上海地區防汛墻加固工程關鍵問題

陳 峰

(上海市水利工程設計研究院有限公司,上海 200061)

上海地區防汛墻加固工程關鍵問題

陳 峰

(上海市水利工程設計研究院有限公司,上海 200061)

針對上海地區防汛墻在歷年除險加固工程建設中出險原因分析不明、設防水平不一致、規劃標準與現狀存在矛盾、設防標準與現實發展不相匹配、加固規模擬定不合理等關鍵問題,通過收集出險事例,剖析了造成防汛墻出險的主要因素和各因素之間的關系,對比了規劃標準、設防標準中的矛盾,分析了除險加固規模擬定不合理的原因。結果表明:防汛墻出險原因主要包括邊界條件的變化、船只違章運行、結構安全度不足、臨近或穿河工程影響及地面沉降等,不同出險狀況由一種或多種因素造成;設防標準應從整體防汛水平校驗,采用實測水文資料修正,提高中、上游岸段安全等級;除險加固工程規模應綜合考慮現狀工情、水情、出險原因、規劃和規范標準的變化等原則確定;對碼頭、船閘等特殊岸段需設置限制性要求。

防汛墻;除險加固;設防標準;黃浦江;蘇州河;上海地區

上海地區黃浦江和蘇州河堤防護岸稱為防汛墻。黃浦江和蘇州河是上海地區最主要的兩條干流,也是太湖流域主要排水河道。上海境內,黃浦江干流自米市渡至吳淞口,長約83km。上游有斜塘、園泄涇、大泖港三大源流,其中攔路港下接泖河、斜塘,其間有太浦河匯入;園泄涇上游接紅旗塘,下游與斜塘匯合后為橫潦涇;大泖港匯入橫潦涇后,折向東流后即為黃浦江,其中千步涇(西荷涇)以上為黃浦江上游干流段,以下為市區干流段。蘇州河現為黃浦江支流,上海境內自青浦趙屯至黃浦公園入黃浦江,長約53km[1]。

目前上海市境內黃浦江和蘇州河兩岸均已建有防汛墻,在實際運行中,由于各種環境條件變化影響,部分岸段防汛標準不達標,防汛墻坍塌,防汛設施損壞,防汛岸線不封閉,防汛功能呈脆弱性,這些安全隱患呈逐年增多的趨勢,歷年來防汛部門頻繁組織防汛搶險和除險加固工作。由于防汛一旦出現險情或隱患,以盡快恢復防汛功能為第一要務,易忽略對引發險情的深層次原因的剖析。然而造成防汛險情事件或形成防汛安全隱患的因素多,成因復雜,有些是由突發性破壞造成的,有些是由損傷逐步積累造成的,有些則是由相關規范安全系數或設防標準的提高造成的,等等。岸段出險可能由一種主要因素造成,也可能由多種因素協同造成。根據近年來對防汛墻維修和除險加固工程的統計,邊界條件變化造成的險情多于結構自身的完整性和耐久性造成的險情。消除防汛險情和隱患主要采用工程措施解決,對于防汛日常管理和信息化控制等非工程措施尚未形成有效和系統性的措施。同時,對于除險加固范圍和工程規模確定的依據常顯不足,論證含糊。本文擬通過對防汛墻出險的主要原因進行系統的剖析,探討出險規律,深入分析險情表象與防汛安全本質之間的關系;解構設防標準的矛盾現象,通過論證提出設防標準校驗和調整的建議,指出除險加固規模擬定不合理的原因,提出確定原則和方法。

1 出險原因分析

根據多年來黃浦江和蘇州河防汛墻運行中出險情況的統計,造成出險的原因非常多,出險后防汛墻損壞的表觀現象種類也較多。從損壞表觀分析出險因素,有些為單一因素,有些為多因素共存,各因素之間的關系存在交錯復雜性,對分析判斷出險主要原因造成困難。

