新型组合防洪堤在城市防洪工程中的应用

2017-05-12周超

湖南水利水电 2017年2期

关键词：防洪堤翻板砌石

周超

（怀化市水利电力勘测设计研究院怀化市 418000）

新型组合防洪堤在城市防洪工程中的应用

周超

（怀化市水利电力勘测设计研究院怀化市 418000）

根据《怀化市中方县控制性详细规划》，对荆坪古村潘家祠堂段防洪堤经过综合分析论证后，选取液压升降翻板门作为该段堤防的堤型。该方案既满足了荆坪古村防洪安全要求 ,又保证了潘家祠堂的整体美观和通透性。液压升降翻板门应用在防洪堤上不仅结构简单，运行方便，平时不挡水时，也可以作为人行道使用。该方案为更好地解决城市防洪工程与城市景观相结合提供了新的思路。

城市防洪城市景观液压升降翻板门堤防堤型

1 工程概况

怀化市中方县是一个新生县，1997年11月，国务院批准撤销怀化地区，实行市管县，原怀化市分为鹤城区和中方县。中方县城选址在鸭咀岩至毛田洲村之间，总规划面积约为30.92 km2，距怀化市中心仅15 km。根据中方县城目前现状和存在的问题，防洪规划将县城分设3个保护片，即河西防护片、茅利溪南保护片和茅利溪北保护片。

中方河西防护片堤防共长3.38 km，荆坪古村位于河西防护片范围内。荆坪古村2002年确定为省级文物保护单位，村中另有市级文物保护单位4处，除此之外，荆坪古村尚保留有较为完整的传统民居群落和其它一些文物古迹。这些历史建筑与周围自然环境融为一体，形成特有的传统人文环境。荆坪古村不仅文物古迹众多，历史文化底蕴深厚，而且自然景色优美，清澈的舞水河环绕左右，千年古树婆娑多姿，村中巷道纵横交错。

荆坪村区域地势较低，有近1/3面积地面现有高程低于209.00 m，且周围高山环绕，区内溪流纵横，易受洪水威胁。项目区防洪标准偏低，防洪标准低于10年一遇，部分地段低于5年一遇。河西防护片洪涝灾害频繁，导致当地经济发展滞后，城镇建设速度缓慢，严重制约了当地的经济建设与发展。

2 城市防洪和景观要求

2.1 城市防洪要求

根据《湖南省中方县城市防洪工程利用亚行贷款初步设计报告》，中方县城市防洪工程的等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级。城市防洪标准为20年一遇，治涝标准为10年一遇最大24 h暴雨24 h排干。目前河西防护片高程为（205.0～210.00）m，潘家祠堂段(保护区最低位置)高程为205.00 m，不足10年一遇。河西防护片按照20年一遇洪水设防，通过堤防超高计算确定该段堤防堤顶高程为211.23 m，即该段按照防洪要求，修建好的堤防堤顶应比现有地面高6.23 m。

2.2 城市景观要求

根据《怀化中方县河西片区控制性详细规划》，中方县对河西防护片的定位为：以高新职业培训和教育为主体，兼顾公共实训、高技能培训和科研生产功能、文化服务功能以及古村观光度假、休闲旅游为一体的综合区。荆坪古村区公共空间规划：保护传统街巷的构成要素和环境要素。包括传统居民院落、建筑色彩等，在保证历史风貌完整性的前提下，规划改造部分广场或开放空间，形成古村独特的空间环境。

根据《中方县城总体规划（2010-2020）》，潘氏宗祠属于文物古迹。潘氏宗祠座西向东，占地面积1 647.26 m2，建筑面积925.5 m2，始建于明洪武年间，分别于嘉庆六年（1802年），道光十四年，光绪壬午年和民国三十六年进行了4次较大的增补与维修。

