桐城市柏年河云水段防洪工程設(shè)計(jì)及分析

陳金武

（安徽省桐城市大沙河管理委員會(huì)辦公室，安徽 桐城 231400）

柏年河云水段防洪的突出問(wèn)題是河道的泄洪能力與上游暴雨形成的洪水不相適應(yīng)。柏年河大橋上游0.65 km堤防堤頂高程不足，局部低于設(shè)計(jì)洪水位，局部漫頂；河道河槽偏右，堤腳臨河槽，大部分堤段無(wú)灘地，岸坡沖刷，河床下降引起崩岸逐年加劇；聶祠閘圬工結(jié)構(gòu)，不能安全運(yùn)行等，致使洪災(zāi)成為是當(dāng)?shù)厝嗣竦男母怪?，給沿河人民帶來(lái)非常重大的損失。基于上述情況，本文針對(duì)云水段的防洪工程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和分析。

1 河流概況

柏年河云水段位于柏年河右岸新渡鎮(zhèn)境內(nèi)，起點(diǎn)為新渡鎮(zhèn)與青草鎮(zhèn)交界處（樁號(hào)12+270，三灣河口對(duì)岸下），終點(diǎn)至柏年河大橋（樁號(hào)17+200），河道總長(zhǎng)4.93 km。

2 主要建設(shè)內(nèi)容

云水段堤防河道綜合治理長(zhǎng)度4.93 km，受桐城市水利局委托，編制了《安徽省桐城市柏年河云水段防洪工程初步設(shè)計(jì)》。

（1）堤防加培工程柏年河大橋上游樁號(hào)16+550～17+200張圩段0.65 km堤防迎水坡加高、加培。

（2）護(hù)岸工程：新建護(hù)岸總長(zhǎng)1.98 km，新建護(hù)岸堤段為：1.程涵段（12+270～12+850）0.58 km；2.鐵路橋上段(12+850～13+650)0.8 km；3.聶祠段（15+650～16+250）0.6 km。

（3）聶祠閘移建。

（4）支流橫河堵口復(fù)堤工程支流橫河堵口復(fù)堤7處，總長(zhǎng)0.49 km。

3 主要設(shè)計(jì)方案

3.1 堤防加固設(shè)計(jì)

柏年河云水段防洪工程順河流堤防迎水坡側(cè)布置，外為灘地或河床，內(nèi)為農(nóng)田、村莊。本次工程為加固工程，堤線仍維持現(xiàn)有堤線。

（1）堤防現(xiàn)狀滲流分析計(jì)算

堤防各土層滲流計(jì)算參數(shù)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

表1 滲流計(jì)算參數(shù)

根據(jù)《水工計(jì)算手冊(cè)》無(wú)黏性土流土和管涌的臨界水力比降計(jì)算方法。

1）流土型：

式中：Jcr表示土的臨界水力比降；Gs土粒比重；n表示土的孔隙率，%。

2）管涌型或過(guò)渡型：

式中：d5、d20表示占總土質(zhì)量的5%、20%的土粒粒徑，mm。

土的允許比降等于土的臨界水力比降除以一定的安全系數(shù)（1.5～2.0），流土型安全系數(shù)取2.0；管涌型安全系數(shù)取1.5。

工程選取弱透水層較薄且表層覆蓋層厚度較小、擋水高度較大的堤防斷面進(jìn)行滲流復(fù)核計(jì)算。采用河海大學(xué)工程力學(xué)研究所編制的滲流及抗滑穩(wěn)定分析程序《AUTOBANK-4.1》，選取20年一遇設(shè)計(jì)洪水位為堤防外水位，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 堤防滲流穩(wěn)定計(jì)算成果表

（2）計(jì)算結(jié)果分析

計(jì)算結(jié)果表明：兩個(gè)斷面下臥粉質(zhì)粘土層厚，上覆砂層也較厚；另該兩段堤身為砂堤，砂層向下延伸，堤身出逸點(diǎn)低。

當(dāng)?shù)毯筮吰聻?∶2.0時(shí)，J=0.447，大于填土允許出逸比降（J允許=0.30）。2011年大沙河災(zāi)后重建工程總體設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)背水坡滲流未設(shè)措施，多年運(yùn)行未發(fā)生堤身滲漏險(xiǎn)情?？紤]堤身斷面大，山洪洪水過(guò)程快，且堤背坡竹林、雜樹(shù)根系密布，防止?jié)B流沖刷，可以進(jìn)一步提高堤身填土的允許出逸比降，因此本次設(shè)計(jì)堤防背水坡維持現(xiàn)狀。

3.2 護(hù)岸設(shè)計(jì)

