新型組合防洪堤在城市防洪工程中的應(yīng)用

周超

（懷化市水利電力勘測設(shè)計研究院 懷化市 418000）

新型組合防洪堤在城市防洪工程中的應(yīng)用

周超

（懷化市水利電力勘測設(shè)計研究院 懷化市 418000）

根據(jù)《懷化市中方縣控制性詳細規(guī)劃》，對荊坪古村潘家祠堂段防洪堤經(jīng)過綜合分析論證后，選取液壓升降翻板門作為該段堤防的堤型。該方案既滿足了荊坪古村防洪安全要求 ,又保證了潘家祠堂的整體美觀和通透性。液壓升降翻板門應(yīng)用在防洪堤上不僅結(jié)構(gòu)簡單，運行方便，平時不擋水時，也可以作為人行道使用。該方案為更好地解決城市防洪工程與城市景觀相結(jié)合提供了新的思路。

城市防洪 城市景觀 液壓升降翻板門 堤防堤型

1 工程概況

懷化市中方縣是一個新生縣，1997年11月，國務(wù)院批準(zhǔn)撤銷懷化地區(qū)，實行市管縣，原懷化市分為鶴城區(qū)和中方縣。中方縣城選址在鴨咀巖至毛田洲村之間，總規(guī)劃面積約為30.92 km2，距懷化市中心僅15 km。根據(jù)中方縣城目前現(xiàn)狀和存在的問題，防洪規(guī)劃將縣城分設(shè)3個保護片，即河西防護片、茅利溪南保護片和茅利溪北保護片。

中方河西防護片堤防共長3.38 km，荊坪古村位于河西防護片范圍內(nèi)。荊坪古村2002年確定為省級文物保護單位，村中另有市級文物保護單位4處，除此之外，荊坪古村尚保留有較為完整的傳統(tǒng)民居群落和其它一些文物古跡。這些歷史建筑與周圍自然環(huán)境融為一體，形成特有的傳統(tǒng)人文環(huán)境。荊坪古村不僅文物古跡眾多，歷史文化底蘊深厚，而且自然景色優(yōu)美，清澈的舞水河環(huán)繞左右，千年古樹婆娑多姿，村中巷道縱橫交錯。

荊坪村區(qū)域地勢較低，有近1/3面積地面現(xiàn)有高程低于209.00 m，且周圍高山環(huán)繞，區(qū)內(nèi)溪流縱橫，易受洪水威脅。項目區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，防洪標(biāo)準(zhǔn)低于10年一遇，部分地段低于5年一遇。河西防護片洪澇災(zāi)害頻繁，導(dǎo)致當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展滯后，城鎮(zhèn)建設(shè)速度緩慢，嚴重制約了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟建設(shè)與發(fā)展。

2 城市防洪和景觀要求

2.1 城市防洪要求

根據(jù)《湖南省中方縣城市防洪工程利用亞行貸款初步設(shè)計報告》，中方縣城市防洪工程的等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級。城市防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，治澇標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇最大24 h暴雨24 h排干。目前河西防護片高程為（205.0～210.00）m，潘家祠堂段(保護區(qū)最低位置)高程為205.00 m，不足10年一遇。河西防護片按照20年一遇洪水設(shè)防，通過堤防超高計算確定該段堤防堤頂高程為211.23 m，即該段按照防洪要求，修建好的堤防堤頂應(yīng)比現(xiàn)有地面高6.23 m。

2.2 城市景觀要求

根據(jù)《懷化中方縣河西片區(qū)控制性詳細規(guī)劃》，中方縣對河西防護片的定位為：以高新職業(yè)培訓(xùn)和教育為主體，兼顧公共實訓(xùn)、高技能培訓(xùn)和科研生產(chǎn)功能、文化服務(wù)功能以及古村觀光度假、休閑旅游為一體的綜合區(qū)。荊坪古村區(qū)公共空間規(guī)劃：保護傳統(tǒng)街巷的構(gòu)成要素和環(huán)境要素。包括傳統(tǒng)居民院落、建筑色彩等，在保證歷史風(fēng)貌完整性的前提下，規(guī)劃改造部分廣場或開放空間，形成古村獨特的空間環(huán)境。

根據(jù)《中方縣城總體規(guī)劃（2010-2020）》，潘氏宗祠屬于文物古跡。 潘氏宗祠座西向東，占地面積1 647.26 m2，建筑面積925.5 m2，始建于明洪武年間，分別于嘉慶六年（1802年），道光十四年，光緒壬午年和民國三十六年進行了4次較大的增補與維修。

潘氏宗祠雄鎮(zhèn)渡口，睥睨舞水，城市規(guī)劃設(shè)計應(yīng)保證原有荊坪古村潘氏宗祠段視野的通透性。 工程建設(shè)前潘氏宗祠段地貌見圖1。

