橫拉門在防洪墻改建工程中的應(yīng)用

吳坤坤

（上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434）

受歷史觀念影響，山區(qū)城市段防洪墻往往以生硬、呆板的硬質(zhì)擋墻為主，雖解決了防洪問題，但割裂了人與自然的和諧關(guān)系，將岸前與岸后的空間分隔開來，已嚴(yán)重影響了濱江城市的人文理念。隨著城市化進(jìn)程的加快及人水和諧理念的迫切需求，對(duì)防洪墻進(jìn)行改建，使其滿足親水、防洪、交通等多方面需求，是濱江景觀帶治理的關(guān)鍵一環(huán)。如胡祖華[1]等對(duì)蕪湖市青弋江北岸原有直立式擋墻改造為C25鋼筋混凝土空箱結(jié)構(gòu)，墻頂布置休閑平臺(tái)，強(qiáng)化了河道與岸后的溝通性；朱衛(wèi)峰[2]等將“階梯退讓式”生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)、“雙灘”式生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)等應(yīng)用到上海世博園區(qū)黃浦江段防洪墻改造中，改善了生態(tài)和景觀效果。但是在防洪墻改建工程中，將其改造為集安全、景觀及生態(tài)等于一體的結(jié)構(gòu)型式的研究并不多。本文結(jié)合工程實(shí)例，將局部防洪墻改建為具有親水功能的閘門型式，閘門常開，滿足親水需求，汛期封閉閘門抵御洪水，保障防洪安全，具有良好的應(yīng)用前景。

1 項(xiàng)目背景

工程所在地位于江西省景德鎮(zhèn)市昌江區(qū)沿江東路（珠山大橋—中渡口）段昌江東岸河堤（即城東堤），是御窯景巷、御窯廠等著名旅游景點(diǎn)的必經(jīng)之處，現(xiàn)狀墻前為雜亂的低矮綠籬及灌木，墻后場(chǎng)地為沿河商埠，現(xiàn)狀較為臟亂，亟需進(jìn)行提升改造，提升城市的人文屬性。

2 防洪墻現(xiàn)狀

原防洪墻型式采用二級(jí)擋墻結(jié)構(gòu)型式，即上部結(jié)構(gòu)為L(zhǎng) 型擋墻+下部結(jié)構(gòu)重力式擋墻。L 型擋墻頂高程為34.70 m，沿江東路側(cè)高程約31.15 m，擋墻頂與岸后地面高差約3.55 m。

圖1 現(xiàn)狀防洪墻斷面圖

3 防洪墻改建設(shè)計(jì)

3.1 防洪墻改建型式比選

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，工程對(duì)原有頂部L 型擋墻進(jìn)行改建，改建設(shè)計(jì)考慮3個(gè)方案進(jìn)行方案比選。

1）橫拉門方案

橫拉門可以根據(jù)景觀要求將閘門隱藏在墻體內(nèi)部，防汛時(shí)將閘門移動(dòng)到孔口位置，平時(shí)閘門置于孔口一側(cè)。

2）下翻門方案

下翻門門葉通過底梁連接支鉸，閘門可以繞支鉸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)開合，閘門在擋水時(shí)由背部液壓?jiǎn)㈤]機(jī)支撐，繞底梁支鉸旋轉(zhuǎn)，將閘門水平臥放于閘室底面。

3）組合式移動(dòng)防洪墻（組合式防洪擋水板）方案

可根據(jù)防汛要求，在汛前將組合式防洪擋水板安裝在口門外側(cè)，對(duì)門洞形成一個(gè)封閉式包圍。汛期結(jié)束后將組合式防洪擋水板拆除，保存在倉(cāng)庫(kù)中。3個(gè)方案門型比選見表1。

表1 門型比選

根據(jù)表1，結(jié)合實(shí)際，因工程岸后緊鄰沿江東路，下翻門平時(shí)臥倒時(shí)需占用岸后道路空間，操作及運(yùn)維不便；組合式移動(dòng)防洪墻需人工拆裝，且汛后需另設(shè)倉(cāng)庫(kù)保存，經(jīng)綜合考慮，選用操作方便、景觀效果較好的橫拉門方案。

3.2 建筑物設(shè)計(jì)

以改建彭家下巷段為例，改建涉及老大堤二級(jí)擋墻拆除改造，且岸后緊鄰為沿江東路，工程總平面布置以堤線維持現(xiàn)狀為原則，在原位進(jìn)行拆除改造。彭家下巷閘為擋洪閘，汛期封閉，非汛期開啟用于行人穿堤進(jìn)入親水平臺(tái)。

結(jié)合閘門情況，新建彭家下巷閘閘室長(zhǎng)15.0 m。閘室結(jié)構(gòu)采用C30 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)型式，底板寬9.5 m，底板頂面高程28.50 m，底板厚1.5 m，墩墻厚1.0 m，墻頂高程36.00 m，閘后地面高程約32.00 m。為方便行人通行，在閘底板后部設(shè)置一擋土墻體，墻頂高程32.30 m，墻體與閘墩之間為行人下行通道，閘前為親水平臺(tái)。