1.1 邊界條件的變化

黃浦江和蘇州河均為太湖流域泄洪通道,在汛期水流流速較大,受河道歷史演變形成的格局影響,彎道眾多,加之航運繁忙,特別是黃浦江為上海最重要的內河航道,在彎道頂沖部位、靠近主航道側岸灘、碼頭停靠兩側一定范圍、船舶違章調頭及停靠岸段易受到水流沖刷和船只螺旋槳近岸淘刷,部分岸段違章停靠超噸位船只,并在墻前浚挖,直接造成防汛墻墻前泥面大幅降低。

黃浦江和蘇州河兩岸分布著大量的碼頭堆場和新開發的居住小區,雖然按照水利行業管理要求,在防汛墻6m保護范圍內嚴禁堆載、通行重車和搭設建筑物,在保護范圍外腹地一定區域需限制堆載,但由于岸線太長,日常管理難度高,許多碼頭、堆場和建設小區直接在保護范圍內堆載,造成防汛通道無法貫通,并增大墻后附加荷載。即使在保護范圍內沒有堆載,但在保護范圍外卻大量堆載,同樣會對防汛墻造成影響。

防汛墻前后邊界條件的變化一旦超過可承載能力,輕者造成防汛墻傾斜、錯縫、沉降,重者造成防汛墻坍塌。2003—2013年黃浦江、蘇州河防汛墻出險事例見表1。

1.2 船只撞擊、違章停靠、帶纜

黃浦江和蘇州河作為上海地區主要通航河道,岸線非常長,限于管理原因,存在大量船只,甚至遠超航道標準的船只,在非碼頭區違規作業、停靠、帶纜、掉頭,并頻繁的撞擊和拉拽,造成防汛墻損壞事件,包括外灘等中心城區核心位置的防汛墻也曾多次遭遇船舶撞擊而損壞(表1)。

目前上海地區對防汛墻造成破壞的主要船型多為運載砂石料等建筑材料船,根據上海市水務局2006—2008年的統計,此類船只平均每年撞擊防汛墻的次數超過90次,損壞防汛墻面積超過500m2,主要分布在碼頭區附近范圍,船只越多,撞擊概率越大,撞擊次數越多,并呈趨勢性增長。

1.3 防汛墻自身結構安全度和耐久性不足

由于黃浦江和蘇州河防汛體系歷經幾十年逐步建設形成,建設年代不同,設計標準不一,結構型式各異,中心城區防汛墻多數都經過數次加高加固,墻體斷面已成畸形,現狀情況復雜。部分岸段建設遵照當時規范,采用容許應力法,設計中未考慮耐久性方面問題。防汛墻經多年運行使用,墻體老化迅速,墻身出現破損,結構耐久性較差,沉降后造成設防高程不足,部分墻體出現坍塌、傾斜、露筋、裂縫、漿砌塊石砂漿脫落,墻體之間出現錯縫,伸縮縫損壞,防汛功能已難以滿足要求。

受土層沉積的成因,上海淺層地質普遍分布粉性或砂性土層,特別是蘇州河古河道流經范圍,受洪水沖刷切割的影響,表層沉積大量粉砂性土。該類土質處理不當會造成滲徑不足,極易產生管涌、流砂等地質災害。對于中心城區大量防汛墻岸段存在墻后地面低于高潮(水)位情況,滲徑不足常造成墻后冒水、冒砂[12]。另外由于沿岸橋梁基礎多未考慮滲徑問題,橋梁本體或橋梁與防汛墻銜接部位仍沒有根本性解決滲徑不足和墻后滲水問題。

對于防汛墻后沒有市政排水設施的區域,若墻頂和周邊地勢均高于墻后地坪,將造成墻后積水無處排放,長時間浸泡墻后土體,在持續滲壓工況條件下使土體軟化,降低了堤岸穩定安全度。

