雁田水凤岗段整治工程堤岸设计方案探讨

廖 鑫

(广东建科水利水电咨询有限公司，广州 510650)

1 概述

水安全问题一直是社会关注的重点，其直接影响经济发展和人民生命财产安全。党的十八大以来，生态文明思想得到重视，生态、安全地进行河道整治，是全面贯彻可持续发展观念的必然需要。在新时代的河道整治工作中，运用生态堤防设计方法不仅可以使人类良好地利用河流，也可以促进河道回归自然化，从而产生生态效益[1]。本文以东莞市雁田水凤岗镇治理工程堤岸设计方案选取为例，分析各类堤岸形式的优缺点和适用性，提出城市河道整治堤岸设计的基本原则，可为其他类似工程提供借鉴[2]。

2 工程概况

东莞市为广东省经济发达区域之一,改革开放以来，工业发展速度快，尤以集体所有制工业发展较快，市内的主要河道有石马河、寒溪河、东江西北干流、东江南支流等。 雁田水是石马河的最大一级支流，位于石马河最上游，发源于深圳市黄竹簕山，流经东莞市凤岗镇和塘厦镇，下游与观澜水汇合后称石马河。雁田水集雨面积为160 km2，河长为34.8 km，承担着凤岗河塘厦镇的行洪和排涝功能。近年来因城镇发展和房地产开发，河流占滩、淤泥和阻水等问题比较严重，雁田水凤岗镇段河道现状主要存在以下问题。

1) 河道多处仍为无堤防状况。

2) 已建堤防的防御标准偏低，部分堤段现状防洪标准低于5年一遇，达不到50年一遇的设防标准。

3) 河道行洪能力不足，河底泥沙沉积，加之杂草丛生和生活垃圾堆积，导致河水流速慢，已严重影响行洪。

4) 河道的瓶颈卡口阻碍了行洪，河道内桥梁底部高程低，宽度窄，对河道行洪影响严重。

5) 河道穿过凤岗镇中心区和多个村庄、工业园区，两岸建筑物密集，道路纵横交错，跨河桥梁较多，沿河两岸布有截污管线，征拆难度大，影响河道断面的扩宽。

近几年石马河流域出现了多次特大洪水,洪涝灾害尤其严重。为减少流域内洪涝灾害，需要开展雁田水河流环境综合整治工程。雁田水凤岗镇段河流整治工程以城市防洪功能为主，以城市景观绿化功能为辅，并兼顾河流沿线的堤顶道路交通功能。工程涉及河道整治和两岸堤路建设，其中河道整治全长为10.09 km，两岸堤路建设总长约18.603 km。本工程设计防洪标准为50年一遇，堤防级别为2级。

3 堤岸设计

3.1 堤顶高程确定

堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定，堤顶超高按式(1)计算[3]：

Y=R+e+A

(1)

式中：

Y——堤顶超高,m；

R——设计波浪爬高,m；

e——设计风壅水面高度,m；

A——安全加高,m。

计算工况：

① 不允许越浪堤顶超高；

② 允许越浪堤顶超高。

河堤为2级建筑物，对不允许越浪的爬高累积频率取2%，对允许越浪的爬高累积频率取13%。河道多年平均年最大风速为13 m/s，设计波浪的计算风速取多年平均年最大风速的1.5倍，即19.5 m/s。

堤顶超高计算成果见表1。本工程河道贯穿凤岗镇镇区，堤后地面高程大多高于设计洪水位或相差不大，堤顶设计均采用硬底化砼路面，有较完善的排水措施，为避免影响城镇景观，本工程按允许越浪设计，堤顶高程由设计洪水位加堤顶超高0.80 m确定[4]。

表1 堤顶超高计算成果

3.2 堤岸形式比选

依据现场的实际情况，并根据堤防两侧的地形地质条件、地貌景观要求及市政、交通、规划等地方行政管理部门的有关规定，在充分考虑堤防征地拆迁难度、工程造价和周边环境景观要求等各类因素的基础上，对比了斜坡式、直墙式和阶梯式3种典型堤岸断面设计形式，各种断面形式优缺点见表2。

表2 各种堤岸断面形式优缺点对比

在斜坡式、直墙式和阶梯式3种典型堤岸断面设计形式对比的基础上，提出以下堤身设计方案。

1) 斜坡式堤身方案

斜坡式截面为最传统的堤身截面形式，具有经济安全、施工简便等优势，但其主要问题在于断面占地范围大，实施阶段容易受土地问题制约，且在有限的用地范围前提下，无法布置人行道和绿化带。该方案适用于现状堤后用地不受局限，可放坡开挖拓宽河道，或现状堤坡平缓段，可按照斜坡式堤身方案进行修坡护岸。

本方案沿原河道岸线布置，两岸采用斜坡式断面，在斜坡中段设马道，马道以上边坡坡比为1:2，马道以下为1：2.5，迎水坡均采用连锁式植草砖护坡。

经估算，斜坡式堤身方案每延米投资7 200元(720万元/km)，典型断面示意见图1。

图1 斜坡式堤身方案典型断面示意(单位：高程m，长度mm)

2) 直墙式堤身方案

直墙式断面是常用的堤身形式，具有占地面积小、施工简单、施工时间短等优势，缺点是美观性及亲水性差，施工费用高，适用于现状堤坡陡峭段的河段。

直墙式堤身方案包括悬臂式钢筋砼挡墙和排桩直墙2种结构形式。在可以临时开挖放坡的堤段，采用悬臂式钢筋砼挡墙结构，挡墙高为3.0～5.5 m，底板宽为3.0～5.5 m、厚度为0.5 m，挡墙墙后回填土分层压实，墙边线较坡式堤防扩宽约4.5 m，既能有效解决堤顶碧道布置用地问题，又不束窄河道行洪断面[6]。

