韶關市小島片區舊堤改造加固工程的設計探究

余 昱

(韶關市防洪管理中心，廣東 韶關 512000)

1 工程概述

韶關市小島片區舊堤改造加固工程位于韶關市湞江區內的小島片區，韶關市位于廣東省北部，北界湖南，東鄰江西，東南面、南面和西面分別與本省河源、惠州、廣州及清遠等市接壤。韶關市區屬侵蝕-堆積的地貌特征，沿北江和支流武江、湞江兩岸發育Ⅰ、Ⅱ級階地，構成丘陵區山間沖積盆地。沿河兩岸還發育有高漫灘、低漫灘和河中沙洲。北江及支流兩岸局部零星分布有Ⅲ、Ⅳ級基座階地。Ⅰ級階地高程約52-58m，Ⅱ級階地高程約58-65m。

從勘探成果及防洪堤倒塌事故分析，發現舊堤基礎大部分雖已置于砂卵礫石層上，但存在基礎埋深不夠，堤腳抗沖刷深度淺，清基不徹底，地基處理達不到要求的情況。堤身漿砌石質量差，堤身漿砌石不飽滿，空洞較多。堤后回填土多為以黏性土為主的雜填土，洪水驟降消落時堤后排水不暢。從上述對舊堤防情況分析，舊堤防堤基處理和堤身質量未達規范要求，應進行加固處理。

本工程范圍內，已建堤防中新堤基本不存在抗滑穩定、抗滲穩定、抗震穩定問題和特殊土引起的問題，堤基地質結構較簡單，新堤亦未發生歷史險情，堤基工程地質條件較好，屬B類。舊堤基本不存在抗滲穩定、抗震穩定問題和特殊土引起的問題，堤基地質結構較簡單，但舊堤存在堤基因埋置深度淺，堤腳抗沖刷深度不夠，堤腳、堤基易沖刷掏蝕破壞，堤后回填土抗剪強度低，舊堤防存在抗滑穩定的問題[1]。舊堤出現多處險情，歷史險情較普遍，綜合評價舊堤堤基工程地質條件較差，屬C類。

2 工程建設的必要性與防洪標準及總體方案

2.1 工程建設的必要性

韶關市區防洪排澇工程第一、二期工程的新建河堤部分均已完工并發揮了其防洪的功效，2010年初市區舊堤部分從武江右岸的江灣名庭處至北江右岸的林橋坑出口處的舊堤加固與排污管網結合工程第一階段工程也已完成，達到了舊堤加固、沿途截污和統一排污的功效，同時也起到了美化河岸和市容市貌的效果[2]。但舊堤其他部分隨著韶關市經濟的快速發展、城市建設的不斷完善，在安全、美觀性等問題上已越來越突出，特別是在汛期洪水行洪漲水時，舊堤容易漫頂，容易崩塌，舊堤的現狀已經成為嚴重危及市民的生命及財產安全的隱患，而且崩塌時對市區的市容市貌影響很大，制約了韶關市建設文明城市、生態城市的步伐[3]。

本工程的建設不論從對市區舊堤安全加固、滿足防洪要求的角度上，還是從還市民一個安全、美觀適于休閑散步的一段濱江路段的角度上，都有著其充分的必要性，對韶關市區建設、提高城市品位、建設文明城市意義重大。