受水流或船行波持續作用影響的岸段,會引起防汛墻墻前泥面降低,底板外露,造成墻后土體流失,地面出現空洞和大面積下沉等防汛險情。

1.4 臨近和穿河工程的影響

近年來黃浦江和蘇州河沿線建設了大量基礎設施項目,許多工程距離岸線非常近,甚至不足河道保護范圍6m[13],施工必然會對防汛墻安全造成影響,如:基坑開挖、沉樁、降水、通行重車、超載等。即使有些項目針對防汛墻采取了監測和保護措施,但由于對水工結構的不了解,最終仍導致防汛墻變形過大、墻體開裂、伸縮縫拉開、墻身損壞等現象,甚至有些項目由于基坑防滲措施不合理,開挖后導致滲徑不足,坑內外形成水力聯系,出現大量涌水或管涌現象,對防汛墻造成極大的安全隱患。

上海市建設地下隧道已成為解決城市交通問題的重要手段,迄今為止,穿越黃浦江的隧道已建、擬建或在建的達到20條之多,其中城市道路隧道10條,地鐵隧道10條,另還有多條電力隧道、合流污水管道等;穿越蘇州河市區段僅地鐵隧道就達9條之多。由于隧道的建設需進行暗挖,對周圍土體產生擾動,穿越時會對防汛墻結構造成一定的影響,包括墻體變形、設防能力降低、河床河勢變化等,甚至發生防汛墻損壞或倒塌等突發事件,給河道堤防日常管理及防汛搶險帶來了一系列新的問題[14-15]。

1.5 地面沉降的影響

上海市地面沉降動態監測資料表明,上海市區地面沉降速率表現出明顯的非線性增大趨勢。地面沉降是在多種因素共同作用下緩慢而持續的變形,其中最重要的影響因素為過量抽汲地下水和大規模城市建設。上海市水務局于2001年、2002年分別進行中心城區黃浦江防汛墻浦西側、浦東側墻頂高程復測,結果表明中心城區黃浦江防汛墻沉降了10～120mm[16]。

區域地面沉降是影響防汛墻沉降變形的主要因素。另外,防汛墻自身的自重壓力對下臥土層產生的附加應力造成土體固結也是防汛墻沉降變形的另一個重要影響因素。以外灘防汛墻為代表,1994年5月至2002年12月間,外灘防汛墻平均累計沉降量為218.77mm,同期外灘地區由水準點反映出的地面沉降量為167.1mm,區域地面沉降占防汛墻沉降量的比例為71.9％[16]。受區域地面沉降和沉降非均態化影響,防汛墻穿越不同區域時,會產生較明顯的沉降和不均勻沉降。根據預測,上海地區地面沉降速率雖已減緩,但仍在發展,沉降較大的區域仍主要位于中心城區。

1.6 各種出險原因之間的關系

凹岸頂沖、船只沿岸邊違章停靠、非法浚挖易造成防汛墻墻前泥面的降低,沿河臨近工程建設常會在防汛墻后側堆載或通行重車,此類情況將造成邊界條件的變化;基坑開挖和穿河工程造成土體損失、地下水滲透以及臨近河道區域降水,均能引發防汛墻沉降;上海地區大量開采地下水及大規模城市建設,以及濱海地區廣泛分布的未固結第四紀地層的壓縮,導致地面高程永久性損失,直接改變城市自然地理環境的下墊面形態與格局,降低防汛墻的防御能力[17];沉樁振動或擠壓造成土體管涌或隆起,船只撞擊、拉拽,降低防汛墻的結構安全度和耐久性。從以上分析可知,防汛墻出險往往伴隨多種原因,邊界條件的變化,既可能由墻前泥面淤積或降低造成,也可能由墻后荷載變化造成,或者兩者兼有;防汛墻沉降既可能由區域地面沉降引起,也可能由臨近工程影響引起;防汛墻結構安全性則可能受到邊界條件變化、船只運行影響、結構老化、地面沉降、臨近工程施工、地基土滲透等因素或兩種以上因素共同影響。由于單純地對出險的防汛墻岸段全部采用新建結構提高防汛安全度既耗時也不經濟,因此,客觀判斷造成防汛墻出險的主要原因,才能有針對性地提出合理、可行的除險加固措施。