2011年已建程涵段堤腳護(hù)岸方案為：松木樁、拋石固腳；聶祠閘上段0.62 km護(hù)岸方案為：下部松木樁、擋墻固腳+上部砼預(yù)制塊護(hù)坡。通過(guò)5年運(yùn)行情況，特別經(jīng)歷2016年大水考驗(yàn)，整體上運(yùn)行良好。但局部固腳擋墻因砂漿脫落、整體性變差導(dǎo)致水毀；上部預(yù)制塊護(hù)坡局部出現(xiàn)變形，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查勘、分析預(yù)制塊護(hù)坡出現(xiàn)變形原因主要為堤身為砂，洪水沖刷少量堤身砂從預(yù)制塊縫內(nèi)流出。

2011年已建程涵段護(hù)岸采用松木樁、拋石固腳，該段沖刷有向上、下游發(fā)展趨勢(shì)，因此本次繼續(xù)向上、下游補(bǔ)拋，方案仍采用松木樁、拋石固腳。其余2段新建護(hù)岸型式同2011年災(zāi)后重建工程聶祠閘上段護(hù)岸型式，即松木樁、擋墻固腳+預(yù)制鎖塊護(hù)坡。松木樁長(zhǎng)2.0 m，間距0.6 m梅花型布置，保證樁深入地基砂卵石層。程涵段拋石頂高于施工期水位0.5 m，初定19.5 m。固腳擋墻采用C15砌石砼結(jié)構(gòu)，墻高2.0 m，底板為C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)、厚0.5 m，兼做松木樁承臺(tái)；擋墻埋深不小于1.5 m，擋墻下部設(shè)0.2 m厚碎石墊層。預(yù)制鎖塊護(hù)坡頂平灘地高程，即鐵路橋上段23.0 m、聶祠閘下段20.0 m。

3.3 聶祠閘移建設(shè)計(jì)

聶祠閘位于樁號(hào)15+545，為進(jìn)水閘，因河床下降，現(xiàn)狀不能自流進(jìn)水，主要靠臨時(shí)泵站抽水通過(guò)涵洞入圩內(nèi)渠道。現(xiàn)狀為φ0.5 m砼圓涵，閘底板工程18.9 m，涵洞總長(zhǎng)34.0 m，進(jìn)口設(shè)鑄鐵閘門(mén)陪啟閉機(jī)控制。該閘運(yùn)行年久，涵身接觸滲漏，危及堤防安全。堤頂背水坡側(cè)距涵洞軸線11 m有民房，原址拆建涉及拆遷，工作難度大且費(fèi)用較高；規(guī)劃G206國(guó)道改線公路橋橋址位于聶祠閘上樁號(hào)Y 15+545～Y 15+650段。因此本次工程封堵老涵，并在下游樁號(hào)15+920處新建聶祠閘。

4 工程建成后效益分析

工程實(shí)施后，有效地降低了治理河段的洪澇災(zāi)害損失，對(duì)保障防洪保護(hù)區(qū)內(nèi)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，維持正常生產(chǎn)、生活環(huán)境，穩(wěn)定社會(huì)秩序，促進(jìn)人民安居樂(lè)業(yè)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展將起到重大作用。

根據(jù)本工程防洪保護(hù)范圍內(nèi)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，結(jié)合歷年洪災(zāi)損失情況，并參臨近類(lèi)似工程防洪效益[1]，初步擬定本工程多年平均防洪效益250萬(wàn)元。經(jīng)計(jì)算，工程經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為12.03%，大于8%的社會(huì)折現(xiàn)率，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比為1.29，大于1.0，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為508.7萬(wàn)元，大于0，指標(biāo)滿足規(guī)定要求。

5 結(jié)論和思考

（1）超前謀劃，積極做好項(xiàng)目前期規(guī)劃工作

柏年河云水段防洪工程項(xiàng)目規(guī)劃在2016年6月完成編制任務(wù)，并經(jīng)省水利廳批復(fù)。認(rèn)真謀劃項(xiàng)目，提前啟動(dòng)前期工作，做好項(xiàng)目?jī)?chǔ)備，為項(xiàng)目及時(shí)開(kāi)工建設(shè)提供了保證[2]。

（2）工程施工招標(biāo)不再進(jìn)行標(biāo)前審計(jì)，縮短招標(biāo)周期

水利工程施工受季節(jié)影響較大，由于標(biāo)前審計(jì)耗時(shí)長(zhǎng)，極易錯(cuò)過(guò)最佳施工期[3]。經(jīng)報(bào)市政府研究同意，自2016年起，桐城市水利工程項(xiàng)目招標(biāo)不再進(jìn)行標(biāo)前審計(jì)，初設(shè)批復(fù)后即可進(jìn)行施工招標(biāo)。云水段防洪工程是首個(gè)未走標(biāo)前審計(jì)程序的水利項(xiàng)目，為工程施工贏得了寶貴時(shí)間。

（3）吸收鄉(xiāng)鎮(zhèn)參與工程建設(shè)管理

鑒于當(dāng)前施工環(huán)境普遍較差以及水利項(xiàng)目多、管理力量弱的現(xiàn)狀，桐城市吸收項(xiàng)目所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)參與工程建設(shè)管理，以利于工程建設(shè)外部環(huán)境協(xié)調(diào)和工程質(zhì)量的控制。