楊婷婷

(江門市科禹水利規(guī)劃設(shè)計咨詢有限公司，廣東 江門 529000)

1 引言

堤防是防止洪水泛濫的重要工程措施，對保障當?shù)鼐用竦纳?、財產(chǎn)安全具有十分重要的意義[1-2]。我國在早些年就已經(jīng)修建了大量的堤防工程以保障民生，但限于當時的經(jīng)濟、科技水平較低，造成工程建設(shè)質(zhì)量較低，導(dǎo)致堤防工程已經(jīng)難以適應(yīng)當前的防洪需求[3-4]。針對這種情況，進行堤防加固處理是十分必要的。國家在快速的發(fā)展過程中，對生態(tài)環(huán)境、宜居環(huán)境建設(shè)已經(jīng)十分重視，堤防加固已經(jīng)不能僅限于防洪，更應(yīng)當和當?shù)厣鷳B(tài)、景觀建設(shè)相結(jié)合[5-6]。

2 工程概況

西江大堤是鶴山市的重要堤圍，保護大量人口和基礎(chǔ)設(shè)施。西江大堤自建成以來，堤身險工隱患很多，主要為古勞墟上下的榕樹帶枯根和墓穴造成的空洞；還有干堤外坡坐灣迎流頂沖，如十八丈；內(nèi)臨深潭，兩水夾一堤等，導(dǎo)致歷史上多次出現(xiàn)較大的洪澇災(zāi)害。如1915年、1924年、1949年，西江大堤堤圍全部潰決，堤圍區(qū)內(nèi)一片汪洋，損失慘重。

3 堤防現(xiàn)狀

現(xiàn)狀堤防存在的主要問題如下：

(1)堤基軟弱，沉降量較大?，F(xiàn)狀堤防于2004年完成加固，堤基土層為淤泥質(zhì)土且厚度較大，沉降量較大。原設(shè)計堤頂高程為9.81 m～9.42 m之間；根據(jù)實測地形，現(xiàn)狀堤頂高程9.56 m～8.64 m之間，堤頂范圍沉降量普遍在0.25 m～0.78 m之間；原設(shè)計反壓平臺高程為2.50 m，現(xiàn)狀為1.79 m～2.49 m之間，普遍下沉0.40 m左右。

(2)堤頂高程不足?，F(xiàn)按西江50 a一遇洪水的標準復(fù)核堤頂高程。經(jīng)復(fù)核，本次設(shè)計堤頂高程在9.78 m～9.02 m之間；現(xiàn)狀堤頂高程由于堤身沉降影響，普遍在9.56 m～8.64 m之間，現(xiàn)狀大堤部分堤頂高程不足，堤頂最大需加高0.73 m。

(3)現(xiàn)有堤頂?shù)缆份^窄，無法滿足日益增長的交通需求現(xiàn)有西江大堤堤頂8 m，為混凝土路面，兼作X537縣道，是通往古勞鎮(zhèn)中心和古勞水鄉(xiāng)的主要通道，也是鶴山市通往高明區(qū)主要的跨境道路。隨著古勞鎮(zhèn)社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，古勞水鄉(xiāng)旅游業(yè)的蓬勃興起，途經(jīng)西江大堤的交通量大幅增加，現(xiàn)有的堤頂路面8 m寬已逐漸無法滿足當?shù)氐男枰?，并成為制約古勞鎮(zhèn)經(jīng)濟社會快速發(fā)展的重要因素。

4 加固處理措施研究

4.1 堤線方案比選

鶴山市西江大堤(樁號6+720～9+600)段大堤主要為梯形斷面的均質(zhì)土堤，堤頂高程8.64 m～9.56 m之間，堤頂寬8 m，為C25混凝土路面；迎水側(cè)堤坡采用漿砌預(yù)制混凝土六角塊護坡，坡比為1∶3，目前質(zhì)量完好；背水側(cè)堤坡采用草皮護坡，坡比為1∶2.5，在6.50 m高程處設(shè)有一級反壓平臺，寬3 m；在2.50 m高程處設(shè)有二級反壓平臺，頂寬9.20 m～15.30 m之間，主要用粗砂填筑而成，外露面干砌石護面，厚0.50 m。項目地處飲用水源一級保護區(qū)，該道路為過境公路，根據(jù)工程現(xiàn)狀和各方面要求，提出三個方案進行比選，具體如下：