2 設防標準的確定

2.1 現狀設防標準

黃浦江和蘇州河根據徑流下泄、潮流上溯和區域排澇之間的關系,上、中、下游各段采取的設防標準不同,工程等級和建筑物等級根據保護對象,按照相關規范[18-19]確定也不同。各段設防標準見表2。

由表2可知,黃浦江和蘇州河沿線出現多個設防標準和工程等級,主要是由于不同歷史階段規劃標準的不統一,以及長江口潮流上溯、太湖流域泄洪、城市排澇等共同影響的復雜性和城鄉差別所造成的。

黃浦江源流段、干流段和市區段三者設防標準和工程等級在過渡岸段缺少必要的的校驗。位于中部的上游段和源流段工程等級低,市區段高。整體穩定安全系數1級和3級水工建筑物相差約20％,在上游干流段與市區段分界點千步涇和西荷涇部位,上、下游防汛墻安全水平相差較大。

黃浦江設防高程按設防標準對應特征水位分段插值加超高確定,設防高水位分別為源流段3.90～4.25m,上游干流段4.25～4.30m,市區段4.30～6.27m,在不同分段銜接點部位設防高水位跳躍,當分段點位于支流部位,則會出現同一條河道兩岸設防水位不同、墻頂高程不一致的情況。

蘇州河沿線設計高水位研究成果中,中、上游段防汛墻設防高程由4.5m(上海吳淞零點,下同,除注明)提高至5.2m[20],也是針對蘇州河工情、水情和沿線腹地環境變化需求而調整的。正在編制的蘇州河中、上游段規劃中防汛墻設防標準擬由原Ⅲ等3級提高為Ⅱ等2級,但目前該規劃還未獲得主管部門的批復,整個中、上游岸段也暫時沒有全面整治的計劃,在歷年來除險加固中,設防高程與設防水位出現倒掛的現象。設防高程從區域綜合考慮,采用4.5m,與現狀高程一致,暫時不按已批準的防汛墻設防高程5.2m實施,設防高水位則按照批復的成果4.79m設防,造成設防水位高于設防高程的不合理現象。同時,水工建筑物等級又按沒有批準的規劃,擬定為Ⅱ等2級。

黃浦江和蘇州河中、上游原區界劃分為郊區,范圍內多為農田,與市區相比設防標準較低,隨著上海城市化外延的迅速發展,土地性質發生了變化,人口、企業、房產、商業大幅增加,地區經濟總量迅速上升,區域重要性顯著提高。因此,根據規范[18-19]、防汛安全和上海地區的發展,防汛墻設防標準和建筑物等級的提高,既是城市防汛安全日常管理的需求,也是防汛墻改造和除險加固建設依據的需求,更是防汛墻防御能力與城市發展相匹配的需求。

2.2 設防標準的校驗和調整

目前黃浦江設防高水位仍采用1984年水利電力部批準的千年一遇設防水位進行設防,太湖流域防洪規劃對于黃浦江和蘇州河防洪標準近期按50年一遇標準,遠期按100年一遇標準[21]。由于水情和工情近20年發生了較大的變化,上海市水文總站基于歷史實測潮位資料,分析黃浦江高潮位的變異特征,并將資料序列延續到2002年,分析成果顯示,現狀條件下千年一遇高潮位較1984年成果普遍升高[22]。中國國際工程咨詢公司針對黃浦江新增防洪工程可行性研究報告中的咨詢評估也認為,按照1984年批準的設防水位,黃浦江僅能達到200年一遇的設防標準,并與上游50年一遇防洪標準銜接不合理[23]。2013年“菲特”臺風期間黃浦江上游米市渡水文測站實測最高潮位4.61m,超歷史紀錄0.23m,進一步驗證目前的設防水位已不符合現實需求。