圖1 荊坪古村潘家祠堂段工程前全景圖

3 堤型選擇

荊坪古村潘家祠堂段防洪堤處現(xiàn)有河岸邊線距離潘家祠堂有20 m，該段設(shè)計堤頂高程比現(xiàn)狀地面高6.23 m， 且堤防和潘家祠堂前面規(guī)劃防洪搶險通道，故該段堤型不適合修建土堤，故初步選取鋼筋混凝土扶壁式、漿砌石重力式擋土墻、擋土墻基座+液壓翻板門三種方案進行比選。 以下均以該段堤防長180 m比較論證。

3.1 鋼筋混凝土扶壁式擋墻

鋼筋混凝土扶壁式擋墻，墻高7.2 m，頂部寬度0.5 m，底寬5.0 m。 由于墻后地面高程較低，為了保證擋墻的穩(wěn)定性，混凝土扶壁式擋墻底板厚度為0.8 m，埋入地下1.2 m。經(jīng)過滲流穩(wěn)定分析計算，堤前采用帷幕灌漿垂直防滲的方案進行地基繞滲的處理方案。

該方案優(yōu)點：

（1） 開挖較少，對地基承載力要求不高；

（2） 采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，質(zhì)量易控；

（3） 投資為280.55萬元，投資省，占地小。該方案缺點：防洪堤遮擋視線，通透性差。

3.2 漿砌石重力式擋土墻

漿砌石重力式擋土墻，墻高8.2 m，頂部寬度1.0 m，底寬8.0 m。擋墻基礎(chǔ)應(yīng)進行處理。

該方案優(yōu)點：投資較省，為410.15萬元。該方案缺點：

（1） 防洪堤遮擋視線，通透性差；

（2）開挖大，占地大，對地基承載力要求高；

（3） 采用漿砌石結(jié)構(gòu)，機械化施工差，質(zhì)量不易控制。

3.3 擋土墻基座+液壓翻板門

擋土墻基座高1.8 m，基座寬度滿足液壓翻板門運行要求，寬7.692 m，液壓翻板門采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，翻板門門高4.5 m，經(jīng)過滲流穩(wěn)定分析計算，堤前采用帷幕灌漿垂直防滲的方案進行地基繞滲的處理方案。

該方案優(yōu)點：

（1） 不遮擋視線，通透性好。

（2） 開挖較少，對地基承載力要求不高。

（3） 基座采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，質(zhì)量易控。

該方案缺點：投資較大，為675.55萬元。

4 工程設(shè)計

4.1 平面設(shè)計

河西防護片荊坪古村段K1+938～K2+307段堤防長369.0 m（圖2）。 其中K2+035～K2+215段堤防為擋土墻基礎(chǔ)+液壓翻板門組合防洪墻。

圖2 平面布置

4.2 斷面設(shè)計

荊坪古村段K1+938～K2+307段堤防由于地形條件不適宜修建土堤。該段堤防采取分段設(shè)計，K1+ 938～K2+035段堤防由于位于荊坪古村潘家祠堂的主入口必經(jīng)之地，該段堤防采取漿砌石擋墻方案。漿砌石采取兩面均為直立的堤型，迎水面設(shè)計采用0.3 m鋼筋混凝土防滲面板嵌入漿砌石擋墻。 背水面鉛直，該處可以設(shè)計為荊坪古村的文化長廊，介紹荊坪古村的歷史文化。 斷面詳見圖3。

圖3 擋墻段斷面圖

K2+035～K2+215段堤防位于潘家祠堂古碼頭前，該段應(yīng)保持視野的通透性。該段堤型采用擋土墻基礎(chǔ)+液壓翻板門組合防洪墻。 該段堤軸線沿河岸邊線布置，堤軸線長180 m，翻板閘設(shè)計擋水位即堤防設(shè)計洪水位210.03 m。 液壓翻板閘壩布置于原河道碼頭內(nèi)側(cè)，一共30扇門，每扇寬6m,液壓翻板閘壩擋水長度共180 m。每扇門尺寸為6 m×4.5 m（寬×高）。液壓翻板門基礎(chǔ)采用C20鋼筋混凝土，基礎(chǔ)寬7.692 m，基礎(chǔ)最大高度為1.80 m。 液壓翻板門堤防兩側(cè)為重力式擋墻， 重力式擋墻頂部分別設(shè)置液壓啟閉機房。液壓翻板門設(shè)計見圖4。

漿砌石段基礎(chǔ)砂卵石覆蓋深度較深， 平均約（5～8）m，由于漿砌石斷面滲徑較短，而且堤后第四系層覆蓋厚度較小， 水流在壓力作用下可能會引起堤后地基的滲透破壞，為此需進行垂直防滲設(shè)計，通過地質(zhì)專業(yè)資料， 覆蓋層和砂卵石層滲透系數(shù)數(shù)量級相差在100倍以上，因此可以參照雙層地基進行滲流計算。

