虹橋交通樞紐周邊水系綜合整治工程研究設計

許 智 泓

(1.中船第九設計研究院工程有限公司,上海 200063; 2.上海海洋工程和船廠水工特種工程技術研究中心,上海 200063)

近年來隨著國民對生活質量要求的不斷提高，城市生態水系的綜合整治越來越受到關注。在近一段時間內，相繼推出一大批水系整治項目，虹橋交通樞紐周邊水系(蟠龍港、北橫涇、華漕港)整治工程就是其中最具代表性項目之一。

本次整治工程包括蟠龍港、北橫涇和華漕港三條河道，位于閔行區華漕鎮，屬虹橋交通樞紐地區水利規劃范圍內。虹橋綜合交通樞紐地跨長寧區西部地區和閔行華漕鎮東部地區，是上海繼洋山深水港后的一項重大市政工程，也是迄今為止世界上最復雜的一個綜合交通樞紐。其建設規劃目標是建成高速鐵路、城際和城市軌道交通、公共汽車、出租車及航空港緊密銜接的國際一流的現代化大型綜合交通樞紐。規劃功能定位是利用樞紐優勢，適度發展現代服務業，更好地服務長三角、服務長江流域、服務全國。

1 工程概況

1.1 水文

本工程在行政區劃上屬于閔行區，同時本工程又位于水利控制片淀北片內，河道除澇最高水位為+3.80 m，突擊預降水位+2.00 m。本次河道設計控制高水位取+3.80 m，常水位約+2.50 m～+2.80 m，設計低水位取+2.00 m。

1.2 工程規模

本次水系改造工程的范圍見表1。

表1 水系工程范圍表

本次河道整治工程內容包括河道護岸、疏浚、綠化工程、防汛通道等。河道斷面按虹橋樞紐地區水系規劃的相關要求進行設計，設計斷面不小于規劃規定的河道最小控制斷面。根據規劃本次三條整治河道規劃河口寬度為60 m，規劃河底高程為-1.00 m，規劃河底寬度為30 m。

1.3 工程地質

擬建場區淺部素填土一般厚1.4 m～2.0 m，局部較深，主要以灰褐色粉質粘土為主；約1.4 m～3.5 m段分布的是第②層褐黃色、灰黃色粉質粘土，場區內普遍分布；地表下約3.5 m～終孔16.0 m深度范圍內為第③層，④層灰色淤泥質粘性土層，其中大部分地段在第③層土中約5 m～8 m段或其底部分布有③t層灰色砂質粉土透鏡體，該層透鏡體呈松散狀，屬輕微液化土層。

2 工程布置及主要建筑物

2.1 主要建筑物設計標準

1)工程等級：本次整治河段周邊區域人口相對比較集中，經濟發達，且為通航河道。按SL 252—2000水利水電工程等級劃分及洪水標準的有關條款規定：河道整治定為Ⅲ等工程，主要建筑物屬3級水工建筑物。

2)除澇標準：本次整治河段位于閔行區虹橋交通樞紐周邊水系內，根據上海市防汛手冊，淀北片排水標準采用1963年型雨型，相當于二十年一遇的最大24 h面雨量192.9 mm。規劃除澇標準下除澇最高水位+3.80 m，相應防汛標高為+4.50。

3)抗震標準：根據國家標準GB 18306—2001中國地震動參數區劃圖，本工程區處于地震動峰值加速度0.1g區(相當于原地震基本烈度為7度)。

2.2 工程總體布置

本次設計所確定的河道走向與平面布置均按滿足水利規劃的水系布局。本次河道均為航道，為防止船行波對護岸沖刷，本次河道大部分采用半直立式擋墻結構。同時為結合景觀文化建設，在北翟路附近設計了親水平臺以方便游人觀賞。

