廣州鐵路新客站地區(qū)配套水利工程——周邊水系工程工程設(shè)計(jì)淺議要點(diǎn)

□王大川 □羅 濤 □曹 偉 □李國強(qiáng)（黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

1 工程概況

廣州新客站及其周邊水系工程是廣州亞運(yùn)會配套工程的重要組成部分。廣州鐵路新客站地區(qū)配套水利工程——周邊水系工程位于番禺區(qū)鐘村鎮(zhèn)石壁村，環(huán)繞亞洲最大的現(xiàn)代化鐵路客運(yùn)樞紐——廣州新客站周圍，工程的建設(shè)將為廣州亞運(yùn)會的順利召開營造安全、優(yōu)美的周邊環(huán)境。水系工程包括2河3閘1泵站，分別是屏山河、幸福涌兩條河涌，新客站1號水閘、新客站3號水閘（含泵站）和幸福涌水閘。

新客站及其周邊地區(qū)屬于鐘村鎮(zhèn)，在建設(shè)前為農(nóng)村排灌標(biāo)準(zhǔn)，排澇能力為10a一遇24h暴雨遭遇外江5a一遇洪潮水位3d排干，不適應(yīng)城市建設(shè)發(fā)展的要求。處于該區(qū)域的屏山河、幸福涌等老河涌，都不同程度地存在河涌淤積、兩岸缺少截污工程、河涌水體污染嚴(yán)重、堤頂高程偏低、過流斷面偏小、過流能力不足等問題。處在這些河涌上的水閘普遍存在設(shè)備陳舊、外觀破舊、無法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度和管理等問題。

由于本工程區(qū)域地理位置重要，工程建設(shè)前的水閘河涌還存在功能單一、生態(tài)環(huán)境及景觀效果考慮不足等問題，與新客站地區(qū)周邊的現(xiàn)代化建設(shè)環(huán)境要求極不協(xié)調(diào)。

由于新客站規(guī)劃用地面積較大，且將建設(shè)為城鎮(zhèn)商業(yè)用地，對鐘村鎮(zhèn)新客站排澇區(qū)的調(diào)蓄水面率有一定影響，因此還需對屏山河、幸福涌等片區(qū)主排河涌調(diào)蓄涌容進(jìn)行擴(kuò)大，以保證新客站地區(qū)的水面率要求；而且由于城鎮(zhèn)商業(yè)化的建設(shè)，該地區(qū)的排澇水量將有較大增加。

基于上述原因，確定本工程的主要任務(wù)為：設(shè)計(jì)建造一個在防洪排澇、生態(tài)、景觀等方面發(fā)揮綜合效益的水系工程。

屏山河及幸福涌作為新客站地區(qū)排澇工程的一部分，且是該片區(qū)的主排河道，通過對這兩條河涌的綜合整治，使其滿足該地區(qū)城市化進(jìn)程中對河涌排澇、生態(tài)、景觀等綜合功能提高的要求。本工程實(shí)施后，這兩條河將協(xié)同鐘村其它治澇工程一道逐步提高鐘村澇區(qū)的排澇標(biāo)準(zhǔn)，最終達(dá)到20a一遇24h暴雨一天排干不受災(zāi)的排澇標(biāo)準(zhǔn)，更好地發(fā)揮治澇工程在防洪、排澇、生態(tài)、航運(yùn)、景觀上的綜合效益，為該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

2 工程的建設(shè)內(nèi)容包括

整治屏山河長度為7940m，整治幸福涌長度為4450m，新建泵站1座，新建及重建水閘3座。

屏山河及幸福涌整治標(biāo)準(zhǔn)按使鐘村澇區(qū)達(dá)到20a一遇24h設(shè)計(jì)暴雨1d排完不成災(zāi)的排澇標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)河涌堤防按20 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，根據(jù)《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ50-92）的規(guī)定，河涌工程等別為Ⅳ等，相應(yīng)主要建筑物級別為4級。其中：屏山河整治工程最小開口寬度為45m，整治后河涌平均比降為1.500/000；幸福涌整治工程最小開口寬度為30m，整治后河涌平均比降為2.200/000。

水閘泵站工程包括新客站1號水閘、3號水閘（含泵站）和幸福涌水閘工程。

水閘及泵站工程主要建筑物級別為4級。各建筑物的規(guī)模為：新客站3號水閘設(shè)計(jì)閘寬為5m，最大過閘流量為23.50 m3/s；幸福涌水閘設(shè)計(jì)閘寬為10m，最大過閘流量為56.70m3/s；新客站1號水閘設(shè)計(jì)閘寬為10m，最大過閘流量為42.90m3/s；新客站3號泵站設(shè)計(jì)排澇流量為6m3/s（與3號水閘結(jié)合布置，為泵閘結(jié)合工程）。

3 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

3.1 鐘村鎮(zhèn)地區(qū)水系發(fā)達(dá)，水體之間互通，河涌、水閘泵站工程分布散亂、數(shù)量眾多，缺乏合理的水閘泵站調(diào)度運(yùn)行方式和統(tǒng)籌的總體布局，排澇系統(tǒng)復(fù)雜，效率低下。

