鶴山市西江大堤加固處理工程設計

楊婷婷

(江門市科禹水利規(guī)劃設計咨詢有限公司，廣東 江門 529000)

1 引言

堤防是防止洪水泛濫的重要工程措施，對保障當?shù)鼐用竦纳?、財產安全具有十分重要的意義[1-2]。我國在早些年就已經修建了大量的堤防工程以保障民生，但限于當時的經濟、科技水平較低，造成工程建設質量較低，導致堤防工程已經難以適應當前的防洪需求[3-4]。針對這種情況，進行堤防加固處理是十分必要的。國家在快速的發(fā)展過程中，對生態(tài)環(huán)境、宜居環(huán)境建設已經十分重視，堤防加固已經不能僅限于防洪，更應當和當?shù)厣鷳B(tài)、景觀建設相結合[5-6]。

2 工程概況

西江大堤是鶴山市的重要堤圍，保護大量人口和基礎設施。西江大堤自建成以來，堤身險工隱患很多，主要為古勞墟上下的榕樹帶枯根和墓穴造成的空洞；還有干堤外坡坐灣迎流頂沖，如十八丈；內臨深潭，兩水夾一堤等，導致歷史上多次出現(xiàn)較大的洪澇災害。如1915年、1924年、1949年，西江大堤堤圍全部潰決，堤圍區(qū)內一片汪洋，損失慘重。

3 堤防現(xiàn)狀

現(xiàn)狀堤防存在的主要問題如下：

(1)堤基軟弱，沉降量較大?，F(xiàn)狀堤防于2004年完成加固，堤基土層為淤泥質土且厚度較大，沉降量較大。原設計堤頂高程為9.81 m～9.42 m之間；根據(jù)實測地形，現(xiàn)狀堤頂高程9.56 m～8.64 m之間，堤頂范圍沉降量普遍在0.25 m～0.78 m之間；原設計反壓平臺高程為2.50 m，現(xiàn)狀為1.79 m～2.49 m之間，普遍下沉0.40 m左右。

(2)堤頂高程不足?，F(xiàn)按西江50 a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9.78 m～9.02 m之間；現(xiàn)狀堤頂高程由于堤身沉降影響，普遍在9.56 m～8.64 m之間，現(xiàn)狀大堤部分堤頂高程不足，堤頂最大需加高0.73 m。

(3)現(xiàn)有堤頂?shù)缆份^窄，無法滿足日益增長的交通需求現(xiàn)有西江大堤堤頂8 m，為混凝土路面，兼作X537縣道，是通往古勞鎮(zhèn)中心和古勞水鄉(xiāng)的主要通道，也是鶴山市通往高明區(qū)主要的跨境道路。隨著古勞鎮(zhèn)社會經濟的快速發(fā)展，古勞水鄉(xiāng)旅游業(yè)的蓬勃興起，途經西江大堤的交通量大幅增加，現(xiàn)有的堤頂路面8 m寬已逐漸無法滿足當?shù)氐男枰?，并成為制約古勞鎮(zhèn)經濟社會快速發(fā)展的重要因素。

4 加固處理措施研究

4.1 堤線方案比選

鶴山市西江大堤(樁號6+720～9+600)段大堤主要為梯形斷面的均質土堤，堤頂高程8.64 m～9.56 m之間，堤頂寬8 m，為C25混凝土路面；迎水側堤坡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；背水側堤坡采用草皮護坡，坡比為1∶2.5，在6.50 m高程處設有一級反壓平臺，寬3 m；在2.50 m高程處設有二級反壓平臺，頂寬9.20 m～15.30 m之間，主要用粗砂填筑而成，外露面干砌石護面，厚0.50 m。項目地處飲用水源一級保護區(qū)，該道路為過境公路，根據(jù)工程現(xiàn)狀和各方面要求，提出三個方案進行比選，具體如下：

方案一：道路路線布置在舊堤頂，見圖1。即該段堤頂寬度由原來的8 m擴寬至20 m作為堤頂，兼作道路路面，堤頂高程在9.54 m～9.22 m之間。外坡不做處理，仍為預制六角塊護坡；內坡1∶2.5，草皮護坡，并在2.50 m高程處設3 m寬反壓平臺；保留現(xiàn)有2.50 m高程處反壓平臺。為減少堤身占用內河涌，本次擬在反壓平臺內涌側采用U型混凝土板樁進行支護。為減小地基沉降變形帶來的影響，采用φ500水泥攪拌樁對新填堤進行地基處理。效果圖見圖2。

圖1 方案一、方案二道路線路平面示意圖

圖2 方案一效果圖

方案二：道路路線布置在內坡側反壓平臺，見圖1。即將原有8 m堤頂改造成集綠化景觀帶、休閑、觀光一體的城市綠道，本次規(guī)劃綠道斷面8 m=2 m(人行道)+4 m(自行車道)+2 m人行道，堤頂高程在9.54 m～9.22 m之間。外坡不做處理，仍為預制六角塊護坡；內坡1∶2.5，草皮護坡，并在4 m高程處設18 m寬反壓平臺，兼做交通道路。為減少堤身占用內河涌，本次擬在反壓平臺內涌側采用U型混凝土板樁進行支護。為減小地基沉降變形帶來的影響，本次擬采用φ500水泥攪拌樁對新填堤進行地基處理。具體見附圖3。

