關于贛東大堤澇區治理研究工程設計

周 鑫

(樟樹市水庫防護中心，江西 宜春 331200)

贛江是江西省第一大河，是長江體系的重要分支，贛東大堤作為翻陽湖區域的重要圩堤，不僅肩負著農業生產區和城區的保護，是江西治澇項目的重要工程，更關系到江西省經濟和農業的發展，對于江西防洪排澇能力有著重要影響。澇區治理工程經過多年使用，存在很多老化破損工程，嚴重影響防洪排澇能力。因此需要以現有工程為基礎，進行新建和維修，從而保護贛東區域的安全。

1 工程概述

本工程位于贛東大堤樟樹段，贛江是江西省第一大河，河源至吳城河道共766 km，河道寬廣，平均流量 2160 m3/s。本工程位于贛東大堤澇區，地勢從西南朝向東北降低，地勢較為平坦，在大堤兩側為沖洪積層階地，左側為農田，右側為居民地和農田。本工程穿堤建筑物具有良好的地基基礎，建筑場址土質為礫石層和粉質黏土層，具備良好的地基持力條件。但部分建筑基礎在粉細砂或者雜填土之上，承載能力較低，土質松散，需進行地基加固。

2 工程設計方案

2.1 主要結構安全參數

主要結構的抗滑安全參數，見表1～表2。

表1 不同擋土墻級別安全系數要求

表2 不同地基土質應力值范圍 MPa

2.2 選擇站址/閘址

本工程主要對建沙溪電排站、湖頭電排站、橫梁自排閘、江津電排站改建江津自排閘及敖洲自排閘進行拆除重建，需要綜合考慮到水流以及地質特點，進行安全使用。同時在原有建筑物基礎之上異址新建孔埠電排站、龍溪電排站、新梨園灣電排站[1-3]。規劃在黃龍潭建立節制閘，可以避免汛期水資源倒灌，對老城區造成安全問題。在于橋西堤樁號10+600至樁號11+000段建設節制閘，從而提高該區域的排澇能力，有效保護兩側農田和居民。

2.3 設備選取

對于存在安全隱患或者老化報廢的泵站進行拆除處理，增加泵站排澇的面積，由于原裝機組數量不足，很難滿足排澇的需要，需要進行擴充機組，充分滿足排澇的需要。在低洼位置建設排澇泵站，滿足低洼地勢區域的排澇條件。根據對現場的調查，主要分為永泰防洪治澇區、主城區防洪治澇區、城西防洪治澇區三個治澇區進行建設。首先永泰防洪治澇區，建設孔埠電排站，在大和溪位置上建立節制閘，進入洪水期后可以將節制閘關閉，保證洪水向西流通。受到大和溪閘的影響，可能造成上游水位有所提升，給永泰鎮帶來災害，需要在孔埠閘建立電排站。選取1800ZLQ11.7-6.5型立式軸流泵4臺，1120 kW/臺，總裝機容量4480 kW。可以滿足43.69 m3/s的排澇量，從正向進、正向出，保證永泰鎮的排澇需求。其次在主城區防洪治澇區，城區內新梨園灣的電排站由于排澇能力無法滿足實際需要，于左側增設電排站，選取1600ZLQ-6型立式軸流泵4臺，900 kW/臺，總裝機容量 3600 kW?？梢詽M足30.16 m3/s的排澇量，從正向進、正向出，保證主城區域的排澇需求。最后在城西防洪治澇區，選擇龍溪河出口位置建立電排站，提高排澇能力。為了滿足排澇需要，在龍溪閘的下游建立電排站，選取1600ZLQ-6型立式軸流泵3臺，880 kW/臺，總裝機容量2400 kW?？梢詽M足26.11 m3/s的排澇量，從正向進、正向出，保證城西區域的排澇需求。由于沙溪電排站已經老化報廢，無法滿足汛期的排澇需要。因此拆除重建，于原址建立電排站，選取900ZLB-70A型立式軸流泵3臺，220 kW/臺，總裝機容量660 kW，可以滿足6.76m3/s的排澇量。

2.4 自排閘設計

由于建筑結構存在一定安全隱患，需要將建筑結構拆除重建，拆除老化銹蝕設備，對漏水以及啟閉困難的設備進行改造。同樣按照區域劃分，分為主城區、城西區治澇區進行建設。首先主城區防洪治澇區，溪源節制閘由于洪水位期，無法滿足排澇需求，造成主城區形成嚴重的內澇，為了避免洪水在溪河內倒灌，進而對主城區排澇能力產生影響。并于大橋西堤新建節制閘，預防洪水倒灌問題。其次在城西防洪治澇區中，敖州自排閘由于老舊報廢，拆除重建[4]。考慮到自排閘已經安全運行多年，且排澇區形成了固定的水系，因此在現有渠道基礎上對自排閘進行加固處理，并局部調整設備，保證其滿足排澇需求。

