渭河岐山縣蔡陽大橋至龔劉大橋段綜合治理工程設(shè)計方案探析

巨莉靜

（岐山縣鳳鳴自來水站，陜西 岐山 722400）

1 工程概況

渭河岐山縣蔡陽大橋至龔劉大橋段綜合治理工程位于寶雞市岐山縣，治理段河道起點為法士特大橋，下游至龔劉大橋處，工程長度為8 km，工程穿越蔡家坡經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，是國家《關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》確定的區(qū)域三級城市，也是未來寶雞大城市的副中心。蔡家坡城市發(fā)展的目標(biāo)是打造“山、塬、水、城”相融合的現(xiàn)代生態(tài)型工業(yè)城市，渭河以南片區(qū)建設(shè)以汽車產(chǎn)業(yè)為主體的汽車工業(yè)園，在渭河以北片區(qū)建設(shè)以行政、文化教育、居住、物流和商務(wù)為主的綜合區(qū)。通過對渭河進(jìn)行綜合整治，將在城市之心形成以蘆葦蕩景觀為特色的生態(tài)水面景觀工程；在渭河、石頭河、麥李河交匯處建設(shè)千畝人工湖和生態(tài)居住區(qū)；大力實施秦嶺北麓坡面、蔡家坡北坡坡面和沿高速公路、隴海鐵路以及城區(qū)主干道路綠化帶建設(shè)，著力打造“水在城中、城在林中”的生態(tài)新城。

2 地形地貌

工程區(qū)位于渭河河道內(nèi)，地貌單元為渭河河漫灘，渭河呈東西向分布，各支流以SW 向匯入渭河，漫灘及一級階地開闊，局部為二、三級階地。一級階地寬度達(dá)2.6 km～4 km，地形西南高北東低，河床部位地面高程467 m～494 m，一、二、三級階地分布廣泛，四、五級階地階面平整開闊。渭河南岸高階地后緣為秦嶺北麓。與本工程相關(guān)的地貌單元為渭河河漫及兩岸的一級階地。

3 設(shè)計方案

將水面工程建設(shè)與渭河十里蘆葦蕩綠色景觀長廊工程建設(shè)相結(jié)合，通過在河道內(nèi)修建蓄水工程，形成8 km 的水面景觀，從而提升河道景觀，改善河道生態(tài)環(huán)境，滿足兩岸居民及游人親水近水的愿望，促進(jìn)蔡家坡經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的招商引資及經(jīng)濟發(fā)展。

3.1 工程規(guī)模

本次初步設(shè)計階段在治理段河道內(nèi)修建2 座橡膠壩、1 座液壓壩，其中1#壩壩長288 m，壩高2 m；2#壩總長度480 m，利用現(xiàn)狀溢流壩段長度為264 m，新建壩段216 m，設(shè)計壩高2.0 m；3#壩設(shè)計壩長225 m，設(shè)計壩高4.0 m。3 座壩共形成水面面積161.6 萬m2。

3.2 工程等別

本次工程為河道內(nèi)蓄水工程，工程總庫容為220.60 萬m3，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2000），確定該工程為Ⅳ等工程。確定橡膠壩工程、液壓壩工程、泵站等建筑物級別為4 級，導(dǎo)流圍堰等次要建筑物級別為5 級。

3.3 防洪標(biāo)準(zhǔn)

（1）根據(jù)《水利水電工程等級劃分洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2000），橡膠壩、泵站等主要建筑物按4 級建筑物設(shè)計，洪水標(biāo)準(zhǔn)為20 a 一遇洪水。

（2）為確保工程運行安全，壩頂溢流水深不大于0.5 m。

3.4 工程主要建筑物設(shè)計

3.4.1 控制高程和壩長確定

1#、2#、3# 壩的壩底高程與設(shè)計河底高程一致，分別為502.20 m、498.70 m、493.90 m，相應(yīng)的壩頂高程分別為504.20 m、500.90 m、497.90 m。

設(shè)計1#、2#、3#壩的長度分別為288 m、480 m（新建液壓壩壩段216 m，利用溢流壩段264 m（含沖砂液壓壩段16 m））、255 m。考慮壩袋運輸安裝、檢修方便及運行管理及上部建筑布置等要求，1#、3#橡膠壩壩均采用4 跨；2#壩新建液壓壩段采用27 扇壩面板，新建沖砂液壓壩段采用2 扇壩面板。