黃浦江設防標準宜從整體防汛體系角度分析,通過沿線水文實測序列資料,采用頻率分析,按照潮位千年一遇標準和防洪100年一遇標準推算沿線設防高水位和設防高程。考慮下游潮流上溯、上游泄洪徑流和地面匯水徑流交互影響,對防洪、防潮和除澇標準相對應水文特征值分析校驗,推算和畫示設防高水位和設防高程包絡線。既考慮防御的最不利工況,又保證防御水位的平滑過渡和設防水平的一致性。在潮流和徑流交匯段既保證設防標準的一致性,也避免不同標準岸段過渡部位出現設防水位的突變,并能與太湖流域防洪規劃標準相統一。

蘇州河沿線支流和河口都已建閘控制,成為一條可人工干預和調控的河道,沿外環線至省界中、上游沿線均已拆(郊)縣建(市)區,因此,設防標準和工程等級也應提高,與下游段統一,避免防汛墻墻頂高程在近、遠期逐步達標過程中出現設防高水位高于墻頂高程的不合理性現象。

隨著城鎮化的發展,地區保護等級的提高,相應的設防標準和工程等級也應提高。黃浦江和蘇州河設防標準和工程等級的調整建議見表3。

近20年來黃浦江、蘇州河許多岸段腹地范圍的使用性質同樣發生了較大的變化,墻后腹地荷載和地面高程均隨之變化,加之巖土工程勘察規范對地基土層指標參數規定的變化,造成設計參數與邊界條件在防汛墻建設時與現今對比可能發生較大的變化。因此,對于水文、水情、工情、地質情況、墻前后荷載標準均應按實際分區分段進行校驗,提出符合防汛墻除險加固合理的設計參數和邊界條件。

沿線各岸段在滿足相對應建筑物級別的安全系數前提下,建議按照可靠度的方法分析安全系數的可靠性,特別是不同設防標準銜接岸段的安全度應進行校驗。

表3 黃浦江和蘇州河設防標準和工程等級的調整建議

3 加固規模的擬定

3.1 加固規模不合理性分析

上海地區防汛墻歷年來出險位置的分布隨機性較強,與周邊環境、邊界條件、地質情況、防汛墻結構、水流走向等相關。出險范圍也多表現為點狀分布,以標準墻段(15m)界定,通常一個險情部位表觀出現防汛墻結構損壞和安全隱患的墻段不超過3段。而除險加固和年度維修加固范圍采用新規范、新規劃標準和年度計劃的資金投入作為擬定工程規模的依據,既缺少對出險實際原因的充分考慮,也缺乏對比防汛墻邊界條件變化的分析和結構耐久性引起安全可靠性變化的影響。黃浦江和蘇州河防汛墻歷經幾十年逐步建設形成現今的防汛體系,在不同的整治時段受認知程度和城市化發展進程的影響,執行的規劃和規范均不相同,并且規劃標準和規范總體安全度呈增長趨勢,先期整治的防汛墻按現今規劃和規范規定復核,大多無法滿足要求。在黃浦江和蘇州河暫無新一輪大規模整治任務的前提下,勢必要么加固范圍遠大于出險范圍,并且加固結構的安全度遠高于相鄰岸段;要么加固范圍小于須除險的實際岸段數量和長度,待下一年度資金落實方可加固,造成存在安全隱患的岸段在汛期防汛風險非常高。采用此方法確定除險加固范圍值得商榷,結果最終轉化為人為主觀判斷和行政干預,難以客觀評價防汛墻出險岸段的實際安全狀況和可能引發的防汛風險,出現理論復核計算不安全,而實際安全運行多年的情況;或者理論復核計算安全,而實際周邊環境極易對防汛墻造成安全影響的悖論現象。因此,科學合理、尊重歷史成因、符合實際情況和安全經濟地擬定工程規模是除險加固的關鍵問題。

