城市防洪堤防設計與加固技術探究

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［摘要］堤防工程作為水利工程重要的組成部分之一，是城市抵御洪水，減少洪水災害最直接、最有效的一種方法。當前，由于堤防結構長期遭受到水流的沖刷腐蝕，造成安全隱患，降低防洪效果。為此，在修復生態環境的同時，對堤防進行加固已刻不容緩。以鶴山市西江大堤(樁號4+800～11+330堤段)加固為例，使堤防能滿足當前城市防洪要求的前提下，將其與城市建設、生態旅游規劃相結合，對西江大堤的堤防設計和加固技術進行分析、探討，以期能有效地發揮守護城市與美化城市環境的雙重作用。

［關鍵詞］城市防洪;西江大堤;堤防設計;加固技術

1工程概況

西江大堤位于廣東省鶴山市東北部，靠近西江下游的右岸，是鶴山市的重要堤圍，其保護著鶴山市城區及5個鎮，人口21．2萬人，耕地5．85萬畝，同時保護江肇高速公路、佛開高速公路、廣珠鐵路、廣佛江珠輕軌等一大批重要基礎設施。大堤是鶴山市西江的一道屏障，對保障當地工農業生產和人民財產安全起著重要的作用。當前，大堤為2級堤防，距今已運行十多年。為確保鶴山市西江大堤安全，急需對鶴山市西江大堤古勞水鄉景區(樁號4+800)至利豐路口(樁號11+330)段進行加固和環境整治，以提高堤防的防洪安全性及優化大堤周邊環境。

2堤防存在的問題

2．1堤基軟弱，沉降量較大。堤防于2004年完成達標加固，但由于堤基土層為淤泥質土且該土層較為深厚，沉降量較大。原設計堤頂高程為9．81m～9．42m之間;根據實測地形，現狀堤頂高程9．56m～8．64m之間，堤頂范圍沉降量普遍在0．25m～0．78m之間;原設計反壓平臺高程為2．5m，現狀為1．79m～2．49m之間，普遍下沉0．4m左右。2．2堤頂高程不足?，F狀堤防根據省水利廳1982年頒布的《珠江三角洲網河區洪(潮)水面線》，按防御西江50a一遇洪水的標準復核堤頂高程。本次根據2002年頒發的《西北江下游及其三角洲網河河道設計洪潮水面線(試行)》，按防御西江50a一遇洪水的標準復核堤頂高程。經復核，本次設計堤頂高程在9．78m～9．02m之間;現狀堤頂高程由于堤身沉降影響，普遍在9．56m～8．64m之間，現狀大堤部分堤頂高程不足，堤頂最大需加高0．73m。2．3現有堤頂道路較窄，無法滿足日益增長的交通需求。西江大堤是通往古勞鎮中心和古勞水鄉的主要通道，也是鶴山市通往高明區最近的跨境道路。隨著古勞鎮社會經濟的快速發展，古勞水鄉旅游業的蓬勃興起，途經西江大堤的交通量大幅增加，現有的堤頂路面8m寬已逐漸無法滿足當地的需要，并成為制約古勞鎮經濟社會快速發展的重要因素。

