婺源縣城區(qū)防洪治理工程設(shè)計

蔡方昕，王建峰

婺源縣城區(qū)防洪治理工程設(shè)計

蔡方昕1，2，王建峰3

（1.江西省水利規(guī)劃設(shè)計研究院，南昌330029；2.江西省水工結(jié)構(gòu)工程技術(shù)中心，南昌330029；3.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西楊凌712100）

針對婺源縣城區(qū)防洪體系中防洪堤未封閉，澇區(qū)無擋洪排澇設(shè)施，防洪堤防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低、無法抵御20年一遇洪水等問題，結(jié)合防洪堤現(xiàn)狀、防護(hù)對象等因素，設(shè)計采取有針對性的新建土堤、新建防洪墻和干砌石護(hù)岸等為一體的防護(hù)加固方案。計算結(jié)果表明：防護(hù)加固建筑結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性、抗?jié)B性和應(yīng)力指標(biāo)均符合規(guī)范要求，防洪加固方案具有較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。

城區(qū)防洪；土堤；防洪墻；干砌石護(hù)岸

1 工程概況

婺源縣位于樂安河上游，屬江南典型的丘陵山區(qū)縣，是江西省“對接長三角、向東發(fā)展的橋頭堡”。目前，城區(qū)防洪設(shè)施未修建完整，各澇區(qū)未修建擋洪排澇設(shè)施，多數(shù)防洪堤防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生，現(xiàn)有的防洪治澇設(shè)施遠(yuǎn)不能滿足防洪治澇要求［1］。根據(jù)婺源縣城區(qū)地形及樂安河水系情況，各堤段防洪標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇（P=5%）洪水設(shè)防，主要防護(hù)加固防洪堤有：武口防洪堤、城北防洪堤、老城區(qū)防洪堤、城南防洪堤和齊家岸防洪堤，堤線總長14.11km。

2 城區(qū)防洪提防現(xiàn)狀及存在問題

婺源縣為山區(qū)縣，城區(qū)的自然災(zāi)害主要是洪澇災(zāi)害。1996年汛期，城區(qū)淹沒范圍達(dá)1.5km2，直接經(jīng)濟(jì)損失700萬元；1997年汛期，城區(qū)淹沒范圍2.5km2，直接經(jīng)濟(jì)損失2000萬元；1998年汛期，城區(qū)淹沒范圍2.0km2，直接經(jīng)濟(jì)損失3100萬元。自1956年以來，歷年直接經(jīng)濟(jì)損失累計近億元。城區(qū)地勢相對較高，現(xiàn)狀防洪設(shè)施也相對較少，現(xiàn)有防洪堤大多堤身低矮，老化失修，多數(shù)防洪堤未封閉，難以抵御較大洪水。2003～2010年，利用地方資金修建了城北防洪堤（樁號0+0396+820）和武口防洪堤（樁號2+037~4+730）堤段。除以上兩段防洪堤能達(dá)20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)外，其余老堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)均不足10年一遇。從現(xiàn)有防洪河道和防洪設(shè)施分析，該河段在抗御外洪上存在問題：①河兩岸臺地為砂壤土，使河道兩岸沖刷嚴(yán)重，兩岸臺地常被淘刷沖塌；②城區(qū)內(nèi)現(xiàn)有防洪堤防少，標(biāo)準(zhǔn)低，且未能封閉，造成洪水期洪水泛濫入城；③城區(qū)內(nèi)各澇區(qū)基本上無任何排澇設(shè)施。

現(xiàn)狀堤防迎流頂沖險段堤段共4段，長4.04km，需進(jìn)行干砌石護(hù)岸處理；新建土堤1處，長0.550km；新建防洪墻1處，長1.320km。城區(qū)防洪工程納入治理范圍現(xiàn)狀及設(shè)計加固措施。

3 防護(hù)加固工程

3.1 新建土堤設(shè)計

新建武口防洪堤（樁號武口堤0+000~0+550）位于樂安河右岸，從香坑口外河山嘴至文公大橋上游200m處，保護(hù)范圍為右岸居民區(qū)。按20年一遇洪水設(shè)防，工程級別為4級［2］。

3.1.1 堤頂超高計算及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)斷面

選取武口堤0+200作為典型斷面進(jìn)行計算，計算風(fēng)速12.6m/s，吹程500m，計算成果表明：波浪爬高0.58m，壅水高0.0026m，安全加高0.6m，堤頂超高1.1826m。

根據(jù)計算成果，參照工程區(qū)已建防洪堤［3］，堤頂超高采用1.2m，設(shè)計堤頂寬6.0m；臨、背水邊坡均為1∶2.5。堤頂設(shè)5m寬混凝土防汛路面，樁號0+000～0+ 550，長0.550km，面層為0.25m厚C25混凝土。