方案一：道路路線布置在舊堤頂，見圖1。即該段堤頂寬度由原來的8 m擴寬至20 m作為堤頂，兼作道路路面，堤頂高程在9.54 m～9.22 m之間。外坡不做處理，仍為預(yù)制六角塊護坡；內(nèi)坡1∶2.5，草皮護坡，并在2.50 m高程處設(shè)3 m寬反壓平臺；保留現(xiàn)有2.50 m高程處反壓平臺。為減少堤身占用內(nèi)河涌，本次擬在反壓平臺內(nèi)涌側(cè)采用U型混凝土板樁進行支護。為減小地基沉降變形帶來的影響，采用φ500水泥攪拌樁對新填堤進行地基處理。效果圖見圖2。

圖1 方案一、方案二道路線路平面示意圖

圖2 方案一效果圖

方案二：道路路線布置在內(nèi)坡側(cè)反壓平臺，見圖1。即將原有8 m堤頂改造成集綠化景觀帶、休閑、觀光一體的城市綠道，本次規(guī)劃綠道斷面8 m=2 m(人行道)+4 m(自行車道)+2 m人行道，堤頂高程在9.54 m～9.22 m之間。外坡不做處理，仍為預(yù)制六角塊護坡；內(nèi)坡1∶2.5，草皮護坡，并在4 m高程處設(shè)18 m寬反壓平臺，兼做交通道路。為減少堤身占用內(nèi)河涌，本次擬在反壓平臺內(nèi)涌側(cè)采用U型混凝土板樁進行支護。為減小地基沉降變形帶來的影響，本次擬采用φ500水泥攪拌樁對新填堤進行地基處理。具體見附圖3。

圖3 方案二效果圖

方案三：道路路線根據(jù)現(xiàn)有地形按左、右車行道分離分別布置在堤頂和內(nèi)坡側(cè)反壓平臺，其中，左線車行道為西行道路，布置在現(xiàn)有大堤堤頂，走向與原堤頂?shù)缆芬恢?；右線車行道為東行道路，利用現(xiàn)有大堤內(nèi)側(cè)反壓平臺進行布置，道路走向與原堤線平行，具體見圖4。

左線道路布置在原大堤堤頂，現(xiàn)狀為混凝土路面，寬8 m，本次設(shè)計將其改造為2.50 m人行道(含設(shè)施帶)+7.50 m單向行車道，堤頂高程在10.09 m～9.39 m之間。7.50 m單向道路=0.25 m(路肩)+(2×3.50 m)(機動車道)+0.25 m(路肩)。外江漿砌預(yù)制混凝土六角塊護坡，坡比為1∶3，目前質(zhì)量完好，外江護坡不做處理。內(nèi)坡1∶2.5，草皮護坡。

圖4 方案三道路線路平面示意圖

圖5 方案三效果圖

從安全、投資、技術(shù)、占地、景觀等5個方面對三個方案進行對比分析，見表1。

表1 堤線方案比選

綜上所述，方案三在經(jīng)濟、占地、環(huán)境景觀方面均優(yōu)于方案一和方案二，而方案二則在技術(shù)、安全方面優(yōu)于方案三和方案一，但方案三可以通過對堤身充填灌漿提高現(xiàn)狀堤身的密實度、限制重車和載有?；返能囕v等措施來彌補其在沉降和安全方面的缺陷。因此，本次初步設(shè)計推薦采用方案三，即西江大堤管理所(樁號6+720)～北控新水廠(樁號9+600)段道路路線根據(jù)現(xiàn)有地形按左、右車行道分離分別布置在堤頂和內(nèi)坡側(cè)反壓平臺。

4.2 堤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計

(1)樁號4+800～6+720段堤頂共1920 m，堤頂寬度27 m～28.50 m。由外江到內(nèi)側(cè)依次為：3 m(人行道)+7.50 m(左線車行道)+6 m～7.50 m(中間帶)+7.50 m(右線車行道)+3 m(人行道)=27 m～28.50 m(道路寬度)，具體如圖6。兩側(cè)人行道采用機壓環(huán)保磚鋪設(shè)，厚0.06 m；路基采用0.55 m厚水泥穩(wěn)定碎石填筑，路面采用瀝青混凝土路面，厚0.18 m。為確保行人安全，在人行道兩側(cè)設(shè)仿木樁護欄；左、右線車行道通過中間綠化帶進行分隔。堤頂路面排水：堤頂左線路面向外江側(cè)傾斜，右線路面向內(nèi)側(cè)傾斜，坡度為2%。

