胡绍林

(崇义县水务集团有限公司，江西 崇义 341300)

1 工程概况

崇义中城河防洪工程位于县城境内的赣江水系章水二级支流中城河下游河段，工程所在的中城河及其支流河段，属典型的山区性河流，洪水暴涨暴落。中城河两岸现状无堤段，局部地势低洼，原浆砌石挡墙老化破损严重，抗冲能力低，已建防洪墙段河道淤积不甚严重；无堤段两岸乱填乱弃，部分房屋挤占河道，桥梁阻水壅水，河岸杂草丛生，局部冲刷崩塌，河道淤塞严重，汛期排洪不畅，近年来两岸村镇及农田屡遭洪水侵蚀，损失惨重。因此加快建设崇义中城河防洪工程，对保障该区居民的生产生活安全有重要意义。

崇义县县城防洪堤工程建设内容包括：以阳岭水库下游月亮湾为起点，经中城六桥、南山口支流至中城河与小江河汇合口河段进行清淤整治，全长约4.800 km。中城六桥上游河段新建C15混凝土挡墙护岸0.620 km；在南山口支流与中城河汇合口处至中城五桥河段左岸新建C20钢筋混凝土防洪墙，全长1.889 km；在中城六桥至中城五桥河段右岸新建C20钢筋混凝土防洪墙，全长2.019 km。根据现场调查，本工程治理起点至中城六桥河段弯曲，并有支流汇入。该堤岸坡主要由砂壤土、细砂、砂砾卵石组成，土层结构较松散～稍密状。由第四系全新统冲积层组成的岸坡抗冲刷能力差，岸坡地层结构类型均为Ⅰ3和Ⅱ4，砂性土顶面高程接近或者高于外河水位时，河道属凹部迎流顶冲段或本次治理对原状土有开挖松动段，河水直接在堤脚通过，坡角淘蚀速度相对较快，崩岸塌坡最易发育，洪水期易冲刷堤岸及堤脚，对岸坡的稳定不利[1-2]。

2 施工问题现状

根据现场调查，本工程治理起点至中城六桥河段，洪水期易冲刷堤岸及堤脚对岸坡的稳定不利[3-4]。

从水文计算结果来看，中城六桥至中城五桥河段无堤防，现状河道虽顺直，但该河段局部存在河岸坍塌现象，淤积较严重，沿河两岸现状地面高程为248.47～270.93 m，低于现状20 a一遇洪水水位249.30～273.05 m；中城五桥沿河而下至小江河汇合口处为已建浆砌石防洪墙，墙顶高程为235.34～248.34 m，防洪标准约为10 a一遇，局部河段不足10 a一遇。治理河段内6座桥梁中，阻水严重的为中城一桥、中城二桥、中城三桥、中城四桥、中城六桥。其中中城一桥、中城二桥、中城三桥、中城四桥位于已建防洪墙段，且已建防洪墙两侧道路、桥梁及居民点高程基本与防洪墙顶持平，考虑到单纯地抬高防洪墙顶至设计堤顶高程必影响到城市道路建设及城市总体规划布局，故本次设计对已建防洪墙暂不进行加固处理,且对已建堤防范围内阻水严重的中城一桥、中城二桥、中城三桥、中城四桥不做加固处理，由业主与相关部门协商后，另行采取处理方案。

3 施工总体布置

河道整治：对整治范围内局部淤积河道进行清淤疏浚，治理起点至中城六桥河段最小行洪宽度不小于现状最小宽度5.00 m；中城六桥至本次新建防洪墙终点中城五桥河段最小行洪宽度不小于12.00 m。

堤线布置：中城河段防洪工程堤线布置综合考虑两岸堤距、堤型、河岸现状走向、水流条件、地形地质条件，总体上顺天然河岸呈直线布置。左岸新建防洪堤自南山口支流汇合口处至中城河五桥段止，即桩号K左0+000.000～K左1+889.065，中城五桥沿河而下至小江河汇合口河段，并与北门段防洪堤相接为已建防洪堤，即桩号K左1+889.065～K左3+526.106；右岸新建防洪堤自中城六桥，经南山口支流汇合口，止于中城五桥河段，即桩号K右0+000.000～K右2+018.787，中城五桥沿河而下至小江河汇合口接右岸高地，即桩号K右2+018.787～K右3+760.671。

堤型布置：本工程新建防洪堤段，即桩号K左0+000.000～K左1+889.065、K右0+000.000～K右2+018.787堤段均采用在原浆砌石挡墙临水侧新增C20钢筋混凝土直墙式挡墙。新建C20钢筋混凝土挡墙临水侧每隔500.00 m设置混凝土台阶作为景观设计。

护岸布置：根据现状河岸情况，对治理起点至中城六桥河段桩号：K左护0+000.000～K左护0+400.000、K右护0+000.000～K右护0+220.000段进行C15钢筋混凝土挡墙护岸处理，护岸顶高程为现状地面高程。

由于中城6桥桥孔过流宽度仅约8.00 m左右，且建筑物老化严重，壅水影响又较大，本次规划将其拆除重建。对中城一桥、中城二桥、中城三桥、中城四桥则建议相关部门进行改造，以满足河道行洪要求。新建堤防与中城五桥、拆除重建后的中城六桥采用平面交叉连接。

4 总体施工方案设计

本工程项目施工沿堤线分布，工作面分散，并且施工方法简单，施工机械化程度高，施工布置及安排都较简便；护岸施工尽可能在外河低水位时安排实施。本工程施工受季节性影响明显，应注意根据水文气象情况，合理安排和适时调整各项目施工时段。