3.1.2 堤身滲流穩(wěn)定分析

新建土堤堤線處堤基為Ⅱ2結(jié)構(gòu)，上部為黏性土，厚3.0～5.9m；下部為砂礫卵石，下伏中元古界雙橋山群上亞群千枚巖，工程地質(zhì)條件較好。設(shè)計選取堤身填筑較高（5.29m）、擋水高度較大（3.09m）的武口堤0+400段作為典型斷面進(jìn)行分析。堤身填筑黏土滲透系數(shù)為6.15×10-6，允許滲透坡降0.42；堤基黏性土和砂礫卵石，滲透系數(shù)8.00×10-5和2.50×10-2，允許滲透坡降0.46和0.20。堤身最大滲透坡降Jmax計算成果如表1。

表1 堤身最大滲透坡降Jmax計算成果

計算結(jié)果表明，武口堤0+400新建土堤斷面Jmax為0.25，在規(guī)范允許的0.42技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)，堤身整體穩(wěn)定性及抗?jié)B性較好，無需進(jìn)行專門的防滲處理［4］。

本文選用設(shè)計洪水位和洪水期驟降兩種工況，按照圓弧滑動法中的有效應(yīng)力法進(jìn)行堤坡抗滑穩(wěn)定分析，計算成果如表2。

表2 堤坡抗滑穩(wěn)定計算成果

計算成果表明：堤身在設(shè)計洪水位和洪水期驟降工況下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為2.405和3.106，均大于規(guī)范規(guī)定的1.15指標(biāo)，抗滑穩(wěn)定滿足要求。

3.2 防洪墻設(shè)計

老城區(qū)防洪堤樁號0+000~1+320段，考慮到城區(qū)建設(shè)及加載對原有擋墻安全穩(wěn)定的影響，設(shè)計采用加設(shè)較小C25混凝土懸臂式防洪墻。

防洪墻頂高程采用設(shè)計洪水位加超高，超高值與土堤超高值相同為1.2m。防洪墻斷面根據(jù)地形、地質(zhì)資料、穩(wěn)定應(yīng)力要求和使用要求確定［5］，防洪墻墻高4.10～5.10m，頂寬0.5m，臨水面坡度采用鉛直墻，背水面坡度1∶0.1，防洪墻上游面距原有擋墻外邊線4.50～36.00m，墻前設(shè)0.62m寬墻趾，底板厚0.50m，在底板下設(shè)截水槽。堤后采用黏性土回填，回填平臺高程與墻外設(shè)計洪水位齊平，寬度為6.0m，內(nèi)坡1∶2.0。

根據(jù)地質(zhì)資料，選取墻體高度較大的老城區(qū)堤1+000作為典型斷面進(jìn)行計算。墻基礎(chǔ)為壤土，摩擦系數(shù)0.28。防洪墻穩(wěn)定及應(yīng)力計算成果，如表3。

表3 防洪墻穩(wěn)定及應(yīng)力計算成果

計算結(jié)果表明：Kc＞［Kc］，Ko＞［Ko］，抗滑和抗傾覆安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較好。地基承載力小于基礎(chǔ)允許承載力180kPa，滿足規(guī)范要求。

3.3 干砌石護(hù)岸設(shè)計

3.3.1 護(hù)岸范圍

城北防洪堤樁號0+000～2+110段、武口防洪堤樁號0+000～0+550段、城南防洪堤樁號0+000～1+000段和齊家岸防洪堤樁號0+000～0+380段，共4段長4.040km，現(xiàn)狀堤段無外灘，處于迎流頂沖險段，河水直接沖刷堤岸，坡腳掏蝕速度相對較快，崩岸塌坡易發(fā)生，需進(jìn)行護(hù)岸處理。

3.3.2 護(hù)岸型式選擇

護(hù)岸設(shè)計依據(jù)《長江中下游護(hù)岸工程技術(shù)要求》、GB50286—98《堤防工程設(shè)計規(guī)范》和實測地形圖進(jìn)行。根據(jù)類似工程實踐經(jīng)驗，設(shè)計枯水位以上部位采用水上護(hù)岸處理，設(shè)計枯水位以下采用水下固腳處理。對于設(shè)計枯水位以上部位，當(dāng)陡岸靠近堤腳時，結(jié)合堤身設(shè)計斷面，按1∶2.0設(shè)計邊坡進(jìn)行削坡處理，并對岸坡進(jìn)行襯砌。由于岸坡遭受水流沖刷產(chǎn)生塌坡等變形時，干砌石作為散體結(jié)構(gòu)，更能適應(yīng)岸坡變形，故水上護(hù)岸采用干砌塊石。

