城市防洪堤防设计与加固技术探究

［摘要］堤防工程作为水利工程重要的组成部分之一，是城市抵御洪水，减少洪水灾害最直接、最有效的一种方法。当前，由于堤防结构长期遭受到水流的冲刷腐蚀，造成安全隐患，降低防洪效果。为此，在修复生态环境的同时，对堤防进行加固已刻不容缓。以鹤山市西江大堤(桩号4+800～11+330堤段)加固为例，使堤防能满足当前城市防洪要求的前提下，将其与城市建设、生态旅游规划相结合，对西江大堤的堤防设计和加固技术进行分析、探讨，以期能有效地发挥守护城市与美化城市环境的双重作用。

［关键词］城市防洪;西江大堤;堤防设计;加固技术

1工程概况

西江大堤位于广东省鹤山市东北部，靠近西江下游的右岸，是鹤山市的重要堤围，其保护着鹤山市城区及5个镇，人口21．2万人，耕地5．85万亩，同时保护江肇高速公路、佛开高速公路、广珠铁路、广佛江珠轻轨等一大批重要基础设施。大堤是鹤山市西江的一道屏障，对保障当地工农业生产和人民财产安全起着重要的作用。当前，大堤为2级堤防，距今已运行十多年。为确保鹤山市西江大堤安全，急需对鹤山市西江大堤古劳水乡景区(桩号4+800)至利丰路口(桩号11+330)段进行加固和环境整治，以提高堤防的防洪安全性及优化大堤周边环境。

2堤防存在的问题

2．1堤基软弱，沉降量较大。堤防于2004年完成达标加固，但由于堤基土层为淤泥质土且该土层较为深厚，沉降量较大。原设计堤顶高程为9．81m～9．42m之间;根据实测地形，现状堤顶高程9．56m～8．64m之间，堤顶范围沉降量普遍在0．25m～0．78m之间;原设计反压平台高程为2．5m，现状为1．79m～2．49m之间，普遍下沉0．4m左右。2．2堤顶高程不足。现状堤防根据省水利厅1982年颁布的《珠江三角洲网河区洪(潮)水面线》，按防御西江50a一遇洪水的标准复核堤顶高程。本次根据2002年颁发的《西北江下游及其三角洲网河河道设计洪潮水面线(试行)》，按防御西江50a一遇洪水的标准复核堤顶高程。经复核，本次设计堤顶高程在9．78m～9．02m之间;现状堤顶高程由于堤身沉降影响，普遍在9．56m～8．64m之间，现状大堤部分堤顶高程不足，堤顶最大需加高0．73m。2．3现有堤顶道路较窄，无法满足日益增长的交通需求。西江大堤是通往古劳镇中心和古劳水乡的主要通道，也是鹤山市通往高明区最近的跨境道路。随着古劳镇社会经济的快速发展，古劳水乡旅游业的蓬勃兴起，途经西江大堤的交通量大幅增加，现有的堤顶路面8m宽已逐渐无法满足当地的需要，并成为制约古劳镇经济社会快速发展的重要因素。

