談新型防洪墻在城市河道防汛中的應(yīng)用

胡 陽(yáng)，陳恩典

（1.昌邑市水利事業(yè)發(fā)展中心，山東 昌邑 261300；2.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014）

近年來(lái)，臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)降雨等極端天氣多發(fā)頻發(fā)，旱澇并重，區(qū)域性、階段性的旱澇災(zāi)害明顯，極端氣候事件偏多，防汛壓力越來(lái)越大。但是城市建設(shè)已經(jīng)基本完成，在城市內(nèi)大規(guī)模的建設(shè)防洪設(shè)施面臨著規(guī)劃變更、土地調(diào)整、道路改建等諸多問(wèn)題。因此，新型防洪墻的應(yīng)用愈發(fā)重要。濰河昌邑城區(qū)段新式防洪墻按照50年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，總長(zhǎng)度3.34 km，主要包括鋼筋混凝土防洪墻0.4 km、鋼筋混凝土加玻璃式防洪墻2.82 km、裝配式防洪墻0.12 km，其中，鋼筋混凝土加玻璃式防洪墻共用了1 124塊鋼化玻璃。在建設(shè)之前需對(duì)不同形式的堤型進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合工程實(shí)際選出適合工程的堤型。

1 堤型分類

濰河昌邑段防洪治理工程主要任務(wù)是按50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)對(duì)濰河沿線堤防高程不足（洪水位+0.60 m）段進(jìn)行加高。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-2013），堤防型式按照筑堤材料、堤身斷面形式、防滲形式又可劃分為不同的類型，按照堤身材料可分為土堤、石堤、混凝土或鋼筋混凝土防洪墻等；按堤身斷面形式可分為斜坡式、直墻式、直斜復(fù)合式；按照防滲體型式分為均質(zhì)土堤形式、心墻形式等。不同堤型優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 不同堤型優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

目前我國(guó)多數(shù)堤防采用土堤的形式，但是土堤體積大、占地多，易受水流、風(fēng)浪破壞，因而在一些重要河段及空間受限河段的防洪堤，多采用石堤及混凝土防洪墻等其他結(jié)構(gòu)型式。

由表1對(duì)土堤、砌石防洪墻、混凝土防洪墻、鋼筋混凝土加玻璃式防洪墻的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比可以看出，土堤材料分布廣泛，便于就近取材、施工簡(jiǎn)易、能更好的適應(yīng)堤基變形，改建方便、投資不高，更適合于河道周邊村莊稀少的區(qū)域。但是土堤也有一些不足之處，比如體積比較大、占地面積大，在水流、風(fēng)浪等不良環(huán)境作用下更容易被破壞，因而在一些重要河段及空間受限河段不常適用。鋼筋混凝土加玻璃式防洪墻由于其整體性及抗沖刷能力強(qiáng)、占地少、美觀性強(qiáng)的特點(diǎn)，更適合于城市河道防洪。

綜合各種堤型的優(yōu)缺點(diǎn)，在濰河昌邑段防洪治理工程建設(shè)中主要采用了土堤和鋼筋混凝土加玻璃式防洪墻的形式，在周邊村莊較少的濰河段采取了土堤，在城區(qū)段采用了鋼筋混凝土防洪墻、鋼筋混凝土加玻璃式防洪墻及裝配式防洪墻相結(jié)合的新式防洪墻，均達(dá)到了50年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)，滿足防洪要求。

2 濰河昌邑城區(qū)段加高改建方案比選

濰河昌邑城區(qū)段加高改建范圍為洪崖口險(xiǎn)工至昌邑城東橡膠壩左岸段，現(xiàn)狀修建有堤頂路，灘地范圍內(nèi)建有昌邑濰河濕地公園。由于該段堤頂高程不滿足設(shè)計(jì)要求，綜合考慮占地、工程投資及環(huán)境協(xié)調(diào)性等因素，該堤段臨水側(cè)采用了景觀玻璃防洪墻，共計(jì)新建防洪墻3.61 km。方案比選情況詳見(jiàn)表2。

表2 不同加高改建方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

綜合考慮工程投資、環(huán)境協(xié)調(diào)性等因素，昌邑市洪崖口至城東橡膠壩段堤防加高方案采用投資小、占地少、對(duì)現(xiàn)狀交通體系影響較小的鄰水側(cè)路肩防洪墻方案?？紤]到本段位于建成區(qū)內(nèi)，且緊鄰濰河公園，為當(dāng)?shù)厝罕娭匾男蓍e娛樂(lè)場(chǎng)所之一，為提高防洪墻的環(huán)境協(xié)調(diào)性，采用鋼化玻璃防洪墻。同時(shí)濰河昌邑城區(qū)段防洪墻在現(xiàn)狀廣場(chǎng)及公園路口處留有道口，并設(shè)置裝配式防洪墻，汛期洪水位較高時(shí)臨時(shí)安裝防洪墻。