3.4.2 壩底板設(shè)計

設(shè)計壩基礎(chǔ)底板為平底板，采用C25 鋼筋砼澆筑。經(jīng)計算，1#、3#橡膠壩壩高分別為2.0 m、4 m 時順?biāo)鞣较驂未鋵挾确謩e為5.40 m、10.81 m，上、下游各預(yù)留1 m 檢修通道，設(shè)計長度分別為8 m、15 m，底板厚度根據(jù)穩(wěn)定、防凍等要求設(shè)計，2 座橡膠壩均為1.2 m。

考慮2#液壓壩塌壩后壩面板長度及液壓油管路管槽寬度，設(shè)計液壓壩底板順?biāo)鞣较蚩傞L度為6.0 m。底板以壩軸線為界分為兩部分，壩軸線以上部分長度為2.175 m，底板厚度為1.5 m，壩前在壩面板及液壓缸安裝完畢后完成二期混凝土澆筑；壩軸線以下部分長度為3.825 m，底板厚度為1.1 m，在底板末段設(shè)置60 cm 寬、30 cm 深度的管槽，用于鋪設(shè)液壓管路。

3.4.3 壩基防滲設(shè)計

1#、2#部分壩基坐落在卵石上，其余壩基坐落在粉質(zhì)粘土層上；3#壩壩基坐落在卵石層上，根據(jù)地質(zhì)章節(jié)計算3 座壩J實＞J允許，壩基均產(chǎn)生滲透變形破壞，因此本次設(shè)計對壩基采用水平鋪蓋進(jìn)行防滲。

根據(jù)防滲、防沖、穩(wěn)定要求，在底板上游設(shè)C25 鋼筋砼鋪蓋，1#、2#、3#壩鋪蓋順?biāo)鞣较蚍謩e為10 m、10 m、15 m，厚0.5 m。

3.4.4 消能防沖設(shè)計

設(shè)計壩后采用底流消能，依據(jù)《溢洪道設(shè)計規(guī)范》（SL 253-2000），消能防沖洪水標(biāo)準(zhǔn)5 級建筑物。經(jīng)計算，消力池底板采用C25 鋼筋混凝土，池前由1∶4 的斜坡與壩底板連接。消力池與下游防沖槽之間采用海漫過渡，海漫采用50 cm 厚C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，坡比為1∶20。陡坡、消力池、海漫之間設(shè)齒墻銜接。在消力池水平段下游設(shè)碎石反濾層，并設(shè)φ50PVC 排水孔，呈梅花型布設(shè)，孔間距1.5 m。

表1 各壩計算消力池設(shè)施特征參數(shù)結(jié)果

3.4.5 防沖設(shè)計

橡膠壩、液壓壩鋪蓋上游及海漫下游需要布設(shè)防沖設(shè)施。根據(jù)結(jié)構(gòu)防沖要求，3 座壩上防沖設(shè)施結(jié)構(gòu)形式分別為：1#、2#壩鋪蓋上游齒墻下設(shè)置C25 防滲防沖墻，墻高3.2 m、4.5 m，墻底深入粉質(zhì)粘土中，在滿足防滲要求的基礎(chǔ)上，起到防沖作用。3# 壩鋪蓋上游設(shè)置格賓籠石防沖，在主河槽段采用三層格賓籠石，在灘面段采用一層格賓籠石，其中每層由2 m3籠石組成。

3 座壩下游防沖設(shè)施結(jié)構(gòu)形式為：設(shè)計在海漫末端設(shè)置防護(hù)槽，槽內(nèi)設(shè)50 cm 厚C20 素混凝土防沖墻，墻深2.0 m。斜墻下游側(cè)擺放2 排共16 m3格賓籠石防沖。

3.4.6 中、邊墩及翼墻設(shè)計

設(shè)計橡膠壩左、右邊墩、中墩及液壓壩變墩均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底部與底板相連，采用C25 鋼筋混凝土懸臂式或扶壁式擋墻結(jié)構(gòu)。

3.5 橡膠壩袋及錨固系統(tǒng)

3.5.1 充脹介質(zhì)選擇

從渭河水沙特性出發(fā)，為保證工程安全、平穩(wěn)的運行，本階段推薦采用充水式橡膠壩。

3.5.2 壩袋材料及安全系數(shù)

結(jié)合本工程壩高和自然條件，橡膠壩袋采用氯磺化聚乙烯為主料的彩色橡膠壩袋，設(shè)計橡膠壩壩袋底墊片為純膠片。壩袋主要技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 壩袋主要技術(shù)參數(shù)表

3.5.3 壩袋錨固設(shè)計

考慮渭河為多泥砂河流，從施工方便、結(jié)構(gòu)安全耐久出發(fā)，采用螺栓錨固形式，為了壩袋運行穩(wěn)定及保證避免泥砂進(jìn)入壩袋底部磨損壩袋，設(shè)計采用雙錨線錨固。