4.1 施工导流设计

施工区域所属中城河段属山区河流，具有洪水暴涨暴落、历时短的特点。为节约工程投资，对新建C20混凝土防洪墙施工工期较长的主要建筑物，按施工期洪水标准分段修筑施工围堰，分段长度约300.00 m， 即堰顶高程按枯水期洪水位高程加0.50 m安全超高计算，围堰施工采用编织袋围堰。施工时尽量快速利用枯水期将水下部分的工程抢出施工洪水位以上，若遭遇洪水则暂停施工。

4.2 河道整治与疏浚设计

根据整治工程总体布局，对治理起点至中城六桥河段局部进行护岸处理，以左、右两岸新建护岸线为两条治导线，确定疏挖范围。首先对河道内的河心洲、淤泥、河床上有阻水影响的块石和乱石等进行清理，特别是南山口支流汇合口、小江河汇合口河道内、中城六桥上游几处河道淤积较严重，需进行清淤处理。河床清淤应视淤积厚度控制河道清淤的深度及河底高程，不能改变江河的天然河道及河势。

4.3 堤身设计

根据堤型布置原则，由于中城河横穿崇义县县城中心城区，新建防洪堤两侧为县城各机关单位及居民区，用地紧张，本工程范围内不具备修建土堤的地形条件，为适应城市规划建设的需求，尽量减少永久征地及房屋拆迁量，本工程堤型选择直墙式堤型断面。防洪堤顶高程设计是按洪水位加堤顶超高确定，经公式计算各控制断面堤顶高程计算成果见表1。

4.4 堤基处理

(1)软塑状粉质壤土层的地基处理。由于新建堤防段地基大部分存在软塑状粉质壤土层，性状软弱，厚度大，现状情况不能满足地基承载力要求，本次设计拟采用砂砾石置换法以提高墙基承载力。置换厚度拟定为1.00 m，置换宽度为底板前后各延伸0.70 m，砂砾石置换层采用分层铺设，并振动碾压，压实度为96%，新基础承载力≥100 kPa。

表1 各控制断面堤顶高程计算成果

(2)墙基埋深要求。为了避免水流冲刷淘脚，护脚挡墙基础应深入设计冲刷线以下或座落在岩基上。根据《堤防工程设计规范》(GB 50286—2013)推荐的平顺护岸冲刷深度计算公式分析，20 a一遇洪峰时岸脚冲刷深度为0.94 m，由此要求砂砾石层墙基深入河床面以下1.00 m，或座落在岩基上[5]。

5 主要建筑物设计计算

5.1 挡墙稳定及应力计算

新建堤防内侧均为居民区，沿河坎布置较为密集，上述堤线不具备布置斜坡式土堤的条件，宜采用直墙式C20混凝土防洪墙，C20混凝土墙前护脚齿槽处用砂砾石回填。挡墙要求坐落在强风化岩石或嵌入砂卵石层1.00 m。

根据地质资料，控制地基承载力≥220 kPa，墙与地基摩擦系数取f=0.42。挡墙稳定计算，本阶段按三种工况进行分析。正常工况1：即临河侧水位为最低(设计枯水位)；正常工况2：河水位为设计洪水位；正常工况3：河水位由设计洪水位骤降1.00 m、墙内保持与设计洪水位齐平。计算结果见表2。

表2 C20混凝土防洪墙稳定、基底应力计算成果

5.2 软塑状粉质壤土层垫层置换计算

由于新建堤防段地基大部分存在软塑状粉质壤土层，采用砂砾石置换法以提高墙基承载力。

通常假定垫层为建筑物基础的一部分，垫层底面即为新的基础底面，新基础底面按式(1)计算：

B=b+2htanθ

(1)

式中：B为新基础底宽，m；b为原基础底宽，为5.16 m；h为垫层厚度，m；θ为扩散角，一般中、粗砂取30°～35°，壤土取22°～25°。

假设置换垫层的砂砾石厚度取1.00 m，扩散角为33°，得新基础宽度为6.46 m。

新基础底面平均压力按式(2)计算：

(2)

式中:P′为新基础底面平均压力，kPa；p为原基础底面平均压力，kPa，取95.00 kPa；γo为垫层容重，kN/m3，地下水位以下取浮容重，9.00 kN/m3。

得出新基础底面平均压力为85.00 kPa，小于软土层平均容许承载力[R]=90.00 kPa，故满足要求。

5.3 堤岸冲刷计算

堤岸冲刷深度的计算，按照规范《堤防工程设计规范》(GB 50286—2013)并参考相关文献计算。

水流平行于岸坡产生的冲刷可按式(3)计算：

(3)

式中：hB为局部冲刷深度，m；hp为冲刷处的水深，4.00 m；Vcp为平均流速，2.80 m/s；V允为河床面上允许不冲流速，1.20 m/s；n与防护岸坡在平面上的形状有关，取n=1/4 。

经计算hB=0.94 m，取整为1.00 m。即护岸基础应深入河床面以下1.00 m。

6 结 语

本文通过论述崇义县城防洪工程建设实例中遇到的问题和难点，综合考虑施工总体布置型式，对防洪工程的施工方案设计进行了分析。主要包括施工导流设计、河道整治与疏浚设计、堤身设计、堤基处理等方案，并对涉及到的挡墙稳定及应力、土层垫层置换以及堤岸冲刷等进行了计算论证。通过对施工组织方案的整体分析，编制可靠的施工方案，为工程高效优质实施提供技术保障。