城市防洪堤防设计与加固技术研究

谢嘉文

(江门市科禹水利规划设计咨询有限公司，广东 江门 529000)

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9.81 m～9.42 m之间；根据实测地形，现状堤顶高程9.56 m～8.64 m之间，堤顶范围沉降量普遍在0.25 m～0.78 m之间；原设计反压平台高程为2.5 m，现状为1.79 m～2.49 m之间，普遍下沉0.4 m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50 a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50 a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9.78 m～9.02 m之间；现状堤顶高程由于堤身沉降影响，普遍在9.56 m～8.64 m之间，现状大堤部分堤顶高程不足，堤顶最大需加高0.73 m。

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8 m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6.53 km，工程项目总占地面积57.80 hm2，永久占地31.22 hm2，临时占地26.58 hm2。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1950 m)现状堤顶已填平加宽，堤顶宽度为28 m～126 m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26 m，主要由8 m绿道和18 m道路组成，堤顶高程在9.78 m～9.54 m之间。

外江侧8 m绿道=2 m(人行道)+4 m(自行车道)+2 m人行道。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0.06 m；中间自行车道采用黑色沥青路面，厚0.12 m；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18 m道路由外江至内涌侧依次为：中央分隔带2 m+路肩1 m+行车道2 m×3.5 m+行车道2 m×3.5 m+路肩1 m。路基采用0.71 m水泥稳定碎石填筑，路面采用改性沥青混凝土路面，厚0.195 m。

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2780 m)原堤顶为混凝土路面，宽8 m，本次设计将其改造为8 m绿道，堤顶高程在9.54 m～9.23 m之间。8 m绿道=2 m(人行道)+4 m(自行车道)+2 m人行道。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0.06 m；中间自行车道采用黑色沥青路面，厚0.12 m；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4 m高程处设有反压平台，宽18 m，兼作道路路面。

该段道路设计路面横断面均为：18 m=1 m(路肩)+2×3.5 m(机动车道)+2 m(中央分隔带)+2×3.5 m(机动车道)+1 m(路肩)。路基采用0.71 m水泥稳定碎石填筑，路面采用改性沥青混凝土路面，厚0.195 m。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15 m。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20 m，桩间距1 m×1 m，梅花型布置。

(3)桩号9+530～9+800段(长270 m)往内侧加宽培厚，设计堤顶总宽26 m，主要由8 m绿道和18 m道路组成，堤顶高程在9.23 m～9.20 m之间。

外江侧8 m绿道=2 m(人行道)+4 m(自行车道)+2 m人行道。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0.06 m；中间自行车道采用黑色沥青路面，厚0.12 m；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18 m道路由外江至内涌侧依次为：2 m(中央分隔带)+1 m(路肩)+2×3.5 m(行车道)+2×3.5 m(行车道)+1 m(路肩)。路基采用0.71 m水泥稳定碎石填筑，路面采用改性沥青混凝土路面，厚0.195 m。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20 m，桩间距1 m×1 m，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4 m高程处设有反压平台，宽8 m，草皮护坡。

(4)桩号9+800～10+680(长880 m)段往外江侧加宽培厚，设计堤顶总宽18 m，堤顶高程在9.20 m～9.10 m之间。堤顶道路由外江至内涌侧依次为：2 m(人行道)+2×3.5(行车道)+2×3.5(行车道)+2 m(人行道)。路基采用0.71 m水泥稳定碎石填筑，路面采用改性沥青混凝土路面，厚0.195 m。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0.06 m，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3.2 m，墙顶宽0.4 m，底板宽2.6 m，墙前垂直、墙后1∶0.5，底板厚度均为0.4 m。

(5)桩号10+680～11+330(长650 m)段往外江侧加宽培厚，设计堤顶总宽18 m～27 m，堤顶为18 m～27 m宽道路，堤顶高程在9.13 m～9.02 m之间。桩号10+680～11+110段堤顶道路由外江至内涌侧依次为：20 m=2 m(人行道)+2×3.5 m(行车道)+2 m(花圃)+2×3.5 m(行车道)+2 m(人行道)；桩号11+110～11+330段堤顶道路由外江至内涌侧依次为：27 m=2 m(人行道)+3×3.5 m(行车道)+2 m(花圃)+3×3.5 m(行车道)+2 m(人行道)。路基采用0.71 m水泥稳定碎石填筑，路面采用改性沥青混凝土路面，厚0.195 m。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0.06 m；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》(GB 50286-2013)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6 m[1]。

(1)桩号4+800～6+750段、桩号9+530～9+800段堤顶共26 m，由外江到内侧依次为：8 m绿道+18 m道路，具体见图1。其中，8 m(绿道)=2 m(人行道)+4 m(自行车道)+2 m(人行道)。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0.06 m；中间自行车道采用黑色沥青路面，厚0.12 m；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8 m，本次设计将其改造为8 m绿道，具体见图2。8 m(绿道)=2 m(人行道)+4 m(自行车道)+2 m(人行道)。两侧人行道采用红色防水防滑环保砖铺设，厚0.06 m；中间自行车道采用黑色沥青路面，厚0.12 m；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18 m～27 m宽道路，见图3，图中所示为18 m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50 a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。