本工程蟠龍港北接北橫涇水閘，南到北翟路。由于考慮河道與水閘有效結合，出閘水流平緩，減少水流對兩岸的沖刷，故水閘周邊的河道岸線轉彎圓順，河口寬度由小逐漸變大。

2.3 河道斷面設計

2.3.1 設計原則

1)河道斷面及護岸結構應符合規劃要求；

2)河道斷面滿足規劃過水斷面面積和蓄水面積；

3)護岸結構滿足穩定、安全要求，施工方便，經濟合理；

4)護岸結構體現自然，滿足景觀和親水需要。

2.3.2 河道斷面型式

根據河道工程總體布置原則及規劃斷面要求，在滿足規劃河口寬度的基礎上，考慮沿岸實際地形、兩岸建筑物、工程目標，以及河道的功能，特別是防洪、排澇、景觀、通航等功能，確定河道斷面型式。具體考慮如下：

設計常水位2.50 m～2.80 m，設計高水位3.80 m，設計低水位為2.0 m。由于3條河道均有通航要求，故在船行波影響范圍內重點防護。重點防護段內采用半直立式擋墻或護面結構抗沖刷。在重點防護段以上采用草皮護坡,以增加護坡的生態性和親水性,節省造價,土坡的防洪高程滿足4.50 m標高要求。

根據上述分析，設計考慮如下三種河道護岸結構型式。方案一為漿砌塊石擋墻護岸，從河底放坡至+2.40 m，設置平段及直立式擋墻，墻頂標高為+3.50 m，墻后設緩坡至地面標高見圖1。方案二為高強嵌鎖塊擋墻結構，從河底放坡至標高+2.40 m，設置直立式擋墻，墻頂標高為+3.50，再以1∶2.00放坡至河岸標高見圖2。方案三為綠化混凝土護面斜坡式結構，在河底以1∶3.0放坡至標高+1.50，設置400×500鋼混凝土導梁，再以1∶2.5放坡至河岸標高，在標高+1.50至標高+3.50之間，設置綠化混凝土護面結構,見圖3。

本工程三個方案結構形式比較如表2所示。

表2 護岸結構方案比較一覽表

本工程三個方案結構形式均是可行的。其中方案三雖景觀、生態優于方案一和方案二，但是綠化混凝土中的綠化成活率較低；植物根莖在未深入綠化混凝土以下的土層時，將影響綠化混凝土的抗沖刷能力；并且綠化混凝土在市場上供應的規模不是很大；另外，根據設計了解，綠化混凝土有時會出現在無外力作用下自行碎裂的現象，同時為保證工程能實現干施工，圍堰措施費會比方案一、方案二要大，故本工程不采用方案三。方案一及方案二均為半直立式擋墻結構，結構形式較類似。半直立式擋墻結構過水斷面大，施工在水利工程中也比較成熟，北翟路以南蟠龍港、北橫涇和華漕港三條河道護岸也采用的是半直立擋墻的結構型式。為了使河道的整體結構協調，使河道外觀及結構有延續性，考慮到斷面造價，本工程主要采用方案一漿砌塊石擋墻方案。

2.3.3 護岸計算

邊坡整體穩定驗算。

邊坡整體穩定計算方法采用瑞典條分法，按圓弧滑動面計算。計算工況選擇設計低水位組合和特殊(地震)組合。計算結果如表3所示。

表3 河道邊坡整體穩定計算成果表

綜上，護岸整體穩定性滿足規范要求。

2.4 疏浚工程

本工程全線按規劃實施，在兩岸護岸工程完成后，需對規劃河道按設計斷面進行開挖、疏拓，疏浚的坡度約為1∶3.5。設計在滿足規劃過水斷面的前提下，根據河道周邊環境，進行河道斷面設計，保證岸線平順連接。

2.5 綠化景觀工程

設計中強調生態理念，因地制宜地選擇優化鄉土樹種和水生濕地植物，通過水文循環、氣候系統、食物鏈和能量交換來實現對水體的凈化，達到近期與遠期綠化效果的結合。過程中應該盡可能地保留河岸周邊原有的高大喬木，并將其融入新的景觀河道中。

3 結語

虹橋交通樞紐周邊水系整治工程是上海內河建設史上綜合性較強、功能較齊全并具有代表性的工程項目之一，具有航運、防洪排澇、水資源調度、景觀和環保等綜合效益。

雖然河道總長度較短，但集中了長江江南水網地區城市段河道的所有特點，突出了河道的景觀性、護岸的親水性，覆蓋了航道、防汛通道、生態綠化等內容，在研究設計中取得了許多技術創新和有益的經驗，可以為江南地區同類工程所借鑒。