潘氏宗祠雄镇渡口，睥睨舞水，城市规划设计应保证原有荆坪古村潘氏宗祠段视野的通透性。工程建设前潘氏宗祠段地貌见图1。

图1 荆坪古村潘家祠堂段工程前全景图

3 堤型选择

荆坪古村潘家祠堂段防洪堤处现有河岸边线距离潘家祠堂有20 m，该段设计堤顶高程比现状地面高6.23 m，且堤防和潘家祠堂前面规划防洪抢险通道，故该段堤型不适合修建土堤，故初步选取钢筋混凝土扶壁式、浆砌石重力式挡土墙、挡土墙基座+液压翻板门三种方案进行比选。以下均以该段堤防长180 m比较论证。

3.1 钢筋混凝土扶壁式挡墙

钢筋混凝土扶壁式挡墙，墙高7.2 m，顶部宽度0.5 m，底宽5.0 m。由于墙后地面高程较低，为了保证挡墙的稳定性，混凝土扶壁式挡墙底板厚度为0.8 m，埋入地下1.2 m。经过渗流稳定分析计算，堤前采用帷幕灌浆垂直防渗的方案进行地基绕渗的处理方案。

该方案优点：

（1）开挖较少，对地基承载力要求不高；

（2）采用钢筋混凝土结构，质量易控；

（3）投资为280.55万元，投资省，占地小。该方案缺点：防洪堤遮挡视线，通透性差。

3.2 浆砌石重力式挡土墙

浆砌石重力式挡土墙，墙高8.2 m，顶部宽度1.0 m，底宽8.0 m。挡墙基础应进行处理。

该方案优点：投资较省，为410.15万元。该方案缺点：

（1）防洪堤遮挡视线，通透性差；

（2）开挖大，占地大，对地基承载力要求高；

（3）采用浆砌石结构，机械化施工差，质量不易控制。

3.3 挡土墙基座+液压翻板门

挡土墙基座高1.8 m，基座宽度满足液压翻板门运行要求，宽7.692 m，液压翻板门采用钢筋混凝土结构，翻板门门高4.5 m，经过渗流稳定分析计算，堤前采用帷幕灌浆垂直防渗的方案进行地基绕渗的处理方案。

该方案优点：

（1）不遮挡视线，通透性好。

（2）开挖较少，对地基承载力要求不高。

（3）基座采用钢筋混凝土结构，质量易控。

该方案缺点：投资较大，为675.55万元。

4 工程设计

4.1 平面设计

河西防护片荆坪古村段K1+938～K2+307段堤防长369.0 m（图2）。其中K2+035～K2+215段堤防为挡土墙基础+液压翻板门组合防洪墙。

图2 平面布置

4.2 断面设计

荆坪古村段K1+938～K2+307段堤防由于地形条件不适宜修建土堤。该段堤防采取分段设计，K1+ 938～K2+035段堤防由于位于荆坪古村潘家祠堂的主入口必经之地，该段堤防采取浆砌石挡墙方案。浆砌石采取两面均为直立的堤型，迎水面设计采用0.3 m钢筋混凝土防渗面板嵌入浆砌石挡墙。背水面铅直，该处可以设计为荆坪古村的文化长廊，介绍荆坪古村的历史文化。断面详见图3。

图3 挡墙段断面图

K2+035～K2+215段堤防位于潘家祠堂古码头前，该段应保持视野的通透性。该段堤型采用挡土墙基础+液压翻板门组合防洪墙。该段堤轴线沿河岸边线布置，堤轴线长180 m，翻板闸设计挡水位即堤防设计洪水位210.03 m。液压翻板闸坝布置于原河道码头内侧，一共30扇门，每扇宽6m,液压翻板闸坝挡水长度共180 m。每扇门尺寸为6 m×4.5 m（宽×高）。液压翻板门基础采用C20钢筋混凝土，基础宽7.692 m，基础最大高度为1.80 m。液压翻板门堤防两侧为重力式挡墙，重力式挡墙顶部分别设置液压启闭机房。液压翻板门设计见图4。

浆砌石段基础砂卵石覆盖深度较深，平均约（5～8）m，由于浆砌石断面渗径较短，而且堤后第四系层覆盖厚度较小，水流在压力作用下可能会引起堤后地基的渗透破坏，为此需进行垂直防渗设计，通过地质专业资料，覆盖层和砂卵石层渗透系数数量级相差在100倍以上，因此可以参照双层地基进行渗流计算。

