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堤防工程可行性研究报告水工设计编制内容若干建议

2013-04-09

水利规划与设计 2013年4期
关键词:堤身堤顶护岸

朱 峰

(水利部水利水电规划设计总院 北京 100120)

近两年,全国各地大规模开展了重要支流、中小河流和蓄滞洪区等防洪工程建设。前期规划设计工作质量是工程建设质量的保证,但是各地设计单位水平和设计成果质量参差不齐。为提高、规范前期设计成果质量,本文就堤防工程可行性研究报告水工设计主要编制内容提出若干建议,供设计参考。

1 堤防等级和建筑物级别

报告一般包括以下几个方面的内容:堤防等级,穿堤建筑物级别和抗震设防标准,具有通航、交通等功能建筑物(如桥梁等),应提出满足相关行业标准的要求。

该部分内容是后面设计工作的重要前提和依据。但是在审查的部分可研报告以及翻阅的部分中小河流初步设计报告中,对该部分内容重视不够,存在漏项或者设计依据不充分等问题。

堤防等级需要考虑几方面因素综合确定。这些因素包括防洪保护对象和防洪标准,相关规划和已批复项目对堤防等级的定位以及上下游、左右岸堤防等级等。报告中应结合工程实际对上述几方面因素进行说明、分析,作为堤防等级确定的依据。但有一些报告往往写的很简单,有的甚至只是一句话:根据GB50201—94《防洪标准》、GB50286—98《堤防工程设计规范》的规定及本段堤防的保护对象确定本工程堤防等级为几级。

报告中应说明穿堤建筑物的规模,根据建筑物规模和所在堤防等级综合确定建筑物级别。如果按照建筑物规模确定的建筑物级别高于所在堤防级别,应按建筑物规模定级别。如果按照建筑物规模确定的建筑物级别低于所在堤防级别,建筑物级别应与堤防等级相同。泵站大部分为堤后式布置,其进水管(或出水管)按穿堤建筑物考虑,但是泵房一般应根据装机流量和装机功率确定(供水泵站除外)。报告切忌只写一句话:穿堤建筑物的建筑物级别不应低于所在堤防工程级别。

除穿堤建筑物外,有些工程还有跨堤建筑物,应根据其规模确定建筑物级别。具有通航、交通等功能的建筑物,应同时满足相关行业标准。报告应说明通航、交通标准和要求。

穿堤建筑物一般应同时提出防洪标准,有些建筑物(例如泵房)还应根据具体情况提出校核洪水标准。《堤防工程设计规范》2.1.5 规定:堤防工程上的闸、涵、泵站等建筑物及其他构筑物的设计防洪标准,不应低于堤防工程的防洪标准,并应留有适当的安全裕度。

对于抗震设防标准,报告一般包括两部分内容。一是工程区的地震基本烈度;二是主要建筑物的抗震设防标准及其地震动峰值加速度。报告常常存在三个问题:一是认为堤防一般不进行抗震设计,漏写该部分内容;二是只把地质专业提供的地震基本烈度写在设计基本资料部分;三是写法不规范。中小河流堤防工程一般可不进行抗震设计,但对工程场地地震基本烈度为7 度及以上的重要防洪墙及穿堤建筑物,应按照SL203—97《水工建筑物抗震设计规范》的规定进行抗震设计。设计烈度为6 度时,抗震计算不起控制作用,因此只要求对重要水工建筑物参照抗震规范采取适当的抗震措施。

2 堤防工程设计

2.1 堤防工程现状及存在的问题

包括堤身断面型式及主要参数(堤顶宽度、坡比、堤高、护坡型式等)、堤身填筑材料及质量、历次险情及除险加固情况、目前存在的主要问题等内容。

2.2 堤线选择

加固堤防原则上维持现状堤线不变,报告应说明各段堤线起始点位置、经过的主要地方、桩号范围、长度等基本特性。

新建堤防应从防洪要求、地形地质条件、河势及治导线、拆迁占地、工程量及投资等方面进行比较,提出合理的推荐线路。局部退堤段或裁湾取直段应说明理由。

2.3 堤型选择

堤防一般采用土堤型式。对于房屋密集段,新建堤防应比选土堤和防洪墙型式,加固堤防比选土堤加培和防洪墙加高方案。报告应结合具体地形地质条件和拆迁占地等条件进行比选,不要泛泛地比。加固堤防,应根据加培土料性质和料场分布、移民占地、现状堤身断面和护坡等因素,说明加培方式(内培或外培),应尽量避免两侧加培。

2.4 设计堤顶高程

该部分设计包括堤顶超高计算和堤防加固范围两部分内容。

对于堤身超高计算,应选择典型断面,列出汛期多年平均最大风速和风向、吹程、堤前水深等计算波浪爬高的主要计算参数和计算成果,根据堤防级别合理确定超高。

计算堤顶超高之后,应列出各段堤防典型断面的现状堤顶高程(对于新建堤防,可列出现状地面高程)、设计水位、设计堤顶高程、欠高等堤防特性表,说明各段堤防的加高培厚范围、长度或新建堤防长度。对于加培堤防,一般欠高、欠宽小于0.3~0.5m 的堤防不进行加宽培厚,可结合堤顶路面建设达到设计堤顶高程要求。