3.2 加固規模擬定方法和原則

3.2.1 現狀工情與原規劃設計標準對比

黃浦江和蘇州河中、上游段墻前設計泥面線按照建設時現狀泥面線考慮最大沖刷深度確定,蘇州河下游段按照底泥疏浚泥面線考慮適當超挖(不大于0.5m)確定;墻后填土高程按照建設時墻后現狀地面高程,對于地面較低、滲徑不足、墻后腹地有條件抬高的岸段,通常將地面填至與設防高水位齊平。在確定除險加固范圍之前,首先應調查擬加固范圍周邊環境的變化,實測對比出險部位現狀與原設計邊界條件、規劃邊界條件、地質條件之間的差別,包括墻前泥面、墻后地坪、淺層地質、周邊附加荷載、墻后腹地用途等,在此基礎上,復核出險岸段的安全度和加固后的安全度,避免過度加固或加固不足。

3.2.2 分析出險原因和判斷出險范圍

防汛墻出險原因眾多,詳細分析主因,對于判斷和確定除險加固規模至關重要,可參照如下原則。

a.邊界條件發生變化。首先應調查判斷是否超出原設計標準最大限制范圍及恢復的可能性。若能恢復,僅需對出險部位按原標準修復;若不能恢復,并超過原設計標準、實測邊界及范圍,復核現狀防汛墻安全度,若不滿足規范要求,則對整個范圍加固。

b.船只撞擊、違章停靠、帶纜。檢測和鑒定防汛墻損壞情況,對損壞部位按原標準修復。同時,調查防汛岸線所處環境,若周邊鄰近碼頭、船塢等,必要時設置隔離樁,避免船只靠近防汛墻。

c.防汛墻自身結構安全可靠性不足。通過檢測鑒定和復核計算,確定除險加固范圍。但加固措施應根據不同的安全性指標分類考慮,包括整體穩定、局部穩定、抗滲穩定、結構耐久性、樁基承載力等。

d.穿河和鄰近工程實施。根據不同工程的結構特性,調查與防汛墻的相關關系,分析確定對防汛墻的影響范圍和影響程度,并在影響范圍基礎上增加一定保護范圍,作為除險加固范圍[24]。

e.地面沉降。該因素影響范圍較廣,在一定區域內對于防汛墻的出險影響主要是造成設防高程不足。當防汛墻承載力和穩定性滿足安全要求前提下,可通過測量墻頂高程確定加固范圍。

3.2.3 新規劃和新規范標準校驗

近20年來,隨著城市化發展,黃浦江和蘇州河防洪工程的大量修建減少了納潮量,加之海平面上升、地面沉降、臺風暴雨災害天氣增多、城市下墊面的變化形成地表匯流和排水量的增加以及上游太湖泄洪量的增加,多種因素造成兩條河道水位抬高。

根據2003年上海市水文總站對黃浦江的潮位分析可知[22],目前執行的設防高水位已遠達不到千年一遇設防標準。若出險范圍按照新的潮位分析成果確定的設防水位考慮,必然造成黃浦江中、下游大部分岸段均無法滿足千年一遇的設防要求。同樣,根據2006年上海市水務規劃設計研究院關于蘇州河沿線設計高水位的研究成果[20],防汛墻頂設防高程需達到5.2m,而中、上游段原設計標準墻頂高程為4.5m,均無法滿足要求。因此,出險范圍不應以墻頂高程不足作為確定依據,設防標準可采用新、老標準兼顧考慮的原則,一方面保持防汛岸線銜接的合理性和連續性,另一方面除險加固岸段防汛墻承載力和穩定安全應考慮今后墻頂加高的可行性。