工程平面布置圖及閘室結(jié)構(gòu)圖見圖2、圖3所示。

圖2 平面布置圖

圖3 閘室結(jié)構(gòu)圖

閘孔尺寸為2.0 m×5.5 m（寬×高），1 孔，閘室內(nèi)包含工作閘門、埋件及啟閉設(shè)備。由于橫拉門動(dòng)水啟閉時(shí)，閘門上、下游兩側(cè)不存在水頭差，所以操作設(shè)備選用臥式雙作用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)（125 kN-10.85 m）操作，活塞桿端頭固定在門庫(kù)側(cè)立面，啟閉機(jī)油缸布置在門頂。

3.3 水閘計(jì)算成果

3.3.1 計(jì)算工況及水位組合

計(jì)算采用3 種工況組合進(jìn)行水閘穩(wěn)定安全復(fù)核：1）完建期，臨水側(cè)及背水側(cè)均無水，堤頂車輛及人群荷載取10 kPa；2）低水位工況，臨水側(cè)閘前無水，背水側(cè)水位在地面以下1.50 m，堤頂車輛及人群荷載取5 kPa；3）設(shè)計(jì)洪水位工況，臨水側(cè)閘前為20年一遇設(shè)計(jì)洪水位34.75 m，背水側(cè)水位在地面以下1.50 m，堤頂車輛及人群荷載取5 kPa。

3.3.2 水閘設(shè)計(jì)計(jì)算

1）穩(wěn)定計(jì)算

①抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算

根據(jù)SL 265-2016《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]第7.3.6 條規(guī)定，按下式計(jì)算基底抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Kc：

式中：f為基底面與地基之間的摩擦系數(shù)；∑G為作用在結(jié)構(gòu)上的全部豎向荷載，kN；∑H為作用在結(jié)構(gòu)上的全部水平向荷載，kN。

②抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算

根據(jù)SL 265-2016 第7.3.16 條規(guī)定，按下式計(jì)算基底抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)Kf：

式中：∑V為作用在結(jié)構(gòu)上的全部向下的鉛直力之和，kN；∑U為作用在結(jié)構(gòu)基底面上的揚(yáng)壓力，kN。

③基底應(yīng)力計(jì)算

根據(jù)SL 265-2016 第7.3.4 條規(guī)定，按下式計(jì)算基底應(yīng)力

3.3.3 穩(wěn)定計(jì)算成果

對(duì)水閘基底抗滑穩(wěn)定、抗浮穩(wěn)定計(jì)算，以及基底應(yīng)力和最大最小應(yīng)力比等的計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 水閘穩(wěn)定計(jì)算成果（以斗富弄閘為例）

從表2 可以看出，完建期及低水位工況平均基底應(yīng)力超過了地基允許承載力[R]=70 kPa，不滿足規(guī)范要求，需進(jìn)行地基處理。鑒于閘室坐落于①1雜填土（參見圖3 閘室結(jié)構(gòu)圖），該土層呈松散狀，不均勻，工程性質(zhì)差，屬中～高壓縮性土，未經(jīng)處理，不能作建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)持力層。結(jié)合閘室底板的允許承載力不足等因素，需對(duì)閘室地基進(jìn)行處理，以滿足承載力的要求，此次設(shè)計(jì)閘室基礎(chǔ)及擋墻基礎(chǔ)均采用水泥攪拌樁加固地基，直徑為D600，樁間距為1.0 m，處理深度約為12.0 m，工程范圍內(nèi)基礎(chǔ)置換率采用28%。

3.3.4 滲流計(jì)算成果

水閘滲流計(jì)算用SL 265-2016 中改進(jìn)阻力系數(shù)法，結(jié)果見表3。

表3 水閘基底滲流計(jì)算結(jié)果匯總表

從表3 可以看出，滲流穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

3.3.5 沉降計(jì)算成果

沉降量計(jì)算根據(jù)SL 265-2016 第8.3.2 條規(guī)定進(jìn)行。以完建期基底應(yīng)力為荷載進(jìn)行計(jì)算，得水閘閘底最終沉降量為40.3 mm，滿足規(guī)范中對(duì)“天然土質(zhì)地基上水閘地基最大沉降量不宜超過15 cm”的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

洪水暴漲暴落是山區(qū)河道的重要水文特征，為了保證河道的行洪安全，受限于城市段用地指標(biāo)的限制及舊有設(shè)計(jì)理念的影響，防洪墻往往修建的較為生硬。高聳直立的防洪墻固然保障了沿線居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，但阻隔了人類與生俱來的親水需求，與人居環(huán)境倡導(dǎo)的親水理念相悖。此次通過對(duì)防洪墻的改建，在保證防洪安全的同時(shí)，使其成為連接城市與大自然的紐帶，為沿線居民提供親水環(huán)境，滿足親水需求，改造工程具有良好的安全性、親水性及景觀效果，實(shí)現(xiàn)了人水和諧與互動(dòng)，應(yīng)用前景廣泛。