虹橋交通樞紐周邊水系綜合整治工程研究設(shè)計

許 智 泓

(1.中船第九設(shè)計研究院工程有限公司,上海 200063; 2.上海海洋工程和船廠水工特種工程技術(shù)研究中心,上海 200063)

近年來隨著國民對生活質(zhì)量要求的不斷提高，城市生態(tài)水系的綜合整治越來越受到關(guān)注。在近一段時間內(nèi)，相繼推出一大批水系整治項目，虹橋交通樞紐周邊水系(蟠龍港、北橫涇、華漕港)整治工程就是其中最具代表性項目之一。

本次整治工程包括蟠龍港、北橫涇和華漕港三條河道，位于閔行區(qū)華漕鎮(zhèn)，屬虹橋交通樞紐地區(qū)水利規(guī)劃范圍內(nèi)。虹橋綜合交通樞紐地跨長寧區(qū)西部地區(qū)和閔行華漕鎮(zhèn)東部地區(qū)，是上海繼洋山深水港后的一項重大市政工程，也是迄今為止世界上最復(fù)雜的一個綜合交通樞紐。其建設(shè)規(guī)劃目標(biāo)是建成高速鐵路、城際和城市軌道交通、公共汽車、出租車及航空港緊密銜接的國際一流的現(xiàn)代化大型綜合交通樞紐。規(guī)劃功能定位是利用樞紐優(yōu)勢，適度發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，更好地服務(wù)長三角、服務(wù)長江流域、服務(wù)全國。

1 工程概況

1.1 水文

本工程在行政區(qū)劃上屬于閔行區(qū)，同時本工程又位于水利控制片淀北片內(nèi)，河道除澇最高水位為+3.80 m，突擊預(yù)降水位+2.00 m。本次河道設(shè)計控制高水位取+3.80 m，常水位約+2.50 m～+2.80 m，設(shè)計低水位取+2.00 m。

1.2 工程規(guī)模

本次水系改造工程的范圍見表1。

表1 水系工程范圍表

本次河道整治工程內(nèi)容包括河道護岸、疏浚、綠化工程、防汛通道等。河道斷面按虹橋樞紐地區(qū)水系規(guī)劃的相關(guān)要求進行設(shè)計，設(shè)計斷面不小于規(guī)劃規(guī)定的河道最小控制斷面。根據(jù)規(guī)劃本次三條整治河道規(guī)劃河口寬度為60 m，規(guī)劃河底高程為-1.00 m，規(guī)劃河底寬度為30 m。

1.3 工程地質(zhì)

擬建場區(qū)淺部素填土一般厚1.4 m～2.0 m，局部較深，主要以灰褐色粉質(zhì)粘土為主；約1.4 m～3.5 m段分布的是第②層褐黃色、灰黃色粉質(zhì)粘土，場區(qū)內(nèi)普遍分布；地表下約3.5 m～終孔16.0 m深度范圍內(nèi)為第③層，④層灰色淤泥質(zhì)粘性土層，其中大部分地段在第③層土中約5 m～8 m段或其底部分布有③t層灰色砂質(zhì)粉土透鏡體，該層透鏡體呈松散狀，屬輕微液化土層。

2 工程布置及主要建筑物

2.1 主要建筑物設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

1)工程等級：本次整治河段周邊區(qū)域人口相對比較集中，經(jīng)濟發(fā)達，且為通航河道。按SL 252—2000水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)條款規(guī)定：河道整治定為Ⅲ等工程，主要建筑物屬3級水工建筑物。

2)除澇標(biāo)準(zhǔn)：本次整治河段位于閔行區(qū)虹橋交通樞紐周邊水系內(nèi)，根據(jù)上海市防汛手冊，淀北片排水標(biāo)準(zhǔn)采用1963年型雨型，相當(dāng)于二十年一遇的最大24 h面雨量192.9 mm。規(guī)劃除澇標(biāo)準(zhǔn)下除澇最高水位+3.80 m，相應(yīng)防汛標(biāo)高為+4.50。

3)抗震標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 18306—2001中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖，本工程區(qū)處于地震動峰值加速度0.1g區(qū)(相當(dāng)于原地震基本烈度為7度)。

2.2 工程總體布置

本次設(shè)計所確定的河道走向與平面布置均按滿足水利規(guī)劃的水系布局。本次河道均為航道，為防止船行波對護岸沖刷，本次河道大部分采用半直立式擋墻結(jié)構(gòu)。同時為結(jié)合景觀文化建設(shè)，在北翟路附近設(shè)計了親水平臺以方便游人觀賞。

本工程蟠龍港北接北橫涇水閘，南到北翟路。由于考慮河道與水閘有效結(jié)合，出閘水流平緩，減少水流對兩岸的沖刷，故水閘周邊的河道岸線轉(zhuǎn)彎圓順，河口寬度由小逐漸變大。

