城市堤防达标加固设计方案研究

陈战利

(中洲工程设计有限公司，陕西西安710016)

0 引言

城市防洪堤不但具有防洪功能、景观环境功能，必要时还具有交通、商业等多种功能[1]。堤防工程在城市建设中占据着至关重要的地位[2]。防洪堤功能发挥很大程度取决于堤线布置和堤型设计的合理性。广州市珠江堤防西航道左岸高程较低，堤防压实度低，穿堤建筑物工程老化。防洪(潮)的设施和功能方面远远达不到广州市建设总体战略规划纲要的要求。随着广州市经济的发展，防洪(潮)标准的提高，目前建设标准、格局及工程管理模式亟待提高和改造，以适应现代化城市水利的需求。

1 工程概况

工程位于珠江西航道左岸文笔水闸至石井水泥厂之间，设计岸线长度约2.49 km。加固任务是将该段堤防的设防标准从50 a一遇提高到200 a一遇，相应防洪水位为2.97 m。岩线布置主要沿现有河岸线走向，在不超出规划治导线及满足行洪纳潮的原则下，因地制宜地进行岸线布置，并尽量减少拆迁，协同珠江沿岸其它工程一道提高广州市的防洪(潮)标准，更好地发挥珠江的防洪、航运、景观等综合效益。部分整治段堤防平面布置见图1。

图1 珠江堤防西航道左岸部分达标加固工程平面布置图

2 加固设计方案

2.1 堤线布置

根据勘探资料，堤身填土大部分为粗砂碎石，透水性极强，因此需拆除老挡墙并采用砼挡墙等不透水材料修建。除在桩号K0+212.79～K0+516.42段由于高铁桥桥柱原因堤线后移外，其余段堤线基本按原堤线布置，临河堤肩不超越规划岸线，只在个别堤段微调，使岸线更加平顺。

2.2 堤岸结构型式

加固堤岸主要由浆砌石堤岸组成，地质情况为旧堤边抛石、淤泥、淤泥质土、淤泥质细砂层、粉质粘土层、岩层，本文主要根据不同的地形、地质情况进行比选。

2.2.1 单排灌注桩结构

该方案主要针对软弱土层较厚、临河侧边坡陡峭且临空面高差大、整治岸线离旧岸建筑物较近，需要保护的情况使用。本结构为单排挡土结构，桩体承受弯矩较大，确定采用Φ1300桩径的灌注桩，间距为1.5 m。桩底高程依照不同地质情况计算确定，桩间采用砼挂板挡土，桩顶上部现浇砼C25砼桩帽及胸墙，胸墙顶设栏杆，栏杆挡水高程为4.97 m(珠基)。桩后为抛石及碎石反滤铺土工布；挡墙后回填中砂至堤顶高程，挡墙外江侧设钢爬梯，间距为200 m一道，堤后布置排水沟，排水沟宽0.8 m，高0.65 m，净尺寸0.5 m×0.5 m，排水沟根据地形高程调整，把雨水就近排入市政管网和可以排放的水塘、河涌。单米工程造价约8万元。

2.2.2 重力式沉箱

该方案将软弱土层挖除至持力层，基床上抛石(厚3.0 m～5.0 m)夯实，抛石顶高程-1.13 m上面放置沉箱(3 m)。箱间设碎石反滤，箱内回填砂，箱后回填砂(内摩擦角Φ≥30°)，上部现浇卸荷板及L型胸墙。胸墙顶设栏杆，栏杆挡水高程为4.97 m(珠基)，挡墙外江侧设钢爬梯，间距为200 m一道，堤后布置排水沟，排水沟宽0.8 m，高0.65 m，净尺寸0.5 m×0.5 m，排水沟根据地形高程调整，把雨水就近排入市政管网和可以排放的水塘、河涌。单米工程造价约6.6万元。

2.2.3 二级平台结构

该方案为采用重力式沉箱二级平台结合绿化砼护面的方案。先将软弱土层挖除至持力层，基床上抛石(厚1.0 m～5.0 m)夯实，抛石顶高程-1.50 m上面放置沉箱(3 m)。箱间设碎石反滤，箱内回填砂，箱后回填砂(内摩擦角Φ≥30°)，上部现浇卸荷板，板上铺设花岗岩广场砖作为二级平台，高程1.90 m，边缘邻水侧设置栏杆，背水侧设置路沿石。人行道路面高程4.47 m，二级平台与人行道路面之间设置1∶3绿化砼护面，人行道路面邻水侧设栏杆，栏杆挡水高程为4.97 m。挡墙外江侧设钢爬梯，堤后布置排水沟，排水沟宽0.8 m，高0.65 m，净尺寸0.5 m×0.5 m，排水沟根据地形高程调整，把雨水就近排入市政管网和可以排放的水塘、河涌。单米工程造价约6万元。