3.3.3 護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）選擇城北防洪堤1+400堤段，按干砌石在波浪壓力和浮力作用下，計算得：波高0.211m，波長6.474m，風(fēng)速12.6m/s，吹程500m，護(hù)坡厚度14cm，根據(jù)工程區(qū)類似工程實踐經(jīng)驗，設(shè)計護(hù)岸干砌石厚度30cm。

（2）城北防洪堤1+400堤段堤基上部土層主要為粗砂，其V允=0.7m/s，計算得堤岸沖刷深度0.39cm。水流平順段最大沖刷坑深度0.39m，干砌石護(hù)腳埋深0.6m，其埋深大于最大沖刷坑深度，滿足堤腳抗沖刷要求［6］。

（3）根據(jù)實測地形資料，城北防洪堤樁號0+000～2+110段、武口防洪堤樁號0+000～0+550段、城南防洪堤樁號0+000～1+000段和齊家岸防洪堤樁號0+ 000～0+380段陡岸，均位于設(shè)計枯水位以上，設(shè)計將陡于1∶2的岸坡削坡至1∶2，并用干砌塊石進(jìn)行岸坡防護(hù)，干砌塊石厚30cm，下鋪厚10cm的砂礫石墊層。干砌石護(hù)岸上設(shè)壓頂，下設(shè)齒槽，齒槽埋深0.6m、底寬0.6m，開挖邊坡1∶1。

4 結(jié)語

（1）現(xiàn)狀武口防洪堤、城北防洪堤、城南防洪堤和齊家岸防洪堤，設(shè)計采用30cm厚干砌塊石進(jìn)行“水上護(hù)岸、水下固腳”加固處理。

（2）樂安河右岸片區(qū)，按20年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)，新建1處長0.550km的土堤。堤頂超高采用1.2m，堤頂寬6m，臨、背水邊坡均為1∶2.5。堤身最大滲透坡降和邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)均在規(guī)范允許指標(biāo)范圍。

（3）老城區(qū)防洪堤樁號0+000～1+320段，設(shè)計采用在原防洪墻上加設(shè)較小C25混凝土懸臂式防洪墻，長1.320km，防洪墻頂寬0.5m，臨水面坡度采用鉛直墻，背水面坡度為1∶0.1。地基承載力小于基礎(chǔ)的允許承載力，防洪墻抗滑和抗傾覆穩(wěn)定及應(yīng)力滿足要求。

［1］劉玉軍.金溝河防洪堤方案優(yōu)化與設(shè)計方法研究［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2013，19（5）：34-35.

［2］王于剛.南鄭縣冷水河防洪工程水面線推算的一些經(jīng)驗［J］.陜西水利，2013（6）：141-143.

［3］宿賓.沁河沁源段堤防高度分析與計算［J］.山西水利，2014（3）：14-18.

［4］李靜，翟澤冰.南城縣城南防洪堤工程設(shè)計［J］.甘肅水利水電技術(shù)，2014，50（10）：18-20.

［5］朱賽美，劉敏.景寧縣河道的現(xiàn)狀分析與整治對策［J］.浙江水利水電專科學(xué)校學(xué)報，2011，23（1）：42-44.

［6］吳建華.某橋墩沖刷計算分析及防護(hù)措施［J］.吉林水利，2012（3）：20-22.

The urban flood control embankment engineering design of Wu-Yuan City

CAI Fang-xin1,2，WANG JIan-feng3
（1.Jiangxi Provincial Water Conservancy Planning and Designing Institute，Nanchang 330029，China；2.Jiangxi Provincial Hydraulic Structures Engineering and Technology Center Institute，Nanchang 330029，China；3.Northwest A&F University，YangLing 712100，China）

Aimed at the problems of unblocked flood protection levee，no blocking flood drainage facilities in water-logging area and cannot resist the 20 year design flood with low flood control standard in the Wu-Yuan urban flood control system，according to the overall planning of urban flood control，the distribution of Le-An river，and flood control standard of the planning years，combining with the existing flood control facilities，protection object and other factors，the integrated protection and reinforcement scheme with building new embankment，new flood wall and dry masonry stone revetment has been design and adopted.The anti sliding and anti overturning stability，seepage stability and stress analysis results show that the overall stability，permeability and stress indicators of the protection and reinforcement structure conform to the standard requirement totally.The flood prevention and strengthening scheme has good technical and economic benefits.

urban flood control；flood wall；embankment；dry stone revetment

TV85

B

1672-9900（2016）04-0036-03

2016-07-05

蔡方昕（1982-），男（漢族），南昌人，工程師，主要從事水工建筑物設(shè)計工作，（Tel）18509238996。