堤路结合在泉州金塔防洪堤的应用

2011-08-08赖福梁

城市道桥与防洪 2011年10期

赖福梁

（福建省水利水电勘测设计研究院，福建福州 350001）

1 工程概况

福建省泉州金塔段堤路结合工程系以晋江下游防洪岸线整治工程（金塔堤段）为基础，采用堤路结合方案，在堤顶布置城市Ⅰ级主干路，延伸至泉州市江滨南路霞洲新村段，道路总长7 165m；金塔堤段防洪岸线新建堤长6 405 m，均为堤路结合。堤防为1级堤防工程，防洪标准为100 a一遇；道路为城市Ⅰ级主干路，设计行车速度60 km/h，路基宽度41 m，双向4车道四幅路。工程于2006年3月动工建设，2008年底通车试运行。

2 水文地质条件

晋江发源于戴云山脉南端，流域面积5 629 km2，全长182 km，主河道平均坡降2.2‰，为福建省第4大河流。晋江干流自金鸡闸以下河段为感潮区，崇武站多年逐月平均高潮位2.365 m，历史最高潮位4.499m。100 a一遇设计洪水流量11 100m3／s，由荀江桥-金鸡水闸的设计水位为10.70～12.10m。

工程区位于晋江下游河段右岸，线路位于河流冲积阶地和河漫滩上，属河流冲积地貌。全线以冲洪积、海积平原为主，地势较低洼且平缓，仅在金浦水闸下游侧金浦山为残积堆积残丘地貌。现有地面高程在4.1～8.0m之间，残丘高程约35.0m。工程位于现有防洪堤的外侧滩地上。上部土层主要为第四系冲洪积堆积和海相沉积的松散堆积物，下部为残积堆积的砂质粘性土，下伏基岩为燕山晚期中粗粒黑云母花岗岩。

3 堤路结合方案的提出

晋江下游防洪堤工程始建于20世纪50年代，南北两岸堤长共28.24 km，堤线甚不规则。浮桥以下（北岸自潘山）防洪岸线及河道整治于1999年动工，2002年基本完工。其采用了堤路分离的方案，防洪堤采用钢筋混凝土结构布置在外江侧，江滨路布置在内侧。防洪堤高度较路面高约5m，景观效果差；同时由于建设、设计、施工均属于不同部门，协调工作量大。

随着人与自然和谐相处的治水新理念的发展，按照以人为本、人水相亲的思路，把防洪工程建设与城市建设结合起来，既可提高防洪堤的整体抗洪能力，又可完善城市交通网络，美化环境，还可充分利用土地资源，提高近堤土地开发利用价值，在确保城市防洪安全的同时也提升了城市的形象和品位。

金塔堤段为新建金鸡水闸至荀江桥河段南岸堤防，按照规划岸线外移至旧防洪堤外侧滩地，保护范围内新增土地为江南组团规划用地，现状为滩地和园地，迫切需要建设交通路网，改善当地交通条件，为堤路结合提供了客观条件。经过技术经济分析论证，决定采用“堤路结合”堤顶路方案。为了吸取堤路属于不同部门所带来的协调工作量大、效率低等教训，要求统一规划、统一设计、同步施工、同步投入运行。为此要求设计人员对水利、市政有关设计、施工规范予以综合理解，在满足堤路原有功能不变的前提下，实现两者有机结合。

4 堤路结合设计特点

4.1 堤路线路平面布置

堤线布置遵循的原则：河堤堤线应与河势流向相适应，与主流线大致平行，堤线应力求平顺，堤段平缓连接，不得采用折线或急弯。

市政路线平面设计应符合的原则：处理好直线与平曲线的衔接，合理地设置缓和曲线、超高、加宽等。

堤、路布置原则基本相同，主要是线路平顺、平缓衔接。堤防设计规范中没有明确规定转弯半径大小，但为保持水流顺畅，根据水力学计算，一般堤线转弯半径均应大于河宽的3～5倍。道路的圆曲线半径与计算行车速度有关，一般大于行车速度的8～12.5倍。金塔堤段最小行洪宽度为750m，堤线转弯半径应大于2250～3750m；设计行车速度60 km/h，道路转弯半径宜大于480m。堤线布置远大于道路所需的转弯半径，意味着堤路结合工程的平面布置应以满足堤线布置为要求。同时可以在堤线转弯段，利用堤路两者转弯半径差，形成一个月牙形区域，设置观景休闲区，布置绿化、停车区等，满足城市观光、停车需求。堤线的端头一般与高程较高的区域衔接，道路则需要与相邻路网连接，这时平面布置往往需要在满足防洪高程要求的前提下适当延伸，这部分就需要根据地形合理选择，必要时堤路分离，衔接堤、路各自的功能要求。

4.2 堤顶高程

堤顶高程应按设计洪水位加堤顶超高确定，1级堤防的堤顶安全超高值不应小于1.0m。沿河道路位于河堤顶的应高于河道防洪水位0.5 m，当岸边设置挡水设施时，不受此限。

根据上述堤路规范要求，堤路结合工程的顶高程应以堤防标准为准，道路可以在洪水位以上0.5～1.0m间调整，这段高差恰好可以满足道路纵向排水要求。因此堤路结合顶高程两者可以密切结合。