屏山河、幸福涌的河涌整治與新客站1、3號水閘及幸福涌水閘工程的統(tǒng)籌布局，應(yīng)與整個鐘村鎮(zhèn)的水系水網(wǎng)相連通，整體分析其排澇要求。水閘泵站的工程規(guī)模確定的難度較大。

3.2 河涌斷面形式選擇的制約因素多

屏山河、幸福涌的區(qū)域地理位置重要，河涌斷面的選擇直接影響新客站地區(qū)的整體形象。斷面形式的選擇涉及水利工程的排澇安全性、維持河涌的自然生態(tài)性和滿足成為景觀河涌等諸多需求。

3.3 軟基處理難度大

本地區(qū)為珠江三角洲沖積平原，工程區(qū)內(nèi)地基基礎(chǔ)基本上是淤泥基礎(chǔ)，而且?guī)缀跞€分布，且厚度不等。淤泥質(zhì)軟土的抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高，直接將其作為持力層，將存在不均勻沉降、震陷、抗滑穩(wěn)定性等問題，直接影響工程安全。

3.4 護(hù)坡材料的選擇和生態(tài)治理河涌的理念結(jié)合難度大

傳統(tǒng)的護(hù)坡材料包括漿砌石、干砌石和混凝土等，都不具有環(huán)保、節(jié)能和生態(tài)的效果，而且一旦破壞修復(fù)難度很大。根據(jù)工程特點(diǎn)、結(jié)合工程布置，如何選用合適的生態(tài)材料以達(dá)到減小工程本身對周邊環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)工程與環(huán)境體系自然和諧目的的難度較大。

3.5 笨重的水工結(jié)構(gòu)與優(yōu)美的周邊環(huán)境的融合難度大

傳統(tǒng)的水工建筑物如水閘泵站等工程，往往設(shè)計(jì)的體型高大、顏色單調(diào)，帶有濃重的水利工程的基調(diào)。合理的選擇水閘體型和設(shè)計(jì)建筑物外觀，以實(shí)現(xiàn)排澇擋潮和景觀功能統(tǒng)一的難度較大。

4 工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

鐘村鎮(zhèn)地區(qū)河涌縱橫交錯，河網(wǎng)密集，外江、內(nèi)涌以及片區(qū)內(nèi)的水閘泵站工程組成一個復(fù)雜的排澇系統(tǒng)。經(jīng)過調(diào)蓄計(jì)算結(jié)果，根據(jù)擬定的河涌整治寬度和清淤后河涌調(diào)蓄涌容，屏山河和幸福涌的涌容基本能滿足該地區(qū)的排澇調(diào)蓄要求。經(jīng)調(diào)蓄計(jì)算，屏山河、幸福涌常水位均采用0.20m，最高控制水位分別采用2.00m和1.50m。

河涌整治突出水環(huán)境要求。通過外江汛期和非汛期的潮位變化，在鐘村鎮(zhèn)排澇區(qū)沒有防洪、排澇調(diào)度運(yùn)用要求的時(shí)候啟用水閘群，加快屏山河、幸福涌與陳村水道的水體交換，增加水環(huán)境容量、提高水體自凈能力。

河涌整治突出生態(tài)性。為呈現(xiàn)自然美且保持河涌生態(tài)多樣性，治導(dǎo)線基本沿現(xiàn)狀布置。但因有些河段兩岸分布大量建筑，有些河段或與規(guī)劃道路沖突、或堤岸偏低、或河道開口不滿足過流要求，需對河涌的軸線進(jìn)行局部調(diào)整并使開口寬度滿足過流要求。河涌整治的基本斷面擬定主要立足現(xiàn)有斷面，盡可能地利用現(xiàn)有堤岸進(jìn)行處理，避免造成大的開挖回填工程，保持河道自然生態(tài)系統(tǒng)。利用原有堤岸可在有效降低工程投資的同時(shí)，較大程度地減少對原有生態(tài)系統(tǒng)的破壞，并可充分利用原有排澇體系。

水系工程環(huán)繞廣州新客站地區(qū)，對與周邊環(huán)境的結(jié)合提出了很高的要求。河涌的斷面設(shè)計(jì)盡量維持河流原有的自然狀態(tài)，盡量使斷面型式多樣性，使河涌既有一定的親水性又較少占用土地，同時(shí)投資相對較低，使本工程建設(shè)成為集排澇、生態(tài)、休閑健身等功能于一體的綜合治理工程。

新客站1號水閘和新客站3號水閘（泵站）分別位于屏山河、幸福涌之間新開河涌上的東西兩端，幸福涌水閘位于屏山河與幸福涌的南交匯處，與已建的屏山河與幸福涌北交匯處的新涌水閘工程共同調(diào)度運(yùn)用，保證新客站地區(qū)的排澇安全和水環(huán)境運(yùn)用等要求。

