城市更新精細(xì)化設(shè)計(jì)—以洗瓦堰河道整治工程為例

◎王振克 徐大雙 中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司

隨著城市的發(fā)展，城市內(nèi)市政基礎(chǔ)設(shè)施逐漸完善，在城市中進(jìn)行河道整治，不可避免地會(huì)遇到橋梁、地鐵、輸油輸氣管線(xiàn)、國(guó)防光纜、在建工程及周邊較為復(fù)雜的地形、地質(zhì)情況等，針對(duì)工程中所遇到的交叉構(gòu)建筑物，需要根據(jù)建筑物的實(shí)際情況結(jié)合工程任務(wù)專(zhuān)門(mén)研究。結(jié)合洗瓦堰河道整治工程中遇到的地鐵、輸油輸氣、橋梁等交叉構(gòu)建筑物及復(fù)雜的地質(zhì)條件、場(chǎng)地環(huán)境條件，提出了河道治理精細(xì)化設(shè)計(jì)的思路，并對(duì)工程中遇到的重難點(diǎn)提出了解決方案，為類(lèi)似工程提供借鑒。

1.工程概況

洗瓦堰河道整治工程位于天府大道以西、東山大道以北、兩江路以西區(qū)域，隨著城市的快速發(fā)展及沿線(xiàn)建設(shè)地塊的開(kāi)發(fā)，河道的主要功能由原來(lái)的灌溉功能轉(zhuǎn)為排洪功能。洗瓦堰（天府大道～東山大道段）河道治理位于流域下游，河道治理全長(zhǎng)約464m。

2.河道規(guī)劃情況

洗瓦堰河道防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇洪水，50年一遇設(shè)計(jì)洪水流量為122m3/s（P=2%）。根據(jù)《四川省天府新區(qū)成都片區(qū)直管區(qū)河湖水系規(guī)劃》，將規(guī)劃區(qū)內(nèi)河道劃分為排洪河道、景觀(guān)河道、供水河道、生態(tài)河道四種河道類(lèi)型，洗瓦堰排洪、供水、景觀(guān)功能為一體的綜合性河道。河道規(guī)劃藍(lán)線(xiàn)寬度為20m，河道兩側(cè)綠帶最小寬度為5m。

3.河道周邊環(huán)境情況

本工程河道周邊環(huán)境極其復(fù)雜，河道右岸存在埋地輸油管線(xiàn)，河道左岸緊鄰在建工程，河道下方有地鐵區(qū)間及附屬構(gòu)建筑物穿越，河道上方有橋梁跨越，河道周邊構(gòu)建筑物詳見(jiàn)圖1。

圖1 河道周邊構(gòu)建筑物圖

（1）地鐵1號(hào)線(xiàn)盾構(gòu)區(qū)間：地鐵1號(hào)線(xiàn)于2018年開(kāi)通，是連接天府新區(qū)與主城區(qū)的重要通道。盾構(gòu)位于地鐵廣福站進(jìn)站段，盾構(gòu)直徑為6m，盾構(gòu)覆土厚度為4.8m。盾構(gòu)與河道交叉范圍為K0+213～K0+307，盾構(gòu)由河道右岸向河道左岸穿越，盾構(gòu)與河道中線(xiàn)夾角為25°。

（2）地鐵1號(hào)線(xiàn)出入口A(yíng)2口廊道：地鐵1號(hào)線(xiàn)廣福站站點(diǎn)位于河道左岸，A出入口共設(shè)2個(gè)出口，即A1、A2，分兩期施工，其中A1口位于河道左岸，目前正處于使用狀態(tài)，出口處設(shè)置鋼便橋與跨越河道右岸；A2口位于河道右岸，目前僅完成穿越河道廊道，廊道為鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)外尺寸為7.2×5.6m，廊道穿越河道段距河底高程凈距為1.6m，廊道穿越河道處河道樁號(hào)為K0+401～K0+408.2。

（3）河道左岸在建工地：建筑占地面積為2.96萬(wàn)m2，建筑為商業(yè)建筑，地上6層，設(shè)1層地下室，建筑±0.00=473.7m，建筑地下室退距為16m。建筑紅線(xiàn)距河道藍(lán)線(xiàn)平面距離為12m，建筑±0高程與河道河底高差約9.1m，平面影響范圍對(duì)應(yīng)的河道樁號(hào)為K0+247～K0+340。

（4）跨河構(gòu)筑物―橋梁：本工程河段存在3座橋梁，分別位于河道樁號(hào)K0+253、K0+387、K0+410，橋梁均采用樁基礎(chǔ)，橋下凈空為3.1～3.8m。