3.6 充排水泵房設(shè)計

3.6.1 充排水泵房的布置

1）泵房位置的確定

根據(jù)橡膠壩工程充排水要求，結(jié)合壩址處現(xiàn)狀地形條件，鑒于工程右岸提防內(nèi)、均能滿足泵站的布置，設(shè)計將充排水設(shè)施布置在河道右岸。為避免阻礙河道過流面積，且現(xiàn)狀提防已加固完成，設(shè)計將充排水泵房放置在河道右岸堤防背河側(cè)坡腳外。

2）泵房設(shè)計

1#橡膠壩在背河側(cè)坡腳外修建充排水管理站，站址與堤防平行布設(shè)，泵站大門位于東北側(cè)，尺寸為3 m×3 m，廠房位于泵站北側(cè)，長17.63 m，寬9.4 m。廠房分為上下兩層，上層為配電間，層高3.75 m，主要有控制室、高低壓開關(guān)柜配電裝置、變壓器等；下層為水泵層，安裝有2 臺離心泵，水泵采用一列式布置，機坑右側(cè)設(shè)置集水坑一個。廠房西側(cè)為箱式變壓器和發(fā)電機房，南側(cè)為管理房。其余地帶進(jìn)行綠化。3#橡膠壩泵站和1#橡膠壩布設(shè)基本相同，但3#橡膠壩水量容積較大，水源比1#橡膠壩增加了一個1500 m3蓄水池，水池位于管理站西南側(cè)。

3.6.2 充排水管路布置及水泵選擇

根據(jù)規(guī)范、該河段的洪水特點及工程布置等，根據(jù)岐山地下水單井出水量確定。排空塌壩時間應(yīng)保證上游壩體塌壩泄洪的水位演進(jìn)至下游壩區(qū)時，不至于抬高下游壩區(qū)的設(shè)計洪水位。因此1#、3#橡膠壩的塌壩時間不大于2.0 h。

本次設(shè)計每個壩區(qū)右岸渭河堤防外設(shè)置水源井一眼，井深30 m～60 m，單井出水量為60 m3/h，本次設(shè)計橡膠壩充水選用潛水泵，型號等參數(shù)具體見表3。排水塌壩時間從上游至下游分別為2 h、1.5 h，水泵均選用離心泵，同時開啟水泵抽水，具體型號參見表4。

表3 橡膠壩充水潛泵主要技術(shù)參數(shù)表

表4 橡膠壩排水泵主要技術(shù)參數(shù)表

2 座橡膠壩各壩段的充排水管采用DN250～DN450 的鋼管，管道布設(shè)在底板底部，合并后用DN500～DN900 鋼管與水泵連接。每個壩段設(shè)置三個DN500～DN800 的水帽，水帽和主充排水管道通過DN500～DN600 鋼管連接。每個壩袋配置測壓管和溢流管，測壓管為DN50～DN70 鋼管，溢流管選用DN300～DN600 的鋼管。泵站內(nèi)的管路布設(shè)見充排水泵站管路設(shè)計圖。各橡膠壩具體的管徑見表5。

表5 橡膠壩充排水系統(tǒng)管徑主要技術(shù)參數(shù)表

油箱采用鋼板焊接而成，用于盛裝一定容積的液壓油。設(shè)計2#液壓壩油箱容積為2000 L。

1）液壓泵

液壓泵站共設(shè)置2 臺液壓泵，型號分別為DYHBZB32-12、DYHBZB40-24，點擊功率分別為30 kW、37 kW，配套液壓電器控制柜：DYDKP29-2Y。

2）高壓軟管

高壓軟管由耐液體的合成橡膠內(nèi)膠層二層或四層鋼絲增強層及耐氣候性能優(yōu)良的合成橡膠外膠層組成，外膠層外也可增添織物輔助層加固。軟管采4T 型號（四層鋼絲編織的液壓橡膠管）。規(guī)格為內(nèi)徑10 mm，接頭M18×1.5，壓力31.5 MPa。

4 效益分析

該項目的建設(shè)，能夠完善城市形態(tài)，改善生態(tài)環(huán)境，提升城市的綜合承載力，工程建設(shè)將優(yōu)化、美化兩岸環(huán)境、形成統(tǒng)一的景觀風(fēng)貌，同時能夠修復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng)，提高渭河景觀生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，改善河道及其周邊小氣候，凈化空氣質(zhì)量。為城市居民提供一個休閑度假、健身娛樂的好去處、豐富城市居民的精神文化生活。該項目的建設(shè)有利于城市對外開放與經(jīng)濟、文化、信息交流，將會極大促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，構(gòu)建和諧社會，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。