4.3 堤路横断面设计

堤路结合的重点是断面设计，只有在断面设计中充分考虑堤路原有功能不变，才能实现两者有机结合。堤的断面设计重点是：断面尺寸、防渗方式、基础处理、排水和防护。路的断面设计重点是路幅布置、基础处理和防护。两者在基础处理基本相同，均应根据地质条件进行设计，以满足基础承载能力的要求；防护设计要求亦基本相同，主要满足雨水、洪水冲刷要求。堤断面尺寸主要以满足各种工况下稳定性的要求，路横断面设计主要是根据交通规划、路网结构和交通流进行确定，合理布置各车道、绿化带和管网设施。由于市政道路往往较宽，因此堤路横断面宽度一般以满足道路布置要求，防洪堤仅须进行稳定复核计算即可。金塔堤段采用堤顶设置人行道形成防洪堤断面，在其后侧将道路断面紧靠防洪堤形成堤路结合断面，详见图1。迎水面主要以满足防渗需要，设置粘土斜墙；背水侧以满足排水要求设置排水棱体，在其上部设置草皮网格护坡。

堤基地层主要分为两种类型，一种表层为粉质粘土，下部为淤泥质土，其下为中细砂，主要分布在桩号 0+000～0+120、2+164～3+860、4+590～5+735.04；一种表层为中细砂，其下为中粗砂，下部为残积砂质粘土，主要分布在桩号0+120～2+164、3+860～4+590。针对以上两种地质土层进行渗流稳定计算，计算结果表明当基础表层为粉质粘土，且其厚度超过3m时，粉质粘土渗透系数为2.56×10-7m/s，为弱透水层，天然地基可满足渗透稳定要求。当基础为砂时，由于砂为强透水层，堤基渗漏量每延米堤长为5.15×10-6m3/s，一天每延米堤长渗漏量为0.45m3/d，渗漏量较大，需要采用射水法混凝土防渗墙防渗；但采用堤路结合后，底宽增加35m，按照路堤填筑土料渗透系数进行计算，不设混凝土防渗墙防渗的情况下，每延米堤长为5.8×10-7m3/s，其渗漏量较小，可以满足防渗稳定要求，中细砂段亦取消防渗墙，节约了投资。

道路路面硬化增加了防洪堤的稳定安全系数，尤其是遭遇超标洪水发生越浪时。

4.4 填筑材料及压实度要求

防洪堤填筑土料要求宜选用粘粒含量为15%～30%、塑性指数为10～20的粘性土；铺盖、心墙、斜墙等防渗体宜选用防渗性能好的土；堤后盖重宜选用砂性土。道路填方材料一般选择具备一定排水性能的砂性土。道路布置在防洪堤后段，采用砂性土，与防洪堤堤后盖重要求相同。泉州市区的粘土比较缺乏，需要到较远的料场开采，根据建材勘查情况，粘土料场最近运距15 km，所以堤路在筑堤材料的选择上本着“就地取材，合理利用”的原则，在满足防洪堤防渗要求的前提下尽量减少外购粘土方量。根据横断面设计仅在防渗斜墙采用粘土，其余段均采用满足道路填筑要求的土料即可，这样场内部分开挖料可用于道路填筑，大大减少了外运土料量。

图1 堤路结合横断面图（单位：cm）

图2 旱闸、越堤路与涵洞结合形成的菱形立体交叉口

粘性土土堤的填筑标准1级堤防不应小于0.94。路基压实度标准采用重型压实标准，填方路段路槽底面以下80 cm范围内，压实度不小于0.95，80～150 cm范围内，压实度不小于0.93，150 cm以下范围，压实度不小于0.90。道路压实度指标除80 cm范围内大于堤防填筑标准要求外，其余均小于填筑标准。考虑防洪堤的重要性和性能日益发展的碾压设备，对堤路结合段路基压实度标准调整为路槽底面以下80 cm范围内，压实度不小于0.95，80 cm以下范围，压实度不小于0.94。在填筑材料和压实度要求统一后，既可以满足水利、市政相关规范的要求，又为同步施工创造了条件，加快了施工进度。

4.5 交叉建筑物

防洪堤外侧滩地高程在5 a一遇洪水标准左右，规划了江滨公园，为城市提供景观和休闲场所。金塔防洪堤高度在5～6m，阻隔了堤内外的交通，需要设置一定数量的旱闸或越堤路。堤内江南组团规划用地，交通路网纵横交错，需要与防洪路堤连接，形成交通路网，设置交叉口。设计中将旱闸布置在规划道路上，利用堤高可以满足交通要求的有利条件下，在旱闸后设置涵洞，在路堤两侧设置4条越堤路，形成立体菱形交叉口，有效解决了堤内外、上下的交通问题，实现了交通有序分流，其布置图详见图2。对越堤路做好路肩的防护设施，内肩设路缘石，外肩设防护栏（墙），确保安全。

金塔堤段位于排涝规划的江南片区，根据现场地形条件和排涝规划，金塔堤段设置水闸1座，排涝穿堤管6处。在水闸后侧布置桥梁，水闸不再设置交通桥。