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計淺議要點

□王大川 □羅 濤 □曹 偉 □李國強（黃河勘測規(guī)劃設計有限公司）

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)代化鐵路客運樞紐——廣州新客站周圍，工程的建設將為廣州亞運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)，在建設前為農(nóng)村排灌標準，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，不適應城市建設發(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備陳舊、外觀破舊、無法實現(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)蓄涌容進行擴大，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，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為：設計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)的排澇標準，最終達到20a一遇24h暴雨一天排干不受災的排澇標準，更好地發(fā)揮治澇工程在防洪、排澇、生態(tài)、航運、景觀上的綜合效益，為該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展作出貢獻。

2 工程的建設內(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準按使鐘村澇區(qū)達到20a一遇24h設計暴雨1d排完不成災的排澇標準，相應河涌堤防按20 a一遇防洪標準設計，根據(jù)《城市防洪工程設計規(guī)范》（CJJ50-92）的規(guī)定，河涌工程等別為Ⅳ等，相應主要建筑物級別為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號水閘設計閘寬為5m，最大過閘流量為23.50 m3/s；幸福涌水閘設計閘寬為10m，最大過閘流量為56.70m3/s；新客站1號水閘設計閘寬為10m，最大過閘流量為42.90m3/s；新客站3號泵站設計排澇流量為6m3/s（與3號水閘結(jié)合布置，為泵閘結(jié)合工程）。

3 設計難點

3.1 鐘村鎮(zhèn)地區(qū)水系發(fā)達，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)度運行方式和統(tǒng)籌的總體布局，排澇系統(tǒng)復雜，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)地基基礎基本上是淤泥基礎，而且?guī)缀跞€分布，且厚度不等。淤泥質(zhì)軟土的抗剪強度低、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，而且一旦破壞修復難度很大。根據(jù)工程特點、結(jié)合工程布置，如何選用合適的生態(tài)材料以達到減小工程本身對周邊環(huán)境的影響，實現(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，往往設計的體型高大、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計建筑物外觀，以實現(xiàn)排澇擋潮和景觀功能統(tǒng)一的難度較大。

4 工程設計要點

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雜的排澇系統(tǒng)。經(jīng)過調(diào)蓄計算結(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)度運用要求的時候啟用水閘群，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，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。河涌的斷面設計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，同時投資相對較低，使本工程建設成為集排澇、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)度運用，保證新客站地區(qū)的排澇安全和水環(huán)境運用等要求。

水閘泵站工程的設計注重景觀因素。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與周邊環(huán)境相融合。

工程區(qū)內(nèi)地基基礎基本上是淤泥基礎，而且?guī)缀跞€分布，且厚度不等。淤泥質(zhì)軟土具有抗剪強度低、壓縮性高、滲透系數(shù)小、承載力低和觸變性、流變性的特點，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號水閘工程基礎采用水泥攪拌樁；新客站3號水閘和幸福涌水閘的基礎采用換填水泥土法。

5 工程設計亮點

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

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、自排與強排相結(jié)合的完善排澇體系，減少強排工程數(shù)量，節(jié)約了工程投資和運行成本。

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行調(diào)蓄。當外江潮水位高于內(nèi)河涌水位時，自流排澇；當外江水位較高時，利用泵站工程強行排澇。本次設計將鐘村鎮(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)學模型法”計算河涌水面線，從而最終確定本工程的排澇規(guī)模。

三是河涌的斷面設計以盡量維持河流原有的自然狀態(tài)為原則，實現(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，同時投資相對較低，使本工程建設成為集排澇、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)能及可再生的設計理念，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能力，同時能適應地基不均勻變形。

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和獨特的嶺南風情特色。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，實現(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。