婺源縣城區(qū)防洪治理工程設計

蔡方昕，王建峰

婺源縣城區(qū)防洪治理工程設計

蔡方昕1，2，王建峰3

（1.江西省水利規(guī)劃設計研究院，南昌330029；2.江西省水工結構工程技術中心，南昌330029；3.西北農林科技大學，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)無擋洪排澇設施，防洪堤防洪標準偏低、無法抵御20年一遇洪水等問題，結合防洪堤現狀、防護對象等因素，設計采取有針對性的新建土堤、新建防洪墻和干砌石護岸等為一體的防護加固方案。計算結果表明：防護加固建筑結構整體穩(wěn)定性、抗?jié)B性和應力指標均符合規(guī)范要求，防洪加固方案具有較好的技術和經濟效益。

城區(qū)防洪；土堤；防洪墻；干砌石護岸

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)防洪設施未修建完整，各澇區(qū)未修建擋洪排澇設施，多數防洪堤防洪標準偏低，洪澇災害頻繁發(fā)生，現有的防洪治澇設施遠不能滿足防洪治澇要求［1］。根據婺源縣城區(qū)地形及樂安河水系情況，各堤段防洪標準按20年一遇（P=5%）洪水設防，主要防護加固防洪堤有：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)防洪提防現狀及存在問題

婺源縣為山區(qū)縣，城區(qū)的自然災害主要是洪澇災害。1996年汛期，城區(qū)淹沒范圍達1.5km2，直接經濟損失700萬元；1997年汛期，城區(qū)淹沒范圍2.5km2，直接經濟損失2000萬元；1998年汛期，城區(qū)淹沒范圍2.0km2，直接經濟損失3100萬元。自1956年以來，歷年直接經濟損失累計近億元。城區(qū)地勢相對較高，現狀防洪設施也相對較少，現有防洪堤大多堤身低矮，老化失修，多數防洪堤未封閉，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20年一遇防洪標準外，其余老堤防防洪標準均不足10年一遇。從現有防洪河道和防洪設施分析，該河段在抗御外洪上存在問題：①河兩岸臺地為砂壤土，使河道兩岸沖刷嚴重，兩岸臺地常被淘刷沖塌；②城區(qū)內現有防洪堤防少，標準低，且未能封閉，造成洪水期洪水泛濫入城；③城區(qū)內各澇區(qū)基本上無任何排澇設施。

現狀堤防迎流頂沖險段堤段共4段，長4.04km，需進行干砌石護岸處理；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狀及設計加固措施。

3 防護加固工程

3.1 新建土堤設計

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，保護范圍為右岸居民區(qū)。按20年一遇洪水設防，工程級別為4級［2］。

3.1.1 堤頂超高計算及設計標準斷面

選取武口堤0+200作為典型斷面進行計算，計算風速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，設計堤頂寬6.0m；臨、背水邊坡均為1∶2.5。堤頂設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結構，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，工程地質條件較好。設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段作為典型斷面進行分析。堤身填筑黏土滲透系數為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技術指標范圍內，堤身整體穩(wěn)定性及抗?jié)B性較好，無需進行專門的防滲處理［4］。

本文選用設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力法進行堤坡抗滑穩(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：堤身在設計洪水位和洪水期驟降工況下的抗滑穩(wěn)定安全系數為2.405和3.106，均大于規(guī)范規(guī)定的1.15指標，抗滑穩(wěn)定滿足要求。

3.2 防洪墻設計

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

防洪墻頂高程采用設計洪水位加超高，超高值與土堤超高值相同為1.2m。防洪墻斷面根據地形、地質資料、穩(wěn)定應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0.62m寬墻趾，底板厚0.50m，在底板下設截水槽。堤后采用黏性土回填，回填平臺高程與墻外設計洪水位齊平，寬度為6.0m，內坡1∶2.0。

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

表3 防洪墻穩(wěn)定及應力計算成果

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

3.3 干砌石護岸設計

3.3.1 護岸范圍

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，需進行護岸處理。

3.3.2 護岸型式選擇

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

3.3.3 護岸結構設計

（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，風速12.6m/s，吹程500m，護坡厚度14cm，根據工程區(qū)類似工程實踐經驗，設計護岸干砌石厚度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，均位于設計枯水位以上，設計將陡于1∶2的岸坡削坡至1∶2，并用干砌塊石進行岸坡防護，干砌塊石厚30cm，下鋪厚10cm的砂礫石墊層。干砌石護岸上設壓頂，下設齒槽，齒槽埋深0.6m、底寬0.6m，開挖邊坡1∶1。

4 結語

（1）現狀武口防洪堤、城北防洪堤、城南防洪堤和齊家岸防洪堤，設計采用30cm厚干砌塊石進行“水上護岸、水下固腳”加固處理。

（2）樂安河右岸片區(qū)，按20年一遇的洪水標準，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)定安全系數均在規(guī)范允許指標范圍。

（3）老城區(qū)防洪堤樁號0+000～1+320段，設計采用在原防洪墻上加設較小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的允許承載力，防洪墻抗滑和抗傾覆穩(wěn)定及應力滿足要求。

［1］劉玉軍.金溝河防洪堤方案優(yōu)化與設計方法研究［J］.水利科技與經濟，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計［J］.甘肅水利水電技術，2014，50（10）：18-20.

［5］朱賽美，劉敏.景寧縣河道的現狀分析與整治對策［J］.浙江水利水電?？茖W校學報，2011，23（1）：42-44.

［6］吳建華.某橋墩沖刷計算分析及防護措施［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計工作，（Tel）18509238996。