圖6 樁號4+800～6+720段堤頂斷面圖

(2)樁號6+720～9+600段原堤頂為混凝土路面，寬8 m，本次設(shè)計在現(xiàn)有堤頂?shù)幕A(chǔ)上往外江側(cè)擴寬至10 m，具體見圖7。10 m=2.50 m(人行道)+7.50 m(左線車行道)。兩側(cè)人行道采用機壓環(huán)保磚鋪設(shè)，厚0.06 m；路基采用0.55 m厚水泥穩(wěn)定碎石填筑，路面采用瀝青混凝土路面，厚0.18 m。為確保行人安全，在人行道外江側(cè)設(shè)仿木樁護欄；左線車行道內(nèi)側(cè)設(shè)波浪防撞欄。堤頂路面排水：堤頂路面向內(nèi)側(cè)傾斜，坡度為2%。

圖7 樁號6+720～9+600段堤頂斷面圖

(3)考慮附近有天后廟、望江亭等文物古跡，為便于觀光旅游，在樁號9+600～9+760段左線車行道內(nèi)側(cè)增設(shè)一排停車位，即本次設(shè)計在現(xiàn)有堤頂?shù)缆返幕A(chǔ)上往內(nèi)側(cè)擴寬至23.50 m。3 m～5.80 m(人行道)+2.50 m(停車位)+7.50 m(車行道)+7.50 m(車行道)+3 m(人行道)=23.50 m～26.30 m(道路寬度)，具體見圖8。

圖8 樁號9+600～9+760段堤頂斷面圖

(4)樁號9+760～11+330段原堤頂為混凝土路面，寬8 m，本次設(shè)計在現(xiàn)有堤頂?shù)幕A(chǔ)上往外江擴寬至21 m，具體見圖9。兩側(cè)人行道采用機壓環(huán)保磚鋪設(shè)，厚0.06 m；路基采用0.55 m厚水泥穩(wěn)定碎石填筑，路面采用瀝青混凝土路面，厚0.18 m。為確保行人安全，在人行道兩側(cè)設(shè)仿木樁護欄。堤頂路面排水：堤頂路面由道路中心線往兩側(cè)傾斜，坡度為2%。

圖9 樁號9+760～11+330段堤頂斷面圖

4.3 堤身結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)大堤堤頂路面的不同型式，結(jié)合沿線實際地形，分段采取不同的堤身斷面進行設(shè)計：

(1)樁號4+800～6+720段(長1920 m)為斜坡式均質(zhì)土堤。內(nèi)側(cè)現(xiàn)狀堤頂已填平加寬，堤頂寬度為28 m～126 m之間，高程與堤頂齊平。該段堤身主要往內(nèi)側(cè)加寬培厚，堤頂總寬27 m～28.50 m，堤頂高程在10.13 m～9.50 m之間。由外江到內(nèi)側(cè)依次為：3 m(人行道)+7.50 m(左線車行道)+6 m～9 m(中間帶)+7.50 m(右線車行道)+3 m(人行道)=27 m～28.50 m(道路寬度)。兩側(cè)人行道采用機壓環(huán)保磚鋪設(shè)，厚0.06 m。路面采用瀝青混凝土路面，厚0.18 m，路基采用0.55 m厚水泥穩(wěn)定碎石填筑。為確保行人安全，在人行道兩側(cè)設(shè)仿木樁護欄；左、右線車行道通過中間綠化帶進行分隔。外江漿砌預(yù)制混凝土六角塊護坡，坡比為1∶3，目前質(zhì)量完好，對外江護坡不做處理。內(nèi)坡1∶2.5，保留現(xiàn)有草皮護坡。見圖10。