圖3 方案二效果圖

方案三：道路路線根據(jù)現(xiàn)有地形按左、右車行道分離分別布置在堤頂和內坡側反壓平臺，其中，左線車行道為西行道路，布置在現(xiàn)有大堤堤頂，走向與原堤頂?shù)缆芬恢?；右線車行道為東行道路，利用現(xiàn)有大堤內側反壓平臺進行布置，道路走向與原堤線平行，具體見圖4。

左線道路布置在原大堤堤頂，現(xiàn)狀為混凝土路面，寬8 m，本次設計將其改造為2.50 m人行道(含設施帶)+7.50 m單向行車道，堤頂高程在10.09 m～9.39 m之間。7.50 m單向道路=0.25 m(路肩)+(2×3.50 m)(機動車道)+0.25 m(路肩)。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，外江護坡不做處理。內坡1∶2.5，草皮護坡。

圖4 方案三道路線路平面示意圖

圖5 方案三效果圖

從安全、投資、技術、占地、景觀等5個方面對三個方案進行對比分析，見表1。

表1 堤線方案比選

綜上所述，方案三在經濟、占地、環(huán)境景觀方面均優(yōu)于方案一和方案二，而方案二則在技術、安全方面優(yōu)于方案三和方案一，但方案三可以通過對堤身充填灌漿提高現(xiàn)狀堤身的密實度、限制重車和載有危化品的車輛等措施來彌補其在沉降和安全方面的缺陷。因此，本次初步設計推薦采用方案三，即西江大堤管理所(樁號6+720)～北控新水廠(樁號9+600)段道路路線根據(jù)現(xiàn)有地形按左、右車行道分離分別布置在堤頂和內坡側反壓平臺。

4.2 堤頂結構設計

(1)樁號4+800～6+720段堤頂共1920 m，堤頂寬度27 m～28.50 m。由外江到內側依次為：3 m(人行道)+7.50 m(左線車行道)+6 m～7.50 m(中間帶)+7.50 m(右線車行道)+3 m(人行道)=27 m～28.50 m(道路寬度)，具體如圖6。兩側人行道采用機壓環(huán)保磚鋪設，厚0.06 m；路基采用0.55 m厚水泥穩(wěn)定碎石填筑，路面采用瀝青混凝土路面，厚0.18 m。為確保行人安全，在人行道兩側設仿木樁護欄；左、右線車行道通過中間綠化帶進行分隔。堤頂路面排水：堤頂左線路面向外江側傾斜，右線路面向內側傾斜，坡度為2%。

圖6 樁號4+800～6+720段堤頂斷面圖

(2)樁號6+720～9+600段原堤頂為混凝土路面，寬8 m，本次設計在現(xiàn)有堤頂?shù)幕A上往外江側擴寬至10 m，具體見圖7。10 m=2.50 m(人行道)+7.50 m(左線車行道)。兩側人行道采用機壓環(huán)保磚鋪設，厚0.06 m；路基采用0.55 m厚水泥穩(wěn)定碎石填筑，路面采用瀝青混凝土路面，厚0.18 m。為確保行人安全，在人行道外江側設仿木樁護欄；左線車行道內側設波浪防撞欄。堤頂路面排水：堤頂路面向內側傾斜，坡度為2%。

圖7 樁號6+720～9+600段堤頂斷面圖

(3)考慮附近有天后廟、望江亭等文物古跡，為便于觀光旅游，在樁號9+600～9+760段左線車行道內側增設一排停車位，即本次設計在現(xiàn)有堤頂?shù)缆返幕A上往內側擴寬至23.50 m。3 m～5.80 m(人行道)+2.50 m(停車位)+7.50 m(車行道)+7.50 m(車行道)+3 m(人行道)=23.50 m～26.30 m(道路寬度)，具體見圖8。

圖8 樁號9+600～9+760段堤頂斷面圖

(4)樁號9+760～11+330段原堤頂為混凝土路面，寬8 m，本次設計在現(xiàn)有堤頂?shù)幕A上往外江擴寬至21 m，具體見圖9。兩側人行道采用機壓環(huán)保磚鋪設，厚0.06 m；路基采用0.55 m厚水泥穩(wěn)定碎石填筑，路面采用瀝青混凝土路面，厚0.18 m。為確保行人安全，在人行道兩側設仿木樁護欄。堤頂路面排水：堤頂路面由道路中心線往兩側傾斜，坡度為2%。