2.5 排水渠設計

對于區域內形成嚴重渠道淤積的位置進行充分清淤，并加固坍塌區域，同時治理水環境，保證渠道內具備一個良好的水環境。在永泰防洪治澇區主要使用清淤疏浚施工，對田垅渠、聶家渠以及富溪渠進行綜合治理，并對岸坡進行加固。在主城區，同樣使用清淤疏浚施工對曲水河進行綜合治理，并加固岸坡。在西城區，需使用清淤疏浚施工對沙溪閘渠、敖州閘渠進行綜合治理，并加固岸坡；對橫梁、江津以及湖頭的閘渠主要對水葫蘆進行清理。

2.6 電排站設計

以孔埠電排站設計為例，孔埠電排站使用純電排設計，為堤后式設計，從正向進出水。工程主要覆蓋泵房、進水閘、防洪閘、穿堤箱以及消力池幾個部分。使用上文中提到的設備展開施工，進水渠以C25作為混凝土護底，厚度為50 cm，寬度27.7 m，增加30 cm砂卵石作為墊層。進水池同樣使用50 cm C25鋼筋混凝土作為護底，兩側使用C25混凝土擋墻護岸。進水池采取分離結構，前段使用10.7 m漿砌石護坡，后段使用9.5 m扶壁式混凝土擋墻，如圖1所示。在擋墻和底板設置2 cm分縫，選擇止水銅片作為止水，使用聚乙烯泡沫板進行填縫。攔污柵閘采取鋼筋混凝土整體閘室結構，給每個機組設置獨立的攔污柵，使用抓斗式設備進行清污。泵房面積為13.0 m×12.3 m，安裝4臺立式軸流泵。進水設計為肘型流道，設計3.2 m×0.6 m進水口，在安裝間和底板設置2 cm分縫，選擇止水銅片作為止水，使用瀝青杉板進行填縫。出水箱涵連接防洪閘，避免受到外河水倒灌，出口位置安裝防洪閘，出水箱涵和防洪閘設置2 cm縫隙，使用聚乙烯泡沫板進行填縫，設置銅片止水。每個箱涵設置浮箱拍門，保證防洪閘不會出現漏水。消力池設置在防洪閘后，24.0 m，使用C25鋼筋混凝土結構。在消力池底板設置排水口，以梅花形設計。

圖1 上游扶壁式擋墻(單位：mm)

并對電排站的滲流穩定性進行分析，使用勃萊法進行防滲長度的計算，如式(1)：

L=CΔH

(1)

式中：L為壩基防滲長度，m；C為滲徑系數，黏土土質取值為4；ΔH為上下游水位的差值，m。經過計算孔埠電排站上游水位為27.4 m，下游水位為35.1 m，水頭差值為7.7 m，防滲長度為30.8 m。

同時根據泵房設計計算荷載穩定性參數，計算抗滑穩定性情況，見式(2)：

(2)

式中：Kc為抗滑穩定系數；∑G為泵房底面以上豎向荷載綜合，kN；∑H為泵房底面上水平荷載綜合，kN；f為泵房底面和地基的摩擦系數。

計算泵房基底應力，見式(3)：

(3)

式中：Pmax(min)為泵房底面應力的最小值或者最大值，kPa；∑M為泵房底面水平和豎直荷載對于底面的形心軸力矩，kN·m；W為泵房底面對垂直水流向形成形心軸的截面矩，m3；A為底面面積，m2。

根據孔埠電排站計算，該電排站承載能力為190 Pa，土質密實度中等。

2.7 渠道加固設計

本工程主要建設9條主排渠，各渠道存在堵塞以及淤積的情況，渠道出現嚴重損壞，對于防澇工程的安全產生不良影響。對渠道共層先進行整治，經過清淤疏浚、清水葫蘆等施工，將破損邊坡進行削坡開挖，清理建筑垃圾。根據規范要求綜合選擇邊坡比，水下部分采取1∶3，水上部分采取1∶2。渠道襯砌結構常采取預制塊混凝土、現澆混凝土以及塊石，本工程選擇混凝土齒墻、塊石以及趾墻施工。為了提高邊坡穩定性，坡腳位置采取現澆混凝土施工，在護坡下設置后粗砂墊層5 cm，從而保證邊坡的穩定性。施工期間應采用低堿水泥，或者添加少量粉煤灰施工。襯砌頂部由于水位大，應提高襯砌0.3 m。渠段填方采取開挖土料夯實施工，注意黏性土應嚴格控制壓實度在0.91以上，并保證填筑達到最佳含水量。

3 結 論

綜上所述，贛江作為江西省第一大河，贛東大堤排澇工程面臨著較大的排澇壓力，經過多年的使用，很多渠段工程存在安全隱患。本工程主要對建沙溪電排站、湖頭電排站、橫梁自排閘、江津電排站改建江津自排閘及敖洲自排閘進行拆除重建，在原有建筑物基礎之上異址新建孔埠電排站、龍溪電排站、新梨園灣電排站。規劃在黃龍潭建立節制閘，可以避免汛期水資源倒灌，從而實現對城區和農田的全面保護，有效提高防洪抗澇能力。