山间棚户区防洪及边坡防护工程设计与施工研究

□文/高会刚 方芳

山间棚户区防洪及边坡防护工程设计与施工研究

□文/高会刚 方芳

利用civil软件精确建模，根据总体防洪要求下的排洪沟平纵布置进行边坡防护设计。通过三维动态观察，确定边坡防护工程中的挡墙横断布置及防护高度，而后依据布置的挡墙位置对关键点进行地质勘探布置。综合地勘资料及挡墙的平纵数据进行挡墙的结构计算。依据计算结果，对排洪沟的平纵设计进行优化调整，相应的调整边坡防护工程中的挡墙设置，以达到合理的工程设计，在满足工程要求下尽可能的节约投资。

精确建模；防洪；排洪沟；边坡防护；挡墙设计

某棚户区防洪及边坡防护工程三面环山，山体表层已不同程度的风化。规划远期的人口密度及数量将远远超过现有人口，因而防洪要求相应的提高。

根据小区的总体布置，山体防洪沟需设置在小区的四周且部分防洪沟需设置在半山腰，以满足小区的建筑用地需求。

基于上述的项目概况及工程特点，设计中采用civil·3D软件，将防洪沟与挡墙联合建模，通过动态观察功能，监控关键设计参数（挡墙高度）来进行工程设计，以期达到最优设计。

1　工程概况

小区三面环山，现状主要为棚户区，占地范围内无现状排水管线，主要为自然形成的沟渠。山体表层已出现不同程度的风化，根据附近项目边坡防护形式（主要为喷浆，边坡基本为垂直设置），土体摩擦角较大，见图1。

图1　项目位置

2　设计流程

2.1总体防洪水量计算

现场踏勘发现，目前项目范围内主要为自然形成的排水沟，排水沟内乱石、杂草树木丛生，无法满足防洪要求，故本项目内的防洪措施考虑全部为新建排洪沟。

结合城市的常住人口、经济规模、防洪标准等，确定本次工程的防洪收水面积为22 hm2，设计重现期为25 a，设计总洪水流量为3.48 m3/s。

2.2排洪沟设计及附属设施

2.2.1排洪沟断面尺寸

根据项目特点，上游排洪沟采取水泥混凝土矩形断面，断面尺寸为1.2 m×1.5 m～1.4 m×1.5 m；下游排洪沟位于城市道路红线范围内，采用DN1 350 mm钢筋混凝土承插口管。

2.2.2附属设施

1）沉泥池。主要收水为山间的雨水，需考虑设置沉泥池，深度为50 cm，定期人工清理。

2）山间泄水道锥坡。根据现状山间的泄水通道，在接入排洪沟的部位需施做锥坡，施做减能措施，防止冲刷造成排洪沟的破坏。

2.3项目建模

2.3.1地形图处理

本项目地形图为dwg格式，通过曲面功能转换为Civil·3D要求的数据格式，利用智能过滤功能去除高程异常点。

2.3.2建模

因项目的复杂及特殊性，建模通过软件的强大功能实现一体化建模，见图2。

图2　排洪沟及挡墙横断面

2.4设计及计算过程

完成项目的建模后，需要进行的就是平纵布置工作。因项目的排洪沟需布置在半山腰，山体开挖及边坡防护高度对于工程的可行性及节约工程造价至关重要。利用软件的横断面编辑功能，可在同一窗口观察平、纵、横。提高项目设计效率，见图3。

图3　动态平、纵、横观察

有了软件的强大功能的支持，设计优化变得得心应手，只需根据地形、红线、规范要求的纵坡等制约因素去调整优化平纵布置，在横断面视口中观察边坡的开挖高度，在最合理的位置确定就可以完成一个设计方案。

待确定方案后，可布置地质勘查的主要控制点的钻孔点坐标，根据地勘报告，进一步计算需要的挡墙横断面尺寸，控制最大墙高，进而依据挡墙的计算结果去继续优化设计方案。

2.5施工

2.5.1施工放线

排洪沟的中线放线需严格按照施工图设计图纸的数据进行布设。施工前应落实水准点、坐标系等。

2.5.2基础开挖

基础开挖过程中应严格控制开挖深度，不得对基底设计高程以下部位的土基产生扰动。

2.5.3地质状况变化

现状山体表面的风化程度不一，因此在施工中如遇到与地勘资料不一致的土质，应及时与设计沟通。本项目在实施过程中局部段落开挖出现了边坡滑落的情况，见图4。与设计沟通后，根据现场的实际情况，调整挡墙的断面设计尺寸以满足要求。

图4　边坡滑落

3　结论

1）本项目的难点在于排洪沟的上部、下部均需设置挡墙，上挡墙的墙顶高程、排洪沟的渠底高程、下挡墙与小区整平高程在以往的设计方法里无比繁琐，而采取Civil软件设计后，这一过程被极大简化。

2）项目方案优化过程中，根据排洪沟不同的平纵布置及地质情况调整优化挡墙断面尺寸，对于工程实施难度及节约造价有着极大的作用。

3）施工队伍的专业素质对于项目的实施及今后的工程安全关系重大。

4）挡墙结构设计的合理与地勘资料关系极大，因而地勘资料的准确性以及施工阶段发生地质状况与地勘报告不一致时，应及时与设计方联系，验证挡墙结构安全。

［1］吴雪军，杨就意.南昌市青山湖排水区排涝规划技术介绍［J］.中国给水排水，2015，（23）：125-129.

［2］王元战，李新国，陈楠楠.挡土墙主动土压力分布与侧压力系数［J］.岩土力学，2005，26（7）：1019-1022.

［3］顾慰慈.挡土墙土压力计算手册［M］.北京：中国建材工业出版社，2005.

□方芳/天津市北辰区公路管理局。

U412.6

C

1008-3197（2016）03-58-02

2015-12-18

高会刚/男，1984年出生，工程师，上海市城市建设设计研究总院，从事市政道路工程设计工作。

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.03.019