（5）河道右岸現(xiàn)狀輸油管線(xiàn)：河道右岸有7根ND400～ND700管徑不同的輸油管線(xiàn)，輸油管線(xiàn)為雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)航油專(zhuān)用通道，輸油管道埋深為1～2m。K0+375～K0+464河道右岸輸油管線(xiàn)侵占規(guī)劃河道斷面，侵占寬度為3.5m。

（6）場(chǎng)地地質(zhì)條件較差：河道左岸在建工地填土高度較高，填土厚度均在7m左右，且河道藍(lán)線(xiàn)距建筑紅線(xiàn)僅12m，堤防設(shè)計(jì)需要考慮施工過(guò)程中深厚填土帶來(lái)的施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.河道建設(shè)危險(xiǎn)源識(shí)別

為了能夠確保施工過(guò)程中周邊構(gòu)建筑物的安全，根據(jù)河道周邊構(gòu)建筑物功能、重要性程度及對(duì)本工程的影響，對(duì)周邊構(gòu)建筑物安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行了劃分，建筑物安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)共分為三個(gè)等級(jí)，河道相鄰構(gòu)建筑物安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)詳見(jiàn)表1。

表1 河道周邊構(gòu)建筑物安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)表

5.河道設(shè)計(jì)基本原則

（1）安全是河道設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)：河道設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要考慮河道行洪安全、岸線(xiàn)安全，也要考慮沿線(xiàn)構(gòu)建筑物的安全，本工程沿線(xiàn)影響較大的重要構(gòu)建筑物為地鐵1#線(xiàn)隧道區(qū)間、輸油管線(xiàn)及在建工地段深厚填土的開(kāi)挖支護(hù)。

（2）生態(tài)是河道設(shè)計(jì)的本底：河道斷面設(shè)計(jì)及堤岸結(jié)構(gòu)選取需要預(yù)留一定的生態(tài)空間，提高河道的生態(tài)性；考慮河道的規(guī)劃功能定位，河道兩岸預(yù)留景觀(guān)打造空間，提升河道整體品質(zhì)。

（3）近遠(yuǎn)期相結(jié)合，逐步完善河道功能。

6.河道設(shè)計(jì)及安全風(fēng)險(xiǎn)控制

6.1 河道防洪標(biāo)準(zhǔn)確定

由于歷史原因，河道右岸K0+375～K0+464輸油管線(xiàn)侵占3.5m寬的規(guī)劃河道斷面，輸油管線(xiàn)為雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)專(zhuān)用通道，管線(xiàn)多達(dá)7根。目前當(dāng)?shù)刂鞴懿块T(mén)已啟動(dòng)管線(xiàn)遷改前期工作，但是由于前期論證工作較多，審批時(shí)間較長(zhǎng)，經(jīng)反復(fù)論證，河道K0+375～K0+464段無(wú)法按照河道規(guī)劃藍(lán)線(xiàn)20m寬度形成，河道近期僅能形成13m寬的河道，對(duì)應(yīng)的河道行洪能力可以滿(mǎn)足20 年一遇的洪水要求。為了避免工程重復(fù)建設(shè)，K0+000～K0+375段河道按照50 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)防；K0+375～K0+464段河道按照20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)防。

6.2 河道結(jié)構(gòu)確定

1）河道斷面形式。洗瓦堰河道兩側(cè)規(guī)劃用地屬性為規(guī)劃綠帶，河道左岸岸坡高差約9m，堤岸外側(cè)綠帶寬度為12m；河道右岸距現(xiàn)狀輸油管線(xiàn)較近，放坡空間有限。為了有效保證輸油管線(xiàn)安全，堤頂預(yù)留一定的景觀(guān)打造空間，河道斷面選用矩形斷面。河底采用預(yù)制混凝土塊鋪底，既可以降低河道綜合糙率、減少洪水沖刷對(duì)堤岸基礎(chǔ)的影響，又可以在預(yù)制混凝土塊之間預(yù)留一定的生態(tài)空間。

2）河道堤防結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)河道周邊地形地貌及兩岸既有構(gòu)建筑物荷載、基礎(chǔ)情況，河道堤防選用穩(wěn)定性較好的重力式擋土墻。K0+421.152～K0+464.655為河道彎道，彎道處與既有輸油管線(xiàn)交叉，輸油管線(xiàn)距河道河底僅1m左右，河道堤防背水側(cè)及基底距離較近，采用重力式擋土墻需要壓縮河道行洪空間，且重力式擋土墻與輸氣管線(xiàn)交叉位置會(huì)增加輸氣管道應(yīng)力，造成輸氣管道運(yùn)行安全隱患。為了保證河道有足夠的行洪斷面，保障輸氣管道運(yùn)行安全，該段河道堤岸采用懸臂式結(jié)構(gòu)形式，擋墻基礎(chǔ)利用河床空間設(shè)置結(jié)構(gòu)板，為懸臂提供水平力及彎矩抗力[1]，其斷面圖詳見(jiàn)圖2。