3城市防洪堤防加固設計分析

為方便進行研究，以鶴山市西江大堤為例，大堤(樁號4+800～11+330堤段)加固技術的設計進行分析。此次堤段長6．53km，工程項目總占地面積57．80hm2，永久占地31．22hm2，臨時占地26．58hm2。該堤段是個軟基段，沿線堤基土層為淤泥質土且該土層較為深厚，部分堤段沉降量較大，使得堤防基礎軟弱，地勢低水面寬，造成堤壩受到嚴重的沖刷。大堤建成使用后雖多次進行加固，但由于原大堤坐落在軟土地基，沉降量較大，堤頂高程無法滿足現行規范的的要求，存在一定的安全隱患。為了避免發生險情，決定對該堤段進行加固處理，以確保能有效的發揮城市防洪體系的作用。3．1工程地質條件。據勘探結果，按巖土成因及工程地質特征，本堤段地層分為5大層，地層序號及代號分別為:(1)人工填土(Q4s);(2)沖積層(Q4al);(3)殘積層(Q4al);(4)基巖(T33dγη);(5)基巖(∈3s)。3．2堤防加固設計。3．2．1堤線布置。堤線布置基本按現有堤線走向沿河岸布置，具體布置原則:堤線基本按原大堤堤線走向沿西江右岸布置，大堤基本利用原堤身斷面，爭取達到較高的原堤身利用率，盡量避免大挖大填和減少新增占地。穿過自來水廠、居民點段，在滿足防洪和交通需求的前提下，盡可能在原有道路的基礎上適當擴寬，盡量做到少拆遷。3．2．2堤身結構設計。本次設計根據大堤沿線實際地形，分段采取不同的堤身斷面進行設計。(1)樁號4+800～6+750段(長1950m)現狀堤頂已填平加寬，堤頂寬度為28m～126m之間，高程與堤頂齊平。該段堤身主要往內側加寬培厚，堤頂總寬26m，主要由8m綠道和18m道路組成，堤頂高程在9．78m～9．54m之間。外江側8m綠道=2m(人行道)+4m(自行車道)+2m人行道。兩側人行道采用紅色防水防滑環保磚鋪設，厚0．06m;中間自行車道采用黑色瀝青路面，厚0．12m;為確保綠道行人安全，在外江設仿木樁護欄，內涌側通過道路花圃進行分隔。內側18m道路由外江至內涌側依次為:中央分隔帶2m+路肩1m+行車道2m×3．5m+行車道2m×3．5m+路肩1m。路基采用0．71m水泥穩定碎石填筑，路面采用改性瀝青混凝土路面，厚0．195m。外江漿砌預制混凝土六角塊護坡，坡比為1∶3，目前質量完好，本次對外江護坡不做處理。內坡1∶2．5，草皮護坡。(2)樁號6+750～9+530段(長2780m)原堤頂為混凝土路面，寬8m，本次設計將其改造為8m綠道，堤頂高程在9．54m～9．23m之間。8m綠道=2m(人行道)+4m(自行車道)+2m人行道。兩側人行道采用紅色防水防滑環保磚鋪設，厚0．06m;中間自行車道采用黑色瀝青路面，厚0．12m;為確保綠道行人安全，在兩側設仿木樁護欄。堤頂路面排水:綠道路面向兩側傾斜，坡度為2%。外江漿砌預制混凝土六角塊護坡，坡比為1∶3，目前質量完好，本次對外江護坡不做處理。內坡1∶2．5，草皮護坡;在4m高程處設有反壓平臺，寬18m，兼作道路路面。該段道路設計路面橫斷面均為:18m=1m(路肩)+2×3．5m(機動車道)+2m(中央分隔帶)+2×3．5m(機動車道)+1m(路肩)。路基采用0．71m水泥穩定碎石填筑，路面采用改性瀝青混凝土路面，厚0．195m。為減少新填堤身占用內河涌，本次擬在內涌側采用U型混凝土板樁進行支護，樁長15m。為減小地基沉降變形，本次擬采用φ500水泥攪拌樁對道路路基進行地基處理，單根樁平均樁長20m，樁間距1m×1m，梅花型布置。(3)樁號9+530～9+800段(長270m)往內側加寬培厚，設計堤頂總寬26m，主要由8m綠道和18m道路組成，堤頂高程在9．23m～9．20m之間。外江側8m綠道=2m(人行道)+4m(自行車道)+2m人行道。兩側人行道采用紅色防水防滑環保磚鋪設，厚0．06m;中間自行車道采用黑色瀝青路面，厚0．12m;為確保綠道行人安全，在外江設仿木樁護欄，內涌側通過道路花圃進行分隔。內側18m道路由外江至內涌側依次為:2m(中央分隔帶)+1m(路肩)+2×3．5m(行車道)+2×3．5m(行車道)+1m(路肩)。路基采用0．71m水泥穩定碎石填筑，路面采用改性瀝青混凝土路面，厚0．195m。為減小地基沉降變形，本次擬采用φ500水泥攪拌樁對道路路基進行地基處理，單根樁平均樁長20m，樁間距1m×1m，梅花型布置。外江采用漿砌預制混凝土六角塊護坡，坡比為1∶3，目前質量完好，本次對外江護坡不做處理。內坡1∶2．5，在4m高程處設有反壓平臺，寬8m，草皮護坡。(4)樁號9+800～10+680(長880m)段往外江側加寬培厚，設計堤頂總寬18m，堤頂高程在9．20m～9．