太小。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)場地工程地質(zhì)條件，環(huán)境條件并結合擬建水工建筑物結構特點，可選用壓石基礎、水泥攪拌樁復合地基、木樁復合地基三種基礎形式[5－7]。

本工程整治岸線較長，沿途地質(zhì)條件變化較大，采用同一種基礎形式顯然是不合理的，因此，設計將根據(jù)不同的建筑物形式和特點以及工程地質(zhì)條件，綜合考慮地形地貌和環(huán)境特點，對不同的建筑物形式采用不同的基礎處理方案[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號涌2段、2號涌、3號涌1段、3號涌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厚壓石進行基礎處理；

(2)1號涌3段、1號涌4段為大懸臂式擋墻擋土，高度為4.5m，基礎處理初步擬定采用9排?150的5m混凝土預制樁梅花形布置＋800厚壓石擠淤；1號涌－4段其中300m部分淤泥層較厚5m樁無法穿透淤泥層，單獨采用4排樁徑300的11m長PST薄壁管樁，樁間距1.5m；

(3)3號涌2段由于靠近公路，且擋土高度較大，因此，地基處理擬設計為密排?500水泥土攪拌樁，樁長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，增強了地基土對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用。

3 海綿城市建設指標

根據(jù)?佛山市海綿城市建設水務技術指引?表1的分類要求，本工程為河涌岸線整治，屬于生態(tài)岸線恢復類別，應該滿足防洪排澇標準及生態(tài)岸線恢復率的水務指標要求[10]。

表1 水務指標分類

根據(jù)?佛山市三水區(qū)城市排水防澇設施建設規(guī)劃(2014－2020)?的規(guī)劃要求，本工程區(qū)域排澇標準近期采用20年一遇最大24h暴雨一天排干不致災，遠期2030年為30年一遇最大24h暴雨一天排干不致災.本工程設計排澇標準為30年一遇最大24h暴雨一天排干不致災，滿足?佛山市三水區(qū)城市排水防澇設施建設規(guī)劃(2014－2020)?的規(guī)劃要求，防洪排澇標準的水務指標滿足要求。

表2 佛山市水務系統(tǒng)海綿城市建設指標

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，首先滿足排澇標準要求，同時考慮與周圍建筑，市政條件銜接及生態(tài)岸線設計。本工程除1號涌1段，3號涌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)結構，滿足海綿城市的要求，生態(tài)岸線率達89.27%，大于佛山市水務系統(tǒng)海綿城市建設指標要求的80%，生態(tài)岸線率滿足要求。

表3 海綿城市建設指標

工程結合城市化的要求，在原有河涌的基礎上整治了河涌兩岸，新建了岸墻美化兩岸景觀。經(jīng)計算，經(jīng)濟內(nèi)部收益率EIRR分別大于社會折現(xiàn)率8%，經(jīng)濟效益費用比ERCR大于1，說明該項目在經(jīng)濟上是可行的。特別需要指出的是，在國民經(jīng)濟評價分析計算中僅考慮減免內(nèi)澇災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，其效益計算難以量化，故在計算中不計入效益，但國民經(jīng)濟評價指標仍較優(yōu)越。

4 結論

海綿城市經(jīng)濟社會的快速發(fā)展要求更高標準的排澇設施提供保障，防洪區(qū)的排澇建設是創(chuàng)造良好城市景觀、城市風貌、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到了規(guī)劃的排澇標準，切實保障了當?shù)厣鐣l(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，從而改變了城市風貌并提升了區(qū)域競爭能力，給白坭的經(jīng)濟快速發(fā)展創(chuàng)造良好的投資環(huán)境，為構筑現(xiàn)代化商住新區(qū)打下堅實的基礎。