对于河道两岸建筑物较密集，征地拆迁难度大的堤段，则采用排桩直墙方案。排桩采用C30砼灌注桩，桩径为0.8 m，桩距为0.9 m，平均桩长为14 m。桩顶采用钢筋砼冠梁连接，冠梁采用C30砼，横截面为1.1 m×1.2 m。排桩间采用高压摆喷防渗，深度为5 m。

经估算，悬臂式钢筋砼挡墙断面每延米投资18 700元(1 870万元/km)，排桩直墙断面每延米投资36 400元(3 640万元/km)，2种形式的典型断面见图2、图3。

图2 直墙式悬臂式挡墙典型断面示意(单位：高程m，长度mm)

图3 直墙式排桩护岸典型断面示意(单位：高程m，长度mm)

3) 阶梯式生态挡墙方案

传统直立式挡墙的美观性和亲水性差，为此提出了阶梯式生态挡墙堤身方案。阶梯式生态挡墙方案采用预制新型生态挡墙砌体结构砌筑，两岸挡墙平均高度约4.5 m，生态挡墙为砌块阶梯形，阶梯组合坡度约1:1，挡墙阶梯宽度约1 m。预制砌体为中空透水结构，通过填土实现生态植生。

阶梯式生态挡墙方案具有生态美观的优点，同时挡墙边线较坡式堤防扩宽了约3.6 m，能满足堤顶碧道布置的要求，不束窄河道行洪断面，能满足防洪要求。

阶梯式断面具有占地少的优势，为后期绿道建设预留宽度，但其工程运用费用较高，不易维护[5]。

经估算，阶梯式生态挡墙堤身方案每延米投资12 600元(1 260万元/km)，典型断面示意见图4。

图4 阶梯式生态挡墙堤身方案典型断面示意(单位：高程m，长度mm)

3.3 工程实施方案

根据上述各种断面的适用性，结合工程的实际情况，对各堤段选取了不同的堤岸形式。本文以较为典型的几处堤段为例，对实施情况介绍如下。

1) 桩号XZ2+406-XZ2+773(左岸)，堤线长为367 m，堤后为城镇区，现状岸坡平均坡比约1:2.5，为保留原有河道自然生态的环境，使城镇段河道整治与河流生态相协调，该段采用斜坡式堤身方案，连锁式植草砖护坡可以实现景观绿化功能，在不影响生态治理的前提下达到防洪目的。

2) 桩号XY0+000-XY0+358(右岸)，堤线长为358 m，堤后多为草地及施工地，现状岸坡平均坡比约1：1.5，现状堤路可开挖，为满足城镇建设用地要求，该段采用悬臂式钢筋砼挡墙方案，挡墙边线较坡式堤防扩宽了约4.5 m， 有效解决了堤后碧道布置用地问题。

3) 桩号XY1+870-XY2+230(右岸)，堤线长为360 m，堤后为城镇区，建筑物较密集，为减少征地拆迁，该段采用直墙式排桩护岸方案。

4) 桩号XY2+450-XY2+731(右岸)，堤线长为281 m，现状堤后建有楼房民居，实施难度较大，不仅要保证防洪的安全性，行洪断面不能束窄，同时要具备生态美观性，满足周边居民的生态景观需求，因此，该段采用了阶梯式堤身方案。

东莞市雁田水凤岗镇治理工程堤岸设计在满足防洪安全的前提下，针对河道不同岸段的特点，因地制宜地选择相适应的堤岸建设形式，有效解决了河道整治与城镇建设、防洪减灾与生态治理的关系，既保障安全，又兼顾景观，是生态文明思想在水利建设中的有益实践[7]。

4 城市河道整治堤岸设计基本原则

结合东莞市雁田水凤岗镇治理工程堤岸建设实施，提出城市河道整治工程中堤岸设计应遵循的几点基本原则。

1) 在堤顶硬化和堤后有较完善的排水措施情况下，为避免影响城市景观，城市河道堤岸应按允许越浪进行设计。

2) 城市河道的整治应充分考虑城市发展的拓展空间，在满足行洪断面要求的前提下，尽可能少占土地。

3) 城市河道建设应尽可能采用生态护岸形式，以满足城市景观及周边居民休闲需求[8]。

4) 对于城市用地紧张的堤段，尽量使用直墙式堤身方案，可有效扩宽堤顶，以解决绿道布置用地问题。

5 结语

本文以石马河雁田水凤岗段综合整治工程为例，分析对比了几种常用典型岸坡形式的优缺点，并根据工程现场地形条件和用地条件，对雁田水凤岗段堤岸优先采用斜坡式断面或阶梯式生态挡墙断面，沿岸用地紧张，河段则采用悬臂式挡墙断面，沿岸房屋密集难以开挖，河段采用排桩式断面，有效解决了该河段的防洪问题，在力求安全的同时也不失亮点，通过连锁式植草砖护坡和阶梯式生态挡墙方案，兼顾了河道生态治理需求。雁田水凤岗段整治工程堤岸设计方案实现了既满足防洪安全与用地需求，又兼顾景观与生态建设，可为类似河道治理工程堤防建设提供借鉴。