2.2.4 土堤结构

在现有地面填筑堤身，堤顶设C30砼路面，厚度0.2 m，路面高程4.47 m，路面背水侧设置路沿石，邻水侧设栏杆，栏杆挡水高程为4.97 m。堤前为1∶3草皮护坡，堤后布置排水沟，排水沟净宽0.8 m，高0.65 m，净尺寸0.5 m×0.5 m，排水沟根据地形高程调整，把雨水就近排入市政管网和可以排放的水塘、河涌。单米工程造价约1万元。

2.2.5 堤岸结构型式比对

四种方案优缺点见表1。

表1 堤岸结构型式对比表

2.3 各分段堤岸形式确定

结合现场实际情况、占地期及工程造价，本工程确定的堤岸结构型式如下：

(1)K0+000～K0+098.52段：此段现状护岸为浆砌石，本次岸线主要沿原有岸线布置，由于有足够开挖面且临河侧滩地平缓，为节约投资，本段堤岸采用重力式沉箱结构。

(2)K0+098.52～K0+512.89段：此段堤后主要为空场地，由于受高铁桥限制，堤线后移避开高铁桥墩，本段堤岸采用草皮护坡结构。

(3)K0+512.89～K1+149.11上段：此段主要为空场地、零星房屋及部分企业，现状堤岸为浆砌石，旧堤岸线平顺，本次岸线主要沿原有岸线布置，拆迁后可满足沉箱方案开挖需求，本段选用沉箱方案。

(4)K1+149.11上～K1+149.11下段：此段旧堤主要为砌石结构，堤线顺直。由于此段堤防依山而建，虽然堤岸本身高程未达标，但两侧堤防和山体连接后可以满足防洪要求，本次设计维持原状；石门休养院现状外墙可起到防洪作用，且历次台风均能抵御，本次设计堤线与墙连接，保留墙体作为防洪体系一部分。

(5)K1+149.11下～K2+184.75段：此段堤岸范围主要是居民区，现状堤岸为浆砌石，旧堤岸线平顺，本次岸线主要沿原有岸线布置。由于此段临河侧边坡较陡、临空面高差较大，为了堤防稳定以及减少征地拆迁，本段堤岸采用单排灌注桩结构。

(6)K1+628.28下～K1+698.45上段：此段为海口水闸，水闸间为堤防，旧堤主要为砌石结构，旧堤岸线平顺，本次岸线主要沿原有岸线布置，由于该处位置较小，临河侧边坡较陡，堤岸采用单排灌注桩结构。

(7)K1+698.45上～K1+698.45下段：此段位水厂围墙段，现状地面高程3.5 m左右，围墙顶高5.5 m左右，围墙历次台风均能抵御，由企业自行加固此段围墙。

(8)K1+698.45下～K1+763.01段：此段为水厂栏杆，考虑防洪需要本段采用L型挡墙结构，挡墙顶安装不锈钢栏杆，不修建路面。由业主征求此段堤防防洪责任单位的意见，后期的维护及加固工作由企业自行负责。

(9)K1+763.01～K2+493.03段：此段堤岸范围有广州市自来水制管厂、物流园等，旧堤主要为砌石结构，沿线较为平顺，本次岸线主要沿原有岸线布置，由于拆迁后有足够开挖面且临河侧滩地平缓，本段堤岸采用重力式沉箱结构。

2.4 反滤及衔接设计

反滤主要的处理方式为土工织物或级配碎石，考虑到反滤对工程的重要性，本次设计利用土工布与级配碎石进行反滤，土工布铺设时搭接长度适当加长，在铺设时对碎石进行整平，避免被戳破。堤防范围内不能种植根系发达的植物，避免土工织物被植被根系破坏。

新建堤防与原有堤防或水闸连接处按分缝处理，中间采用高密度聚苯乙烯硬质泡沫板。

3 结语

城市堤防工程是与国民经济发展和城市建设密切相关的基础工程，是城市发展的根本保证。达标加固方案在堤线布置、堤岸形式选择等方面开展必要的比选和论证，采取合理的设计方案。本次岸线达标加固长度约2.49 km，通过本次堤防建设工程的实施，将该段堤防的设防标准从50 a一遇提高到了200 a一遇，在确保工程安全、经济的前提下协同珠江沿岸其它工程一道提高广州市的防洪(潮)标准，更好地发挥珠江的防洪、航运、景观等综合效益，为广州市经济发展作出贡献。