圖4 液壓翻板門斷面圖

經(jīng)計算， 漿砌石段堤后透水蓋重計算厚度為3.64 m，大于現(xiàn)有堤后覆蓋層厚度，因此堤后發(fā)生管涌可能性很大，需采取加蓋重或其他工程措施，設(shè)計采用帷幕灌漿垂直防滲的方案進行地基繞滲的處理。

經(jīng)過工程完工后的現(xiàn)場實際檢驗， 開啟一扇門的時間約為2 min，利用2臺啟閉設(shè)備同時啟閉，所有翻板門全部開啟時間約為30 min。 在汛期結(jié)合氣象部門的天氣預(yù)報完全可以滿足防汛要求， 且該方案可靠度較高。

K2+215～K2+307段堤防采用扶壁式擋土墻防洪堤。扶壁式擋土墻具有防滲性能好，施工質(zhì)量有保證，墻本身造價低，經(jīng)濟效益好的優(yōu)點。 防洪墻基礎(chǔ)位于泥質(zhì)砂巖上。 具體見圖5。

5 運行管理

5.1 一般規(guī)定

堤防運行管理部門應(yīng)嚴格按照翻板門操作規(guī)程，定期對翻板門進行檢查、試驗，以保證汛期根據(jù)氣象部門的預(yù)測降雨量，及時將液壓翻板門開啟。

翻板門全關(guān)后，應(yīng)保持自由狀態(tài)，液壓管路中的球閥應(yīng)全開，電磁換向閥和手動換向閥應(yīng)處于中位。

翻板門啟閉前應(yīng)檢查有無雜物卡阻各旋轉(zhuǎn)運動部件，翻板門關(guān)閉后還應(yīng)檢查有無漏水情況。 油泵、液壓元件、管路出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，在未處理前，不允許操作翻板門。

5.2 使用操作

一般情況下采用電動操作方式， 若電動回路出現(xiàn)故障則采用電手動控制。

圖5 防洪墻基礎(chǔ)平面及斷面圖

5.2.1 電動操作

（1） 檢查電手動側(cè)油路的球閥全關(guān)，電動側(cè)油路球閥全開。

（2） 啟動油泵電機，觀察建壓正常。

（3） 待翻板門開啟或關(guān)閉到位后，及時按停止按鈕，并停運油泵再進行管路球閥的關(guān)閉或開啟操作。

5.2.2 電手動操作

（1） 檢查電動側(cè)油路的球閥全關(guān)，電手動側(cè)油路球閥全開。

（2） 啟動油泵電機，觀察建壓正常。

（3）當(dāng)系統(tǒng)壓力達到（16～18）MPa時，操作機械換向閥操作手柄，控制翻板門啟閉，手柄向前推為關(guān)閉翻板門，手柄向后拉為開啟翻板門。

（4） 待翻板門開啟或關(guān)閉到位后，將操作手柄置于中位，關(guān)閉或開啟管路球閥，然后停運油泵。

5.3 注意事項

（1） 液壓控制單元工作環(huán)境要求通風(fēng)良好，油溫控制在65℃以下。

（2） 同一液壓單元的翻板門操作，應(yīng)逐扇進行，不可同時啟動多扇翻板門。

（3） 操作過程中，應(yīng)注意監(jiān)視系統(tǒng)壓力，系統(tǒng)壓力可通過電控柜數(shù)顯表或油箱上的壓力表讀取。

（4） 為了防止回油溢出油箱，禁止在一個液壓單元內(nèi)采用自控方式同時關(guān)閉兩扇及以上翻板門。

（5） 翻板門全開后，應(yīng)及時關(guān)閉接力器開、關(guān)腔操作油管路球閥，保持翻板門處于靜止?fàn)顟B(tài)。

（6） 翻板門全關(guān)后，應(yīng)保持接力器開、關(guān)腔操作油管路球閥全開。

（7） 汛期前應(yīng)定期檢查翻板門、啟閉機是否能夠正常運行，檢查電控系統(tǒng)接線是否正確。

（8） 觀察閘門運行情況，啟閉機油缸活塞桿的同步性，閘門各止水部位，底鉸座是否工作正常，觀察電控系統(tǒng)各項功能的工作性能。

6 結(jié)論及建議

荊坪古村潘家祠堂段防洪堤選取液壓升降翻板門作為該段堤防的堤型。 該方案既滿足了荊坪古村防洪安全要求,又保證了潘家祠堂的整體美觀和通透性。 液壓升降翻板門不僅結(jié)構(gòu)簡單，運行方便，平時不擋水時，也可以作為人行道使用。該方案克服了常規(guī)防洪堤占地多，通透性差的缺點，解決了活動防洪堤安裝費時、費工的問題，為更好地解決城市防洪工程與城市景觀相結(jié)合的問題提供了新的思路。

[1]張智.城鎮(zhèn)防洪與雨洪利用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]李宗健，等.水力自動閘門[M].北京：水利電力出版社，1987.

2016-12-23）

周超（1985-），湖北漢川人，大學(xué)本科，工程師，目前從事水工設(shè)計工作，手機：13487556914，E-mail：zhouchao423@163.com。