3城市防洪堤防加固设计分析

为方便进行研究，以鹤山市西江大堤为例，大堤(桩号4+800～11+330堤段)加固技术的设计进行分析。此次堤段长6．53km，工程项目总占地面积57．80hm2，永久占地31．22hm2，临时占地26．58hm2。该堤段是个软基段，沿线堤基土层为淤泥质土且该土层较为深厚，部分堤段沉降量较大，使得堤防基础软弱，地势低水面宽，造成堤坝受到严重的冲刷。大堤建成使用后虽多次进行加固，但由于原大堤坐落在软土地基，沉降量较大，堤顶高程无法满足现行规范的的要求，存在一定的安全隐患。为了避免发生险情，决定对该堤段进行加固处理，以确保能有效的发挥城市防洪体系的作用。3．1工程地质条件。据勘探结果，按岩土成因及工程地质特征，本堤段地层分为5大层，地层序号及代号分别为:(1)人工填土(Q4s);(2)冲积层(Q4al);(3)残积层(Q4al);(4)基岩(T33dγη);(5)基岩(∈3s)。3．2堤防加固设计。3．2．1堤线布置。堤线布置基本按现有堤线走向沿河岸布置，具体布置原则:堤线基本按原大堤堤线走向沿西江右岸布置，大堤基本利用原堤身断面，争取达到较高的原堤身利用率，尽量避免大挖大填和减少新增占地。穿过自来水厂、居民点段，在满足防洪和交通需求的前提下，尽可能在原有道路的基础上适当扩宽，尽量做到少拆迁。3．2．2堤身结构设计。本次设计根据大堤沿线实际地形，分段采取不同的堤身断面进行设计。(1)桩号4+800～6+750段(长1950m)现状堤顶已填平加宽，堤顶宽度为28m～126m之间，高程与堤顶齐平。该段堤身主要往内侧加宽培厚，堤顶总宽26m，主要由8m绿道和18m道路组成，堤顶高程在9．78m～9．54m之间。外江侧8m绿道=2m(人行道)+4m(自行车道)+2m人行道。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0．06m;中间自行车道采用黑色沥青路面，厚0．12m;为确保绿道行人安全，在外江设仿木桩护栏，内涌侧通过道路花圃进行分隔。内侧18m道路由外江至内涌侧依次为:中央分隔带2m+路肩1m+行车道2m×3．5m+行车道2m×3．5m+路肩1m。路基采用0．71m水泥稳定碎石填筑，路面采用改性沥青混凝土路面，厚0．195m。外江浆砌预制混凝土六角块护坡，坡比为1∶3，目前质量完好，本次对外江护坡不做处理。内坡1∶2．5，草皮护坡。(2)桩号6+750～9+530段(长2780m)原堤顶为混凝土路面，宽8m，本次设计将其改造为8m绿道，堤顶高程在9．54m～9．23m之间。8m绿道=2m(人行道)+4m(自行车道)+2m人行道。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0．06m;中间自行车道采用黑色沥青路面，厚0．12m;为确保绿道行人安全，在两侧设仿木桩护栏。堤顶路面排水:绿道路面向两侧倾斜，坡度为2%。外江浆砌预制混凝土六角块护坡，坡比为1∶3，目前质量完好，本次对外江护坡不做处理。内坡1∶2．5，草皮护坡;在4m高程处设有反压平台，宽18m，兼作道路路面。该段道路设计路面横断面均为:18m=1m(路肩)+2×3．5m(机动车道)+2m(中央分隔带)+2×3．5m(机动车道)+1m(路肩)。路基采用0．71m水泥稳定碎石填筑，路面采用改性沥青混凝土路面，厚0．195m。为减少新填堤身占用内河涌，本次拟在内涌侧采用U型混凝土板桩进行支护，桩长15m。为减小地基沉降变形，本次拟采用φ500水泥搅拌桩对道路路基进行地基处理，单根桩平均桩长20m，桩间距1m×1m，梅花型布置。(3)桩号9+530～9+800段(长270m)往内侧加宽培厚，设计堤顶总宽26m，主要由8m绿道和18m道路组成，堤顶高程在9．23m～9．20m之间。外江侧8m绿道=2m(人行道)+4m(自行车道)+2m人行道。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0．06m;中间自行车道采用黑色沥青路面，厚0．12m;为确保绿道行人安全，在外江设仿木桩护栏，内涌侧通过道路花圃进行分隔。内侧18m道路由外江至内涌侧依次为:2m(中央分隔带)+1m(路肩)+2×3．5m(行车道)+2×3．5m(行车道)+1m(路肩)。路基采用0．71m水泥稳定碎石填筑，路面采用改性沥青混凝土路面，厚0．195m。为减小地基沉降变形，本次拟采用φ500水泥搅拌桩对道路路基进行地基处理，单根桩平均桩长20m，桩间距1m×1m，梅花型布置。外江采用浆砌预制混凝土六角块护坡，坡比为1∶3，目前质量完好，本次对外江护坡不做处理。内坡1∶2．5，在4m高程处设有反压平台，宽8m，草皮护坡。(4)桩号9+800～10+680(长880m)段往外江侧加宽培厚，设计堤顶总宽18m，堤顶高程在9．20m～9．10m之间。