圖9 樁號9+760～11+330段堤頂斷面圖

4.3 堤身結構設計

根據(jù)大堤堤頂路面的不同型式，結合沿線實際地形，分段采取不同的堤身斷面進行設計：

(1)樁號4+800～6+720段(長1920 m)為斜坡式均質土堤。內側現(xiàn)狀堤頂已填平加寬，堤頂寬度為28 m～126 m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27 m～28.50 m，堤頂高程在10.13 m～9.50 m之間。由外江到內側依次為：3 m(人行道)+7.50 m(左線車行道)+6 m～9 m(中間帶)+7.50 m(右線車行道)+3 m(人行道)=27 m～28.50 m(道路寬度)。兩側人行道采用機壓環(huán)保磚鋪設，厚0.06 m。路面采用瀝青混凝土路面，厚0.18 m，路基采用0.55 m厚水泥穩(wěn)定碎石填筑。為確保行人安全，在人行道兩側設仿木樁護欄；左、右線車行道通過中間綠化帶進行分隔。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，對外江護坡不做處理。內坡1∶2.5，保留現(xiàn)有草皮護坡。見圖10。

圖10 樁號9+760～11+330段堤頂效果圖

(2)樁號6+720～9+600段(長2880 m)為斜坡式均質土堤，現(xiàn)狀堤頂為混凝土路面，寬8 m，本次設計在現(xiàn)有堤頂?shù)幕A上往外江側擴寬至10 m。10 m=2.50 m(人行道)+7.50 m左線車行道，堤頂高程在10.09 m～9.39 m之間。由于堤頂加高培厚，該堤段堤頂需在外江設有C20素砼重力式擋土墻，墻高1 m～3 m，頂寬0.50 m，墻前坡度為1∶0.15，墻后坡度為1∶0.35，墻頂外江側設有仿木護欄。堤頂內側設C20素砼重力式擋土墻，墻高1 m～1.50 m，頂寬0.40 m，墻前垂直，墻后坡度為1∶0.5，墻頂設波紋防撞欄。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，對外江護坡不做處理?，F(xiàn)狀內堤坡采用草皮護坡，坡比為1∶2.5，在6.50 m高程處設有一級反壓平臺，寬3 m；在2.50 m高程處設有二級反壓平臺，頂寬8 m。利用現(xiàn)有2.50 m高程處反壓平臺加高至3.00 m高程并改造為右線車行道和人行道，共寬11.50 m。由堤身到內河涌依次為：堤腳排水溝+7.50 m(左線車行道)+4 m(人行道)+內涌側U型混凝土板樁。

圖11 樁號6+720～9+600段堤頂效果圖

(3)樁號9+600～9+760段(長160 m)為斜坡式均質土堤?？紤]附近有天后廟、望江亭等文物古跡，為便于觀光旅游，在樁號9+600～9+760段左線車行道內側增設一排停車位，即本次設計在現(xiàn)有堤頂?shù)缆返幕A上往內側擴寬至23.50 m，堤頂高程在9.39 m～9.10 m之間。3.00 m(人行道)+2.50 m(停車位)+7.50 m(車行道)+7.50 m(車行道)+3 m(人行道)=23.50 m(道路寬度)，路面采用瀝青混凝土路面，厚0.18 m。堤頂高程在9.23 m～9.20 m之間。由于堤頂加高培厚，該堤段堤頂需在內外側設有C20素砼重力式擋土墻，墻高1 m，頂寬0.40 m，墻前垂直，墻后坡度為1∶0.5，墻頂設仿木護欄。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，對外江護坡不做處理。內堤坡采用草皮護坡，坡比為1∶2.5。

(4)樁號9+760～11+330段為外江直墻式均質土堤。原堤頂為混凝土路面，寬8 m，本次設計在現(xiàn)有堤頂?shù)幕A上

往外江擴寬至21 m，堤頂高程在9.33 m～9.06 m之間，效果見圖12。由于堤頂加高培厚，該堤段堤頂需在外江設有C20素砼重力式擋土墻，墻高1 m～4.50 m，頂寬0.50 m，墻前坡度為1∶0.15，墻后坡度為1∶0.35，墻頂外江側設有仿木護欄。其中樁號9+790～9+870、10+035～10+350、10+450～10+650、10+829～10+960共長726 m，堤段外江擋墻采用水泥攪拌樁進行地基處理，樁長10 m～20 m，樁距1 m×1 m，梅花型布置。堤頂內側設C20素砼重力式擋土墻，墻高1 m～1.50 m，頂寬0.40 m，墻前垂直，墻后坡度為1∶0.5，墻頂設仿木護欄。見圖12。

圖12 樁號9+760～11+330段大堤效果圖

5 結論

(1)西江大堤兼具防洪和交通重任，對鶴山市經濟、社會發(fā)展具有十分重要的意義，大堤在使用過程中出現(xiàn)了不同程度的沉降、堤高不足、道路擁堵等問題，已經嚴重影響到當?shù)亟洕陌l(fā)展。

(2)選取3種方案進行堤線比選，方案三可充分利用現(xiàn)狀堤防，占地面積小，工程投資低，具有良好的景觀效果。

(3)根據(jù)不同樁號現(xiàn)狀提出了5種堤頂結構和5種堤身結構，利用攪拌樁等加固措施可緩解西江大堤軟土厚度大造成的沉降問題，同時設計步道和加寬道路，可有效緩解交通擁堵等問題，亦可為居民提供良好的休閑場地。