2.2 防洪標準及總體方案

根據國家防洪標準及原相關韶關市區防洪排澇工程批文批復，韶關市城市等級為Ⅲ級，屬中等城市，堤防工程級別定為2級。韶關市小島片區舊堤改造加固工程按20a一遇防洪標準設計，庫堤結合后達到防御100a一遇洪水標準。由于海關段2.21km(樁號武左0+000-武左0+770段和湞右0+000-湞右1+442段)長的堤段地勢較低，若按20a一遇防洪標準設防，加固后堤頂將高出現狀堤頂2.3m(最高點)，會對城市景觀、群眾生活造成影響(該段是市區群眾觀賞江景的繁華段)。為將影響降至最低，韶關市政府組織開展關于本工程海關段加固方案的民意調查，調查結束后市政府組織召開了關于本工程海關段加固方案的討論會，會議決定將海關段河堤分近、遠期兩階段進行加固設計，近期使其防洪標準達到10a一遇，遠期使其防洪標準達到20a一遇，逐步完善韶關河堤的防洪體系。綜上本次加固工程海關段2.21km僅考慮近期目標，即海關段河堤按10a一遇洪水標準進行加固(該方案亦為民意調查支持率最高的方案)，該方案既滿足了市區群眾觀賞江景的需求，也保證了市區河堤的防洪能力，除海關段以外其余段防洪標準仍為20a一遇不變[4]。

為了提高韶關市區的防洪能力及舊堤的安全性，近期將對韶關市區武江和湞江進行舊堤改造加固。工程范圍為韶關市區武江左岸、湞江右岸，其中武江左岸從一期河堤起點至海關處，湞江右岸從東河大橋至海關處。工程建設的內容為舊堤加固。工程總布置長度7.488km，其中湞江右岸加固長2.088km(韶關海關至東河大橋)。武江左岸加固長度5.40km(韶關海關至韶關市第一污水處理廠出水口下游約470m一期河堤新建起點處)[5]。

3 韶關市小島片區舊堤改造加固工程的設計要點

3.1 設計洪水

韶關市區北江洪水是由湞江和武江洪水遭遇疊加而成，韶關市區設計洪水，直接引用韶關站實測和調查的洪水資料進行分析計算。武江河口上游有犁市水文站，湞江河口上游有長壩水文站，故武江及湞江市區洪水采用面積比公式進行分析計算。韶關市區北江年最大洪峰流量成果如表1所示。

表1 韶關市區北江年最大洪峰流量成果表

韶關市武江集雨面積7097km2，采用水文類比法的面積比公式計算韶關市武江的20a一遇(P=5%)頻率洪水流量：

(1)

同理可求得韶關市武江10a一遇(P=10%)洪水流量為4218m3/s，5a一遇(P=20%)洪水流量為3442m3/s。

韶關市湞江集雨面積7554km2，采用面積比公式計算湞江河100a一遇(P=1%)頻率、洪水流量。

(2)

同理可求得韶關市區湞江10a一遇(P=10%)洪水流量為4489m3/s，5a一遇(P=20%)洪水流量為3706m3/s。

3.2 堤線布置

工程總布置長度7.488km，其中湞江右岸加固長2.088km(韶關海關至東河大橋)。武江左岸加固長度5.40km(韶關海關至韶關市第一污水處理廠出水口下游約470m一期河堤新建起點處)。

1)樁號湞江右岸樁號湞右0+000-湞右1+442段(韶關海關至怡景花園附近)長1.442km，本段加固后堤頂高程為10a一遇洪水高程，該高程高于現狀堤頂，高差在0-1m范圍內，該堤型設小臺階與地面相接，堤頂設人行平臺，平臺外側設防浪墻。

樁號湞右1+442-湞右2+088段(怡景花園至東河大橋)長0.646km，本段加固后堤頂與現狀堤頂齊平，堤頂設人行平臺，平臺外側設防浪墻[6]。

2)武江左岸樁號武左0+000-武左0+770段(韶關海關至武江橋附近)長0.770km，本段加固后堤頂高程為十年一遇洪水高程，該高程高于現狀堤頂，高差在0-1m范圍內，該堤型設小臺階與地面相接，堤頂設人行平臺，平臺外側設防浪墻。需特別指出的是樁號武左0+019處為觀景平臺，該觀景平臺現狀堤頂能達到本次加固的防洪標準，為降低本工程對現狀景觀的影響該平臺本次不改造[7]。