水閘泵站工程的設(shè)計(jì)注重景觀因素。幸福涌水閘的閘門采用懸掛式閘門，改變傳統(tǒng)的高排架結(jié)構(gòu)，閘門隱于閘頂平臺下。新客站1號水閘的啟閉機(jī)房采用玻璃幕墻，新客站3號水閘（含泵站）的建筑外觀體現(xiàn)出嶺南特色。通過以上措施使水閘工程的建設(shè)與周邊環(huán)境相融合。

工程區(qū)內(nèi)地基基礎(chǔ)基本上是淤泥基礎(chǔ)，而且?guī)缀跞€分布，且厚度不等。淤泥質(zhì)軟土具有抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高、滲透系數(shù)小、承載力低和觸變性、流變性的特點(diǎn)，直接將其作為持力層，將存在不均勻沉降、震陷、抗滑穩(wěn)定性等問題。對該土層的處理將視軟土層層厚情況，區(qū)別對待。河涌治理工程在臨河堤腳、親水平臺處設(shè)松木樁，新建堤防段采用塑料排水板加土工格柵的處理方法；新客站1號水閘工程基礎(chǔ)采用水泥攪拌樁；新客站3號水閘和幸福涌水閘的基礎(chǔ)采用換填水泥土法。

5 工程設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

一是工程設(shè)計(jì)中采用新型“亭式涵閘”結(jié)構(gòu)體型，通過“四立柱亭”式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，將涵閘的實(shí)用功能與周邊環(huán)境巧妙地結(jié)合，并取得了實(shí)用新型專利。

二是通過河涌整治與閘泵工程的統(tǒng)籌布局，形成了聯(lián)排聯(lián)蓄、自排與強(qiáng)排相結(jié)合的完善排澇體系，減少強(qiáng)排工程數(shù)量，節(jié)約了工程投資和運(yùn)行成本。

將鐘村鎮(zhèn)澇區(qū)分為三級，建立以屏山閘以上為一級排澇區(qū)，石三河排澇區(qū)、幸福涌排澇區(qū)、勝石河排澇區(qū)、鐘屏環(huán)山河排澇區(qū)為二級排澇區(qū)，新客站排澇區(qū)為三級排澇區(qū)的總體排澇工程布局；在滿足泄洪排澇安全要求的基礎(chǔ)上，河涌要保持一定的景觀水位和通航水位，利用屏山河和幸福涌進(jìn)行調(diào)蓄。當(dāng)外江潮水位高于內(nèi)河涌水位時(shí)，自流排澇；當(dāng)外江水位較高時(shí)，利用泵站工程強(qiáng)行排澇。本次設(shè)計(jì)將鐘村鎮(zhèn)排澇區(qū)的河網(wǎng)概化為等容積的湖泊考慮，蓄排演算采用“平湖法”并利用“數(shù)學(xué)模型法”計(jì)算河涌水面線，從而最終確定本工程的排澇規(guī)模。

三是河涌的斷面設(shè)計(jì)以盡量維持河流原有的自然狀態(tài)為原則，實(shí)現(xiàn)斷面型式的多樣性，使河涌既有一定的親水性又較少占用土地，同時(shí)投資相對較低，使本工程建設(shè)成為集排澇、生態(tài)、休閑健身等功能于一體的綜合治理工程。

四是軟基處理采用松木樁等生態(tài)材料，突出生態(tài)、安全、環(huán)保、節(jié)能及可再生的設(shè)計(jì)理念，結(jié)合荷載外移等綜合措施，為生態(tài)地治理河涌工程提供了很好的例證。

五是護(hù)坡材料采用生態(tài)土工袋、格賓石籠等有利于植物及水生物生存的新型生態(tài)材料、柔性巢網(wǎng)材料，增強(qiáng)了水體與岸坡的物理循環(huán)及生物鏈條從水到陸的延續(xù)，大大改善了河道的自凈及自我修復(fù)能力，同時(shí)能適應(yīng)地基不均勻變形。

六是水閘泵站工程將景觀與防洪排澇功能相融合。河涌治理和水閘泵站工程將水利工程的功能性與周邊環(huán)境的景觀性相融合，突出體現(xiàn)廣州市深厚的歷史文化底蘊(yùn)和獨(dú)特的嶺南風(fēng)情特色。幸福涌水閘工程中閘門采用懸掛式閘門，閘門隱于閘頂平臺下，可很好實(shí)現(xiàn)水閘的擋水排澇基本功能與周邊景觀的完美結(jié)合。新客站1號水閘臨近道路邊，啟閉機(jī)房采用玻璃幕墻，造型新穎。新客站3號水閘（含泵站）的建筑外觀體現(xiàn)出嶺南特色。水閘泵站建筑物造型與河涌景觀需要相呼應(yīng)，實(shí)現(xiàn)“一閘一景”，既形成地區(qū)整體完善的排澇布局，又結(jié)合新客站定位，營造自然景觀環(huán)境。