目前,黃浦江和蘇州河防汛墻設計主要按照國家標準GB50286—2013《堤防工程設計規范》、上海市標準DGJ08-11—2010《地基基礎設計規范》和上海市堤防(泵閘)設施管理處組織編制的《黃浦江防汛墻工程設計技術規定(試行)》,由于該3項規范的設計理念和原則不完全一致,GB50286—2013《堤防工程設計規范》仍沿用容許承載力設計理論,DGJ 08-11—2010《地基基礎設計規范》采用概率極限狀態設計理論,《黃浦江防汛墻工程設計技術規定(試行)》作為地方水利行業規定,并無完整的設計理論體系,主要是針對黃浦江防汛墻的特點匯總了相關設計規范和行業的規定。3項規范對于結構穩定性和承載力的計算方法、設計參數、安全水準取用均有差別,因此,一直存在混用規范的現象。由于防汛墻建設時間跨度較大,形成了不同年代防汛墻共存的現象。早期建設時,甚至沒有可參照的規范標準,由各設計單位自行確定設計標準和安全系數,有了規范之后,隨著規范標準的不斷完善和改進,安全水準不同程度的提高,目前,黃浦江防汛墻按照新建和改造分類,安全系數需達到1.375～1.430,因此,對于防汛墻除險加固規模按照什么規范標準實施成為至關重要的問題。若按照現行規范和規定復核,相當比例的現狀防汛墻達不到安全水準,若以此原則確定除險加固范圍,短期內再次進行大規模加固建設與現實情況不符。因此,對于出險岸段,仍應以原設計標準進行復核確定加固規模,避免了對于現狀沒有出險的岸段,按新標準復核不能滿足安全水準的要求,甚至出現安全系數小于1的矛盾。對于建設年代較早、使用年限較長(30年以上)、設計時無規范標準執行的岸段,出險后可按照現行規范標準確定加固規模。

水工結構耐久性設計的概念是在SL/T1910—1996《水工混凝土結構設計規范》頒布后開始執行的,由于和SDJ20—1978《水工鋼筋混凝土結構設計規范》并行使用,兩者在安全度表達及考慮不同荷載變異性上存在不一致,因此耐久性設計在實際運用中執行的并不理想,SL/T1910—2008《水工混凝土結構設計規范》中的條文說明也提到“對已建工程的調查表明,水工混凝土建筑物的耐久性存在嚴重問題”。上海地區防汛墻現狀耐久性同樣存在較大問題,歷年防汛巡查均發現,普遍存在墻身局部破損、露筋銹蝕、保護層厚度不足、裂縫、墻體滲水、混凝土表面碳化、伸縮縫老化破損等現象。對于防汛墻的耐久性、可靠性,可通過檢查和檢測等普查手段判斷,對于普查后初步判斷存在安全隱患的岸段,可進一步采取重點檢測、監測和安全鑒定,確定安全可靠性和加固規模。

4 水利和航運的關系

黃浦江和蘇州河均為上海地區重要的航道,現狀黃浦江和蘇州河中、上游段存在大量的碼頭設施。由于不同行業主管的管理模式不同,水利與航運對同一條河道的規劃、設防標準及相關規范、建筑物標準均不一致,造成防汛體系的不完全匹配。碼頭區管理和布局由航運部門管理,對于整條岸線僅為局部,防汛由水利部門管理,需綜合考慮防汛體系,兩者不可避免存在矛盾。特別是兩者交界部位,管理上往往容易出現疏漏。如碼頭兩側非碼頭區,受船只運行的影響嚴重。

碼頭和船閘岸段的設防標準和加固規模需同時考慮水利和水運的要求,按最不利工況條件確定,或針對此類岸線采取限制性措施并提出限制性要求。岸段外一定范圍按相應水運標準和水利標準相互校驗,對于不滿足安全要求的岸段,要么納入碼頭或船閘范圍按高標準改建,要么采用限制性隔離措施,避免船只靠近防汛墻,保證墻前泥面的穩定和防止對墻體的撞擊。