樁號武左0+770-武左3+400段(武江橋附近至五里亭大橋附近)長2.63km，本段加固后堤頂與現狀堤頂齊平，堤頂設人行平臺，平臺外側設防浪墻。

樁號武左3+400-武左4+435段(五里亭大橋附近至敏捷地產附近)長1.035km，本段加固后堤頂高程為20a一遇洪水高程，該高程高于現狀堤頂，高差在0-1m范圍內，該堤型設小臺階與地面相接，堤頂設人行平臺，平臺外側設防浪墻[8]。

樁號武左4+435-武左5+400段(敏捷地產附近至一期新建河堤起點)長0.965km，本段加固后堤頂與現狀堤頂齊平，堤頂設人行平臺，平臺外側設防浪墻。

3.3 堤線及堤型選擇

本工程屬于舊堤改造加固工程，工程等加固建筑物均在原河堤外側及堤頂實施，故本工程基本無方案選線比較[9]。

本工程為舊堤改造加固工程，而且位于韶關市區中心位置，為盡量避免工程對市民的工作及生活造成太大影響，同時也達到節省工程造價的目的，對舊堤進行拆除重建是不現實也不可行的，故采用結合原舊堤結構在外側加厚堤身的方式是最為可行且較唯一的加固型式。本階段推薦采用加固堤的加固材料采用混凝土材料。

3.4 堤防設計

1)堤防設計方法。本次的舊堤加固設計采用結合原舊堤結構在外側加厚堤身的方式進行加固，故設計加固堤型仍根據原舊堤的實際情況采用貼坡式堤型。為保證本工程舊堤改造加固堤段能滿足一定的防洪要求，同時避免堤頂過高影響城市美觀，故采用以下的設計布置原則：當舊堤堤頂高程低于設計洪水位(海關段2.21km本次只實施近期方案，該方案設計洪水為10a一遇，其余段設計洪水為20a一遇)時，加固堤頂高程與設計洪水位齊平；當舊堤堤頂高程高于設計洪水位時，加固堤頂高程與舊堤頂高程齊平。加固堤頂以上設置防浪墻(材料為大理石)以滿足防浪、超高及人群安全要求。

原則上加固堤加固寬度為1.6m，擋墻迎水面坡度為1∶0.2。部分堤段因現狀迎水面坡度較緩加固后坡度仍基本以原舊堤坡度為準取1∶0.25或1∶0.3。擋墻加固堤材料為C20混凝土(外懸部分為鋼筋混凝土結構)。

2)河堤穩定計算。根據本階段各河段舊堤加固河堤高度和斷面布置情況，現選取堤型2(加固堤頂與現狀堤頂齊平的堤型)中的最高的斷面(高11m)、堤型3(加固堤頂高于現狀堤頂1m以內的堤型)中的最高的斷面(高11m)進行結構穩定計算。本工程為2級堤防工程，主要建筑物級別為3級。由《水工擋土墻設計規范》查得土質地基基本組合抗滑穩定安全系數≥1.25，特殊組合≥1.10，抗傾覆安全系數基本組合≥1.5，特殊組合≥1.4。

擋墻穩定計算結果如下：

a)堤型2穩定計算結果如下：

計算工況為：工況1：完建期工況；工況2：堤內水位到堤頂，堤外水位比堤內水位驟降1m的情況。經計算，計算成果見表2。

表2 舊堤加固結構穩定計算成果表(堤型2)

從表2可見堤型2最高斷面各計算工況結果均滿足規范要求。

b)堤型3穩定計算結果如下：

計算工況為：工況1：完建期工況；工況2：堤內水位到舊堤頂，堤外水位比堤內水位驟降1m的情況。經計算，計算成果見表3。

表3 舊堤加固結構穩定計算成果表(堤型3)

從表3可見堤型3最高斷面各計算工況結果均滿足規范要求。

4 結 語

舊堤改造加固工程施工難度大，需注意的事項較多，如何控制好施工全過程，確保工程施工質量與效率，就要去在施工前需做好舊堤改造加固工程設計工作，確保工程施工工作的有序開展。