3 新式防洪墻設(shè)計(jì)

根據(jù)方案比選結(jié)果，城區(qū)段防洪墻采用鋼筋混凝土墩墻與鋼化玻璃組合防洪墻，利用底部混凝土墩墻擋水，上部采用景觀鋼化玻璃以滿足超高要求。

3．1 底部墩墻

采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)厚0.40 m，埋深0.60 m，寬1.20～1.40 m；擋水墻厚0.40 m，背水側(cè)設(shè)置斜坡面并采用花崗巖貼面以提高墻體美觀性。墩墻上部采用夾膠安全玻璃，每隔2 m設(shè)鋼筋混凝土立柱。安全玻璃結(jié)構(gòu)層為4層鋼化玻璃、3層夾膠，夾膠材質(zhì)為PVB膠，夾膠安全玻璃外兩層為保護(hù)層，內(nèi)兩層為核心層。玻璃四周加裝鋁合金邊框，各層玻璃四周四角都經(jīng)過(guò)倒角倒邊處理。邊框與邊柱間密封材料為三元乙丙密封條，邊框底部密封材料為PE材料。邊框與邊柱的抗傾覆力距均大于等于15 kN·m，抗變形力距均大于33 kN·m。

3．2 鋼筋混凝土防洪墻

對(duì)于墻高大于2.5 m或位于效區(qū)的防洪墻，采用鋼筋混凝土懸壁式擋墻結(jié)構(gòu)。防洪墻面板厚0.40 m，墻底板厚0.50 m，埋深1.5 m，底板寬2.5～4.0 m。為增強(qiáng)鋼筋混凝土擋墻外立面效果，于墻體立板上設(shè)置不大于1.5 m×1.5 m鋼化玻璃窗格。

3．3 變形縫

鋼筋混凝土防洪墻分縫長(zhǎng)度不大于20 m，縫寬2 cm，閉孔泡沫板嵌縫，縫內(nèi)設(shè)橡膠止水帶，并采用雙組份聚硫密封膠封口。

3．4 防滲措施

為提高擋水防洪墻滲流穩(wěn)定性設(shè)置水泥摻量12%，水灰比0.50，樁徑0.50 m，間距0.30 m，有效厚度不小于0.40 m的水泥土攪拌樁，于擋墻底板臨水側(cè)端部設(shè)置水泥土攪拌連續(xù)墻作用于防滲板墻，防滲墻深根據(jù)擋水水頭及地質(zhì)條件確定。

4 新式防洪墻穩(wěn)定計(jì)算

4.1 計(jì)算斷面

選取濰河昌邑城區(qū)段防洪墻工程中擋水高度最大處的防洪墻斷面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，擋水高度最大處高1.80 m。

4.2 計(jì)算工況

該工程位于河岸或堤頂，基礎(chǔ)底面高于常水位以上，綜合考慮防洪墻實(shí)際運(yùn)行條件及規(guī)范要求，選取以下工況進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。

1）正常運(yùn)用條件。工況設(shè)計(jì)洪水位：墻前為設(shè)計(jì)洪水位，墻后為相應(yīng)水位；荷載為自重、土重、主動(dòng)土壓力、水壓力、揚(yáng)壓力。

2）非常運(yùn)用條件。施工工況：墻身前后均無(wú)水；荷載為自重、土重、主動(dòng)土壓力及施工荷載。地震工況：墻身前后均無(wú)水；荷載為地震荷載、自重、土重、主動(dòng)土壓力及施工荷載。

4.3 計(jì)算結(jié)果

防洪墻穩(wěn)定計(jì)算依據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-2013）附錄F.0.6～F.0.8相關(guān)公式。防洪墻穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表3。由表3可知，新式防洪墻的抗滑穩(wěn)定、抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)、安全系數(shù)、地基應(yīng)力、不均勻系數(shù)均符合規(guī)范要求。

表3 防洪墻穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

新式防洪墻的應(yīng)用，可在不更改城市原有規(guī)劃，不破壞現(xiàn)有道路交通、城市公共設(shè)施的基礎(chǔ)上，滿足當(dāng)前城市河道防汛要求，并可為城市增添一道靚麗的風(fēng)景線，在當(dāng)前城市河道防汛中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。