墻后腹地范圍分區域設置限載要求。6m防汛通道范圍禁止搭設建、構筑物,堆載或通行重車,6m以外范圍建議根據防汛墻的結構情況、墻前泥面、墻后地坪高程和水文地質條件等因素確定限載要求。

5 結論和建議

a.防汛墻出險原因主要包括邊界條件的變化、船只違章運行、結構自身安全度和耐久性不足、臨近或穿河工程影響以及地面沉降,不同的出險狀況由一種或多種因素共同造成,剖析出險本質,是擬定設防標準、除險加固規模和加固方案的基礎。

b.現狀設防標準和建筑物級別無法滿足城市發展和工情、水情變化的需要,相應的設防標準和工程等級應提高。設防標準需同時考慮防洪、防潮、除澇標準三者關系校驗,推算設防水位和設防高程,既能保證防御最不利水情工況,又能保證設防水平的一致性。黃浦江和蘇州河上游段防汛墻建筑物級別建議提高為2級。

c.目前防汛墻加固規模的確定存在人為主觀判斷和行政干預,難以客觀評價防汛墻實際安全狀況,造成要么加固過度,要么對存在防汛隱患的岸段遺漏加固等諸多不合理的情況。防汛墻加固規模應遵循現狀工情、規劃及原設計標準的關系,出險原因分析,新規劃和新規范標準校驗等原則擬定。

d.位于碼頭或船閘等特殊部位防汛墻岸段,一方面加強管理,另一方面對于防汛墻結構按水運標準和水利標準相互校驗,對于不滿足安全要求的岸段,碼頭或船閘范圍按高標準改建,或者采用限制性措施,防止船只運行造成防汛隱患。

e.建議開展防汛墻風險綜合評估,了解現狀防汛體系防御水平和能力,在風險評估的基礎上,運用GIS技術,基于實時環境監測數據系統,建立數字防汛信息庫。同時,結合不同區域的設防標準和現狀防汛墻狀況,繪制防汛風險圖。

f.建議針對上海地區防汛墻,開展集法規、保險、工程調度、風險評估、信息采集系統、日常巡視管理、應急搶險預案于一體的綜合管理機制研究。

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A study of the key problems of reinforcement of flood control wall in Shanghai

//CHEN Feng(Shanghai Water Engineering Design＆amp;Research Institute Co.,Ltd.,Shanghai 200061,China)

In the past years,there were some key technical problems in reinforcement of flood wall,such as ambiguous causes in analysis of dangerous situations,no unified standards for flood defense,contradictions of planning standards and current situations,mismatches of protective standards and urban development,unreasonable reinforcement scale,etc.In this paper,the examples of risk situations are collected to analyze the main factors that lead to the mentioned problems.Firstly,we present a study of the relationships among these various factors and then contrast planning standards with present status.In addition,further researches have been done which deconstruct the contradictions in current protected standards and analyze the reasons of unreasonable proposed scale for the reinforcement of floodwall.Main reasons of the dangerous situations include boundary conditions change,illegal operation of vessels,structural safety deficiencies,land subsidence,and engineering impact caused by projects that are adjacent to or pass through rivers.Various dangerous situations are caused by one or more factors;thus in order to raise the security levels in upstream regions,the standards of protection should be checked from overall defense standards which have been corrected by measured hydrological data.Furthermore,for ascertaining the principles of project scale of reinforcement,working conditions,hydrological features,the dangerous situation and the planning or standards evolution should be taken into account.At last,restrictive conditions should be settled on the shoreline of dock and ship lock.

flood control wall;reinforcement;protected standards;Huangpu River;Suzhou River;Shanghai Area

TV87

:A

:1006-7647(2014)06-0049-07

10.3880/j.issn.1006-7647.2014.06.011

2013-09-09 編輯:徐娟)

水利部公益性行業科研專項(201301020)

陳峰(1974—),男,江蘇無錫人,高級工程師,碩士,主要從事水利工程設計工作。E-mail:engineeringchenfeng@126.com