10m之間。堤頂道路由外江至內涌側依次為:2m(人行道)+2×3．5(行車道)+2×3．5(行車道)+2m(人行道)。路基采用0．71m水泥穩定碎石填筑，路面采用改性瀝青混凝土路面，厚0．195m。兩側人行道采用紅色防水防滑環保磚鋪設，厚0．06m，為確保行車安全，在外江和內涌側均設波形梁護欄。樁號9+800～10+350和樁號10+530～10+650段由于堤頂與現有地面高差較大，為減少占地，在樁號9+800～10+350、10+530～10+650段外江側設C20混凝土重力式擋土墻，墻高3．2m，墻頂寬0．4m，底板寬2．6m，墻前垂直、墻后1∶0．5，底板厚度均為0．4m。(5)樁號10+680～11+330(長650m)段往外江側加寬培厚，設計堤頂總寬18m～27m，堤頂為18m～27m寬道路，堤頂高程在9．13m～9．02m之間。樁號10+680～11+110段堤頂道路由外江至內涌側依次為:20m=2m(人行道)+2×3．5m(行車道)+2m(花圃)+2×3．5m(行車道)+2m(人行道);樁號11+110～11+330段堤頂道路由外江至內涌側依次為:27m=2m(人行道)+3×3．5m(行車道)+2m(花圃)+3×3．5m(行車道)+2m(人行道)。路基采用0．71m水泥穩定碎石填筑，路面采用改性瀝青混凝土路面，厚0．195m。兩側人行道采用紅色防水防滑環保磚鋪設，厚0．06m;為確保行人安全，在外江和內涌側均設波形梁護欄。3．3堤頂結構設計。根據《堤防工程設計規范》(GB50286－2013)規定，堤頂寬度應根據防汛、管理、施工、構造及其他要求確定。2級堤防堤頂寬度不宜小于6m［1］。(1)樁號4+800～6+750段、樁號9+530～9+800段堤頂共26m，由外江到內側依次為:8m綠道+18m道路，具體見圖1。其中，8m(綠道)=2m(人行道)+4m(自行車道)+2m(人行道)。兩側人行道采用紅色防水防滑環保磚鋪設，厚0．06m;中間自行車道采用黑色瀝青路面，厚0．12m;為確保綠道行人安全，在外江設仿木樁護欄，內涌側通過道路花圃進行分隔。圖1樁號4+800～6+750、9+530～9+800段堤頂結構圖(2)樁號6+750～9+530段原堤頂為混凝土路面，寬8m，本次設計將其改造為8m綠道，具體見圖2。8m(綠道)=2m(人行道)+4m(自行車道)+2m(人行道)。兩側人行道采用紅色防水防滑環保磚鋪設，厚0．06m;中間自行車道采用黑色瀝青路面，厚0．12m;為確保綠道行人安全，在兩側設仿木樁護欄。堤頂路面排水:綠道路面向兩側傾斜，坡度為2%。圖2樁號6+750～9+530段堤頂結構圖(3)樁號9+800～11+330段堤頂為18m～27m寬道路，見圖3，圖中所示為18m寬堤頂道路。圖3樁號9+800～11+330段堤頂結構圖3．4堤身加固措施針對西江大堤(樁號4+800～11+330堤段)，由于沿線堤基大部分位于淤泥層上，其壓縮性大，抗剪強度低，內摩擦角小，對堤身安全存在一定的威脅，為此，決定對堤身采用在加高培厚措施進行處理。并嚴格按照要求，進行開挖、回填以及碾壓，以達到挖填平衡的要求。同時還應實施相應的防護加固措施，尤其是對于疏松土壤，要及時的進行處理，以避免長時間裸露在外。此外，對于開挖后的土料，應及時的進行清除，若不能未及時進行處理，應在其周圍設置擋土地，以避免發生水土流失，保證堤防加固施工活動順利進行［2］。此外，堤防加固還需做好預防白蟻打洞，損壞堤防。一旦發現堤防上出現蟻穴，及時采用藥物或火燒的方式消滅。最后，在西江大堤附近，要做好養殖戶禁止養殖泥鰍、小龍蝦、螃蟹等水生物的工作，以防止這些水生物給大堤帶來威脅。

4結語

堤防是防止水肆意橫流的防護工程，這些水利建筑工程不能疏忽大意，否則一旦洪水來襲，將會帶來巨大的災難。為此，本文以鶴山市西江大堤為例，對大堤存在的問題進行分析，并針對該問題提出了加固設計方案，通過對西江大堤(樁號4+800～11+330堤段)干堤加固培厚，能有效的解決本地區威脅最大的洪、澇等自然災害，并可抵御50a一遇洪水、臺風暴雨的侵襲，從而有效地發揮防洪作用。同時，工程采用合適的堤防加固技術，不會產生新的污染源，這能有效消除工程對當地生態環境的不利影響。而大幅擴寬現有道路寬度，不僅能改善當地的交通出行，修復生態環境，還能有效發揮城市防洪與美化大堤周邊環境的雙重作用。

參考文獻

［1］沈忠．錢偉文．上海某海塘達標設計探索［J］．中國港口，2020(06)．

［2］敖翔．提防加固工程施工水土保持技術研究［J］．綠色環保建材，2018(07)．

作者:謝嘉文 單位:江門市科禹水利規劃設計咨詢有限公司