图4 液压翻板门断面图

经计算，浆砌石段堤后透水盖重计算厚度为3.64 m，大于现有堤后覆盖层厚度，因此堤后发生管涌可能性很大，需采取加盖重或其他工程措施，设计采用帷幕灌浆垂直防渗的方案进行地基绕渗的处理。

经过工程完工后的现场实际检验，开启一扇门的时间约为2 min，利用2台启闭设备同时启闭，所有翻板门全部开启时间约为30 min。在汛期结合气象部门的天气预报完全可以满足防汛要求，且该方案可靠度较高。

K2+215～K2+307段堤防采用扶壁式挡土墙防洪堤。扶壁式挡土墙具有防渗性能好，施工质量有保证，墙本身造价低，经济效益好的优点。防洪墙基础位于泥质砂岩上。具体见图5。

5 运行管理

5.1 一般规定

堤防运行管理部门应严格按照翻板门操作规程，定期对翻板门进行检查、试验，以保证汛期根据气象部门的预测降雨量，及时将液压翻板门开启。

翻板门全关后，应保持自由状态，液压管路中的球阀应全开，电磁换向阀和手动换向阀应处于中位。

翻板门启闭前应检查有无杂物卡阻各旋转运动部件，翻板门关闭后还应检查有无漏水情况。油泵、液压元件、管路出现泄漏现象，在未处理前，不允许操作翻板门。

5.2 使用操作

一般情况下采用电动操作方式，若电动回路出现故障则采用电手动控制。

图5 防洪墙基础平面及断面图

5.2.1 电动操作

（1）检查电手动侧油路的球阀全关，电动侧油路球阀全开。

（2）启动油泵电机，观察建压正常。

（3）待翻板门开启或关闭到位后，及时按停止按钮，并停运油泵再进行管路球阀的关闭或开启操作。

5.2.2 电手动操作

（1）检查电动侧油路的球阀全关，电手动侧油路球阀全开。

（2）启动油泵电机，观察建压正常。

（3）当系统压力达到（16～18）MPa时，操作机械换向阀操作手柄，控制翻板门启闭，手柄向前推为关闭翻板门，手柄向后拉为开启翻板门。

（4）待翻板门开启或关闭到位后，将操作手柄置于中位，关闭或开启管路球阀，然后停运油泵。

5.3 注意事项

（1）液压控制单元工作环境要求通风良好，油温控制在65℃以下。

（2）同一液压单元的翻板门操作，应逐扇进行，不可同时启动多扇翻板门。

（3）操作过程中，应注意监视系统压力，系统压力可通过电控柜数显表或油箱上的压力表读取。

（4）为了防止回油溢出油箱，禁止在一个液压单元内采用自控方式同时关闭两扇及以上翻板门。

（5）翻板门全开后，应及时关闭接力器开、关腔操作油管路球阀，保持翻板门处于静止状态。

（6）翻板门全关后，应保持接力器开、关腔操作油管路球阀全开。

（7）汛期前应定期检查翻板门、启闭机是否能够正常运行，检查电控系统接线是否正确。

（8）观察闸门运行情况，启闭机油缸活塞杆的同步性，闸门各止水部位，底铰座是否工作正常，观察电控系统各项功能的工作性能。

6 结论及建议

荆坪古村潘家祠堂段防洪堤选取液压升降翻板门作为该段堤防的堤型。该方案既满足了荆坪古村防洪安全要求,又保证了潘家祠堂的整体美观和通透性。液压升降翻板门不仅结构简单，运行方便，平时不挡水时，也可以作为人行道使用。该方案克服了常规防洪堤占地多，通透性差的缺点，解决了活动防洪堤安装费时、费工的问题，为更好地解决城市防洪工程与城市景观相结合的问题提供了新的思路。

[1]张智.城镇防洪与雨洪利用[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[2]李宗健，等.水力自动闸门[M].北京：水利电力出版社，1987.

2016-12-23）