2.5 堤身断面设计

对于加固堤防,提出加高培厚范围、加高高度、加宽宽度、加培方式,提出设计堤顶宽度、内外边坡坡比,及是否加设戗台;对于新建堤防,提出设计堤顶宽度、内外边坡坡比,及是否加设戗台。注意,应说明堤身断面参数确定的依据。只列出设计结果,不说明设计过程的报告不是合格的设计报告。

堤身稳定计算,应根据各段堤防不同填筑材料,选择典型断面分别计算。应列出计算工况、计算参数和计算结果。

横断面应能反映堤防、护岸、河底等全貌,滩地较宽时可用折断线表示。断面图应标示出地层和堤身填筑土料性质。

2.6 堤身填筑设计

提出各段堤防填筑材料的来源、性质、主要物理力学指标及其压实标准要求。注意填筑材料应与地质专业、施工专业设计料场一致。

2.7 堤身护坡和防护设计

包括护坡范围、护坡和护脚型式比选、防冲深度确定、结构设计等内容。

护坡范围一般仅对迎流顶冲、靠流等险工险段堤防采取硬护坡措施以及砂堤迎水侧采取防护措施。

护坡和护脚措施应结合当地工程经验、建筑材料,并兼顾生态环境要求进行方案比选。比选考虑的因素一般包括当地工程经验、建筑材料、冲刷情况、施工方法、环境影响、工程量和投资等。

防冲深度考虑历史冲刷深度调查资料和冲刷深度计算等因素综合确定。

护坡结构设计包括厚度、垫层、压顶、脚槽等,应给出主要结构尺寸。

2.8 堤身隐患处理

根据堤身填筑质量和险情资料,提出针对性的处理措施,必要时进行方案比较。注意处理措施一定要与堤身填筑质量和险情资料相一致。报告应列出处理措施范围、布置。

2.9 堤基隐患处理(堤基渗控设计)

根据堤基地质条件和险情资料,选取典型断面进行渗透稳定计算(措施前、后对比),提出针对性的处理措施,必要时考虑移民占地和工程量、投资等因素进行方案比选。报告应列出处理措施范围、布置,图册附断面图。

对于填塘固基,报告应说明填塘固基原则、渊塘分布(距堤脚距离)、长度、宽度、深度等基本参数。

2.10 堤顶防汛路面及上堤坡道设计

提出堤顶防汛路面及上堤坡道布置、长度、结构设计(宽度、厚度)等设计内容。对于改造道路应说明现状路面结构、破损情况、改造范围等情况,尽可能利用原有道路基层。

3 护岸工程设计

(1)堤岸险情和护岸工程范围。堤岸防护包括堤脚和近堤岸滩2 类情况。一类是堤外无滩或滩极窄,要依附堤身和堤基修建护坡及护脚的防护工程;另一类是堤前有滩,滩地受水流淘刷出现崩滩、塌滩等险情,因而修建依附滩岸的防护工程。应说明每段护岸工程地形地质条件,主河槽和滩、堤位置关系,历史上发生过的堤岸冲刷、崩塌险情,目前护岸措施等。

(2)护岸工程护坡、护脚措施方案比选。第1 种护岸工程护坡措施应与堤防护坡措施统筹考虑;第2 种护岸工程宜采用柔性护坡措施。护坡措施考虑因素与堤防工程基本相同。护脚结构型式应考虑施工方法(水下施工、旱地施工、冰面施工等)、流速等因素的影响。

(3)结构设计。包括护岸工程底高程、顶高程确定,防冲深度的确定(考虑历史冲刷深度 调查资料和冲刷深度计算等因素),护坡结构(包括厚度、垫层、压顶、脚槽等)主要尺寸,护脚结构(顶高程、深度或宽度等)主要尺寸及确定依据。断面图中应标注堤岸地层。

4 穿堤建筑物

(1)说明穿堤建筑物现状及存在的问题,包括建筑物位置、建设年代、功能和规模、结构型式、存在的主要问题等以及有关安全检测意见。该部分内容也可放在工程建设必要性或者规划章节。

(2)说明新建、拆除重建、加固建筑物布置和数量。

(3)拆除重建或新建建筑物,可进行典型设计或归类设计。典型设计中应说明闸址、闸型、底板高程选择、孔口尺寸等。对于规模较大的穿堤水闸,应进行开敞式和涵闸式结构型式比选,必要的水力学和结构计算应说明计算工况、计算参数。

(4)加固建筑物应说明维修加固项目和加固措施。

(5)说明主要建筑物地质条件,并初步提出的基础处理措施。

5 结语

本文结合近年堤防工程审查以及一些中小河流治理设计报告存在的问题,论述了水工设计报告中堤防等级和建筑物级别、堤防工程设计、护岸工程设计、穿堤建筑物设计等章节4 部分内容,供编制设计报告参考。

本文得到侯传河副总工、李小燕副总工指导,并提出一些宝贵意见,在此表示感谢。

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