圖10 樁號9+760～11+330段堤頂效果圖

(2)樁號6+720～9+600段(長2880 m)為斜坡式均質(zhì)土堤，現(xiàn)狀堤頂為混凝土路面，寬8 m，本次設(shè)計在現(xiàn)有堤頂?shù)幕A(chǔ)上往外江側(cè)擴寬至10 m。10 m=2.50 m(人行道)+7.50 m左線車行道，堤頂高程在10.09 m～9.39 m之間。由于堤頂加高培厚，該堤段堤頂需在外江設(shè)有C20素砼重力式擋土墻，墻高1 m～3 m，頂寬0.50 m，墻前坡度為1∶0.15，墻后坡度為1∶0.35，墻頂外江側(cè)設(shè)有仿木護欄。堤頂內(nèi)側(cè)設(shè)C20素砼重力式擋土墻，墻高1 m～1.50 m，頂寬0.40 m，墻前垂直，墻后坡度為1∶0.5，墻頂設(shè)波紋防撞欄。外江采用漿砌預(yù)制混凝土六角塊護坡，坡比為1∶3，目前質(zhì)量完好，對外江護坡不做處理?，F(xiàn)狀內(nèi)堤坡采用草皮護坡，坡比為1∶2.5，在6.50 m高程處設(shè)有一級反壓平臺，寬3 m；在2.50 m高程處設(shè)有二級反壓平臺，頂寬8 m。利用現(xiàn)有2.50 m高程處反壓平臺加高至3.00 m高程并改造為右線車行道和人行道，共寬11.50 m。由堤身到內(nèi)河涌依次為：堤腳排水溝+7.50 m(左線車行道)+4 m(人行道)+內(nèi)涌側(cè)U型混凝土板樁。

圖11 樁號6+720～9+600段堤頂效果圖

(3)樁號9+600～9+760段(長160 m)為斜坡式均質(zhì)土堤?？紤]附近有天后廟、望江亭等文物古跡，為便于觀光旅游，在樁號9+600～9+760段左線車行道內(nèi)側(cè)增設(shè)一排停車位，即本次設(shè)計在現(xiàn)有堤頂?shù)缆返幕A(chǔ)上往內(nèi)側(cè)擴寬至23.50 m，堤頂高程在9.39 m～9.10 m之間。3.00 m(人行道)+2.50 m(停車位)+7.50 m(車行道)+7.50 m(車行道)+3 m(人行道)=23.50 m(道路寬度)，路面采用瀝青混凝土路面，厚0.18 m。堤頂高程在9.23 m～9.20 m之間。由于堤頂加高培厚，該堤段堤頂需在內(nèi)外側(cè)設(shè)有C20素砼重力式擋土墻，墻高1 m，頂寬0.40 m，墻前垂直，墻后坡度為1∶0.5，墻頂設(shè)仿木護欄。外江采用漿砌預(yù)制混凝土六角塊護坡，坡比為1∶3，目前質(zhì)量完好，對外江護坡不做處理。內(nèi)堤坡采用草皮護坡，坡比為1∶2.5。

(4)樁號9+760～11+330段為外江直墻式均質(zhì)土堤。原堤頂為混凝土路面，寬8 m，本次設(shè)計在現(xiàn)有堤頂?shù)幕A(chǔ)上

往外江擴寬至21 m，堤頂高程在9.33 m～9.06 m之間，效果見圖12。由于堤頂加高培厚，該堤段堤頂需在外江設(shè)有C20素砼重力式擋土墻，墻高1 m～4.50 m，頂寬0.50 m，墻前坡度為1∶0.15，墻后坡度為1∶0.35，墻頂外江側(cè)設(shè)有仿木護欄。其中樁號9+790～9+870、10+035～10+350、10+450～10+650、10+829～10+960共長726 m，堤段外江擋墻采用水泥攪拌樁進行地基處理，樁長10 m～20 m，樁距1 m×1 m，梅花型布置。堤頂內(nèi)側(cè)設(shè)C20素砼重力式擋土墻，墻高1 m～1.50 m，頂寬0.40 m，墻前垂直，墻后坡度為1∶0.5，墻頂設(shè)仿木護欄。見圖12。

圖12 樁號9+760～11+330段大堤效果圖

5 結(jié)論

(1)西江大堤兼具防洪和交通重任，對鶴山市經(jīng)濟、社會發(fā)展具有十分重要的意義，大堤在使用過程中出現(xiàn)了不同程度的沉降、堤高不足、道路擁堵等問題，已經(jīng)嚴重影響到當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。

(2)選取3種方案進行堤線比選，方案三可充分利用現(xiàn)狀堤防，占地面積小，工程投資低，具有良好的景觀效果。

(3)根據(jù)不同樁號現(xiàn)狀提出了5種堤頂結(jié)構(gòu)和5種堤身結(jié)構(gòu)，利用攪拌樁等加固措施可緩解西江大堤軟土厚度大造成的沉降問題，同時設(shè)計步道和加寬道路，可有效緩解交通擁堵等問題，亦可為居民提供良好的休閑場地。