2.3 河道斷面設(shè)計

2.3.1 設(shè)計原則

1)河道斷面及護岸結(jié)構(gòu)應(yīng)符合規(guī)劃要求；

2)河道斷面滿足規(guī)劃過水?dāng)嗝婷娣e和蓄水面積；

3)護岸結(jié)構(gòu)滿足穩(wěn)定、安全要求，施工方便，經(jīng)濟合理；

4)護岸結(jié)構(gòu)體現(xiàn)自然，滿足景觀和親水需要。

2.3.2 河道斷面型式

根據(jù)河道工程總體布置原則及規(guī)劃斷面要求，在滿足規(guī)劃河口寬度的基礎(chǔ)上，考慮沿岸實際地形、兩岸建筑物、工程目標(biāo)，以及河道的功能，特別是防洪、排澇、景觀、通航等功能，確定河道斷面型式。具體考慮如下：

設(shè)計常水位2.50 m～2.80 m，設(shè)計高水位3.80 m，設(shè)計低水位為2.0 m。由于3條河道均有通航要求，故在船行波影響范圍內(nèi)重點防護。重點防護段內(nèi)采用半直立式擋墻或護面結(jié)構(gòu)抗沖刷。在重點防護段以上采用草皮護坡,以增加護坡的生態(tài)性和親水性,節(jié)省造價,土坡的防洪高程滿足4.50 m標(biāo)高要求。

根據(jù)上述分析，設(shè)計考慮如下三種河道護岸結(jié)構(gòu)型式。方案一為漿砌塊石擋墻護岸，從河底放坡至+2.40 m，設(shè)置平段及直立式擋墻，墻頂標(biāo)高為+3.50 m，墻后設(shè)緩坡至地面標(biāo)高見圖1。方案二為高強嵌鎖塊擋墻結(jié)構(gòu)，從河底放坡至標(biāo)高+2.40 m，設(shè)置直立式擋墻，墻頂標(biāo)高為+3.50，再以1∶2.00放坡至河岸標(biāo)高見圖2。方案三為綠化混凝土護面斜坡式結(jié)構(gòu)，在河底以1∶3.0放坡至標(biāo)高+1.50，設(shè)置400×500鋼混凝土導(dǎo)梁，再以1∶2.5放坡至河岸標(biāo)高，在標(biāo)高+1.50至標(biāo)高+3.50之間，設(shè)置綠化混凝土護面結(jié)構(gòu),見圖3。

本工程三個方案結(jié)構(gòu)形式比較如表2所示。

表2 護岸結(jié)構(gòu)方案比較一覽表

本工程三個方案結(jié)構(gòu)形式均是可行的。其中方案三雖景觀、生態(tài)優(yōu)于方案一和方案二，但是綠化混凝土中的綠化成活率較低；植物根莖在未深入綠化混凝土以下的土層時，將影響綠化混凝土的抗沖刷能力；并且綠化混凝土在市場上供應(yīng)的規(guī)模不是很大；另外，根據(jù)設(shè)計了解，綠化混凝土有時會出現(xiàn)在無外力作用下自行碎裂的現(xiàn)象，同時為保證工程能實現(xiàn)干施工，圍堰措施費會比方案一、方案二要大，故本工程不采用方案三。方案一及方案二均為半直立式擋墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式較類似。半直立式擋墻結(jié)構(gòu)過水?dāng)嗝娲?，施工在水利工程中也比較成熟，北翟路以南蟠龍港、北橫涇和華漕港三條河道護岸也采用的是半直立擋墻的結(jié)構(gòu)型式。為了使河道的整體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，使河道外觀及結(jié)構(gòu)有延續(xù)性，考慮到斷面造價，本工程主要采用方案一漿砌塊石擋墻方案。

2.3.3 護岸計算

邊坡整體穩(wěn)定驗算。

邊坡整體穩(wěn)定計算方法采用瑞典條分法，按圓弧滑動面計算。計算工況選擇設(shè)計低水位組合和特殊(地震)組合。計算結(jié)果如表3所示。

表3 河道邊坡整體穩(wěn)定計算成果表

綜上，護岸整體穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

2.4 疏浚工程

本工程全線按規(guī)劃實施，在兩岸護岸工程完成后，需對規(guī)劃河道按設(shè)計斷面進行開挖、疏拓，疏浚的坡度約為1∶3.5。設(shè)計在滿足規(guī)劃過水?dāng)嗝娴那疤嵯?，根?jù)河道周邊環(huán)境，進行河道斷面設(shè)計，保證岸線平順連接。

2.5 綠化景觀工程

設(shè)計中強調(diào)生態(tài)理念，因地制宜地選擇優(yōu)化鄉(xiāng)土樹種和水生濕地植物，通過水文循環(huán)、氣候系統(tǒng)、食物鏈和能量交換來實現(xiàn)對水體的凈化，達到近期與遠期綠化效果的結(jié)合。過程中應(yīng)該盡可能地保留河岸周邊原有的高大喬木，并將其融入新的景觀河道中。

3 結(jié)語

虹橋交通樞紐周邊水系整治工程是上海內(nèi)河建設(shè)史上綜合性較強、功能較齊全并具有代表性的工程項目之一，具有航運、防洪排澇、水資源調(diào)度、景觀和環(huán)保等綜合效益。

雖然河道總長度較短，但集中了長江江南水網(wǎng)地區(qū)城市段河道的所有特點，突出了河道的景觀性、護岸的親水性，覆蓋了航道、防汛通道、生態(tài)綠化等內(nèi)容，在研究設(shè)計中取得了許多技術(shù)創(chuàng)新和有益的經(jīng)驗，可以為江南地區(qū)同類工程所借鑒。