堤顶道路由外江至内涌侧依次为:2m(人行道)+2×3．5(行车道)+2×3．5(行车道)+2m(人行道)。路基采用0．71m水泥稳定碎石填筑，路面采用改性沥青混凝土路面，厚0．195m。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0．06m，为确保行车安全，在外江和内涌侧均设波形梁护栏。桩号9+800～10+350和桩号10+530～10+650段由于堤顶与现有地面高差较大，为减少占地，在桩号9+800～10+350、10+530～10+650段外江侧设C20混凝土重力式挡土墙，墙高3．2m，墙顶宽0．4m，底板宽2．6m，墙前垂直、墙后1∶0．5，底板厚度均为0．4m。(5)桩号10+680～11+330(长650m)段往外江侧加宽培厚，设计堤顶总宽18m～27m，堤顶为18m～27m宽道路，堤顶高程在9．13m～9．02m之间。桩号10+680～11+110段堤顶道路由外江至内涌侧依次为:20m=2m(人行道)+2×3．5m(行车道)+2m(花圃)+2×3．5m(行车道)+2m(人行道);桩号11+110～11+330段堤顶道路由外江至内涌侧依次为:27m=2m(人行道)+3×3．5m(行车道)+2m(花圃)+3×3．5m(行车道)+2m(人行道)。路基采用0．71m水泥稳定碎石填筑，路面采用改性沥青混凝土路面，厚0．195m。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0．06m;为确保行人安全，在外江和内涌侧均设波形梁护栏。3．3堤顶结构设计。根据《堤防工程设计规范》(GB50286－2013)规定，堤顶宽度应根据防汛、管理、施工、构造及其他要求确定。2级堤防堤顶宽度不宜小于6m［1］。(1)桩号4+800～6+750段、桩号9+530～9+800段堤顶共26m，由外江到内侧依次为:8m绿道+18m道路，具体见图1。其中，8m(绿道)=2m(人行道)+4m(自行车道)+2m(人行道)。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0．06m;中间自行车道采用黑色沥青路面，厚0．12m;为确保绿道行人安全，在外江设仿木桩护栏，内涌侧通过道路花圃进行分隔。图1桩号4+800～6+750、9+530～9+800段堤顶结构图(2)桩号6+750～9+530段原堤顶为混凝土路面，宽8m，本次设计将其改造为8m绿道，具体见图2。8m(绿道)=2m(人行道)+4m(自行车道)+2m(人行道)。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0．06m;中间自行车道采用黑色沥青路面，厚0．12m;为确保绿道行人安全，在两侧设仿木桩护栏。堤顶路面排水:绿道路面向两侧倾斜，坡度为2%。图2桩号6+750～9+530段堤顶结构图(3)桩号9+800～11+330段堤顶为18m～27m宽道路，见图3，图中所示为18m宽堤顶道路。图3桩号9+800～11+330段堤顶结构图3．4堤身加固措施针对西江大堤(桩号4+800～11+330堤段)，由于沿线堤基大部分位于淤泥层上，其压缩性大，抗剪强度低，内摩擦角小，对堤身安全存在一定的威胁，为此，决定对堤身采用在加高培厚措施进行处理。并严格按照要求，进行开挖、回填以及碾压，以达到挖填平衡的要求。同时还应实施相应的防护加固措施，尤其是对于疏松土壤，要及时的进行处理，以避免长时间裸露在外。此外，对于开挖后的土料，应及时的进行清除，若不能未及时进行处理，应在其周围设置挡土地，以避免发生水土流失，保证堤防加固施工活动顺利进行［2］。此外，堤防加固还需做好预防白蚁打洞，损坏堤防。一旦发现堤防上出现蚁穴，及时采用药物或火烧的方式消灭。最后，在西江大堤附近，要做好养殖户禁止养殖泥鳅、小龙虾、螃蟹等水生物的工作，以防止这些水生物给大堤带来威胁。

4结语

堤防是防止水肆意横流的防护工程，这些水利建筑工程不能疏忽大意，否则一旦洪水来袭，将会带来巨大的灾难。为此，本文以鹤山市西江大堤为例，对大堤存在的问题进行分析，并针对该问题提出了加固设计方案，通过对西江大堤(桩号4+800～11+330堤段)干堤加固培厚，能有效的解决本地区威胁最大的洪、涝等自然灾害，并可抵御50a一遇洪水、台风暴雨的侵袭，从而有效地发挥防洪作用。同时，工程采用合适的堤防加固技术，不会产生新的污染源，这能有效消除工程对当地生态环境的不利影响。而大幅扩宽现有道路宽度，不仅能改善当地的交通出行，修复生态环境，还能有效发挥城市防洪与美化大堤周边环境的双重作用。

参考文献

［1］沈忠．钱伟文．上海某海塘达标设计探索［J］．中国港口，2020(06)．

［2］敖翔．提防加固工程施工水土保持技术研究［J］．绿色环保建材，2018(07)．

作者:谢嘉文 单位:江门市科禹水利规划设计咨询有限公司