圖2 輸氣管線(xiàn)穿河段堤防斷面圖

3）堤后回填。為了減小擋墻墻背孔隙水壓力，提高擋墻墻背填土的內(nèi)摩擦角，保證擋墻墻背回填土的密實(shí)度，擋土墻墻背一般采用透水性材料[2]。但本工程擋墻周邊環(huán)境復(fù)雜，擋土墻周邊的輸油管線(xiàn)及地鐵對(duì)施工震動(dòng)等較為敏感，沿線(xiàn)的橋梁又限制了擋墻墻背回填土施工機(jī)械施工作業(yè)空間，為了保證墻背回填能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，擋土墻墻背采用預(yù)拌流態(tài)固化土進(jìn)行回填。預(yù)拌流態(tài)固化土具有良好的施工便捷性，對(duì)于填筑工程，特別是狹窄的空間填筑具有特殊的技術(shù)優(yōu)勢(shì)[3]。結(jié)合擋土墻的排水需求，河底上30cm至擋墻基底范圍內(nèi)采用預(yù)拌固化土回填，并在預(yù)拌固化土回填面設(shè)置泄水孔，其余區(qū)域按照擋墻一般回填要求進(jìn)行回填。

輸油管線(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)控制措施：7條在役輸氣管道與擬建的洗瓦堰平行敷設(shè)，管道與河堤開(kāi)挖最小距離為1.5m，為避免重車(chē)通過(guò)對(duì)管道運(yùn)行安全造成影響，K0+240-K0+440段設(shè)置鋼筋混凝土蓋板，蓋板寬度為8m，厚度0.35m，共200m。

為保證開(kāi)挖過(guò)程輸氣管道的安全，輸氣管道沿線(xiàn)每50m設(shè)置一監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)預(yù)警值按照《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50497-2019）進(jìn)行控制，其中管道位移累計(jì)預(yù)警值為10mm，管道位移變化率預(yù)警值為3mm/d。

地鐵安全控制：河底距離地鐵區(qū)間隧道左右線(xiàn)及地鐵A出口之間凈距分別為4.79m、1.54m，根據(jù)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》，河道與地鐵結(jié)構(gòu)接近程度為“非常接近”，且位于地鐵“強(qiáng)烈影響區(qū)（A）”范圍內(nèi)，河道對(duì)地鐵的影響等級(jí)為特級(jí)。

河道對(duì)地鐵的影響采用三維有限元建模和仿真施工過(guò)程計(jì)算模擬，分析與評(píng)估河道施工過(guò)程中對(duì)地鐵的安全影響，并以此指導(dǎo)施工過(guò)程中監(jiān)測(cè)及風(fēng)險(xiǎn)控制。本次影響分析對(duì)象主要為地鐵區(qū)間隧道區(qū)間，其應(yīng)力―應(yīng)變。

根據(jù)數(shù)值模擬成果及地鐵結(jié)構(gòu)復(fù)核，河道施工期間結(jié)構(gòu)豎向變形變化率最大值位于地鐵A出入口，變形量為2.53mm，結(jié)構(gòu)橫向變形變化率最大值位于地鐵A出入口，變形量為0.39mm；結(jié)構(gòu)彎矩變化率最大值位于地鐵區(qū)間，其變化率為3.4%；軸力變化率最大值位于地鐵A出入口，其變化率為5.3%，既有結(jié)構(gòu)均能滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)受力要求。河道施工對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變影響較小[4]。為了有效地控制河道施工對(duì)地鐵的影響，對(duì)河道施工過(guò)程中地鐵監(jiān)測(cè)指標(biāo)提出了要求。

7.結(jié)語(yǔ)

（1）本工程于2020年7月完工，施工期間地鐵隧道、車(chē)站結(jié)構(gòu)、地鐵A出入口結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變均在預(yù)警值范圍內(nèi)，保障了地鐵的運(yùn)營(yíng)安全；本工程完工后經(jīng)過(guò)了2018年20年一遇洪水的檢驗(yàn)，河道行洪及岸線(xiàn)結(jié)構(gòu)均無(wú)發(fā)生安全隱患。

（2）本工程周邊環(huán)境極其復(fù)雜，通過(guò)對(duì)周邊環(huán)境分析，確定周邊環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，進(jìn)而進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析及風(fēng)險(xiǎn)管控，有效地保證了工程的順利實(shí)施。

（3）為了便于墻背回填，保證墻背回填料的壓實(shí)度，采用預(yù)拌流態(tài)固化土既能夠減小墻背土壓力，有效地解決了傳統(tǒng)墻背回填在有效空間內(nèi)壓實(shí)困難的問(wèn)題，保證了擋墻的穩(wěn)定性。