广清城轨交通线龙塘动车运用所防洪工程方案探讨

2022-04-12卢高敏

水利科学与寒区工程 2022年3期

卢高敏

(清远市信源项目管理有限公司,广东清远 511500)

1 工程概况

广州市至清远市城际轨道交通线，简称广清城轨，线路正线全长38.36 km，基本沿着广清高速公路(107国道)，线路速度目标值为200 km/h，正线数目为双线。全线共设6座车站，新建龙塘动车运用所1座及综合维修车间1处，广州市域范围内设广州北、石陂、狮岭3个站，清远市域范围内设银盏、龙塘、清远3个站。项目总投资145亿元，建设总工期 4 a。工程已于2013年开工建设，2016年正式通车。

广清城轨龙塘动车运用所选址于清远市清城区龙塘镇内，占地面积34.96 hm2。广清城轨龙塘运用所防洪工程堤防部分加固旧堤4.220 km，新建堤防4.365 km，新建水闸9座。项目建成后旅客从清远到广州时间大大减少，并将拉近清远与珠三角核心区的时空距离，使清远纳入广州半小时生活圈的范围内，对清远的产业结构、人才结构都将带来有益的影响。

2 防洪设计标准和规模

2.1 防洪标准

安丰围是广清城轨龙塘运用所所在地，也是龙塘墟镇所在地，而且安丰围已纳入清远城市规划区，围内现状人口2.0万人，耕地面积为0.07万hm2，工业产值2.0亿元，城轨建成后预计围内人口增加到3.0万人。根据国家《防洪标准》(GB 50201—2014)[1]及清远市政府有关广清城轨建设的意见，本工程防洪标准采用50年一遇。

大燕河作为北江的分洪道，100年一遇洪峰流量经飞来峡水利枢纽调节后降为50年一遇，即安丰围大燕河堤的50年一遇防洪标准相当于达到100年一遇，安丰围银盏河堤防洪标准仍为50年一遇。

2.2 防洪工程设计规模

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252—2017)[2]、《堤防工程设计规范》(GB 50286—2013)[3]，堤防及主要建筑物级别为2级，次要建筑物等级为3级，临时建筑物等级为4级。穿堤涵闸作为堤防的主要建筑物，其建筑物级别与堤防相同，为2级。

3 工程方案探讨

3.1 工程总体布置

3.1.1 堤线布置原则

根据该防洪工程的实际情况，确定本工程堤线的布置原则如下：(1)堤防尽量按现有岸线走向，力求平顺平缓连接，避免折线、急弯和突变，对原河道急弯和突变河段裁弯取直。(2)堤防尽量不占或少占用河滩地或耕地，同时应尽可能避免拆迁房屋。(3)保持原河道中心线基本不做大的变动，维持原河势，使水流畅顺。(4)尽量利用结构完好的旧堤段，以降低工程造价。(5)路堤结合，绿化美化河岸环境。(6)结合河道泄洪宽度要求，防止河道出现瓶颈现象，壅高水位。(7)堤防轴线平面布置结合沿岸的景观环境，体现人与自然的和谐。

3.1.2 堤线布置

广清轻轨龙塘运用所防洪工程新建堤防4.365 km，新建堤防起点位于银盏河G107国道路面加高处，桩号0+000，终点位于大燕河G107国道路面加高处，桩号为4+365；其中0+000～1+700段堤防沿银盏河右岸滩地进行修建；1+700～2+400段堤防则对沿银盏河的清花公路进行加高处理；2+400～4+365段堤防沿大燕河左岸滩地，顺河势修建；新建堤防中0+275～0+450为自然山体，其高程已满足防洪要求，为完善防洪交通系统，在该山体处新修建堤顶道路。

加固旧堤4.22 km，起点位于大燕河G107国道路面加高处，桩号为4+400，终点位于水湖新堤处，桩号为10+350。加固内容见表1。

表1 加固内容

新建堤防及旧堤改造中，0+000、4+365及4+400需要与G107国道闭合，由于两处国道高程较低，不满足堤防堤顶要求，需要对国道进行加高，其中4+400段加高至19.50 m，0+000段加高至22.94 m，加高工程由其他部门组织设计和实施，其工程量及投资不列入本工程。上述的新建堤防、旧堤改造、G107国道加高以及多处自然山丘构成了本工程的防洪体系。

3.1.3 水闸工程

本工程根据围内排水的要求，将新建水闸9座，除3#水闸属于交通功能的防洪闸，其余水闸所处位置均为现有排水渠出口，因为水系出口位置的限制，均在原址上进行建设，水闸详细参数及位置见表2。

表2 水闸位置及参数表

3.2 建筑物型式

3.2.1 排水工程

由于10#水闸所处的区域地势较低，在内涝水高于12.00 m时可通过芋合冲电排抽排，但低于12.00 m则无法抽排，为解决该区域日常排水，需要建设涵管或排水沟联通芋合冲电排，其投资成本较大，考虑到未来城市发展，4+125处将填高至12.50 m，因此，本工程将在4+125处设置潜水泵，主要用于半边月村的日常排水，发生大的内涝时，主要涝水仍通过芋合冲电排站进行抽排，当内涝水位低于12.00 m时，则通过4+125处的潜水泵进行抽排。通过水文计算，该区域日常排水流量为101 m3/h(按围内50%日均流量)，采用两台5.5 kW潜污泵，型号为150WQ140-7-5.5，一用一备。

3.2.2 新建堤防及加固旧堤

防洪堤设计包括安丰围旧堤加固改造及新建防洪堤，其中，安丰围原有旧堤建设年代久远，绝大部分堤段是依靠人力就近取土填筑，填筑质量较差，空隙较多，且未经过设备碾压，堤身多为自然沉降。堤顶宽度较小，平均宽度约3.0 m，堤坡较陡，内外边坡坡度约为1∶1，堤顶高程未达50年一遇洪水要求的堤顶高，不能满足设计标准和规范要求，由于堤身单薄，稳定性较差，堤身、堤基渗漏严重，历史上曾多次发生管涌及漫堤存在较大的安全隐患。拟对此段堤围按50年一遇洪水标准进行加固。龙塘镇墟镇仅靠清花公路路基来抵挡大燕河和银盏河的洪水，防洪标准很低，无法满足安丰围50年一遇防洪要求，拟采取新建堤围的工程措施使龙塘墟达50年一遇防洪标准，并使安丰围封闭。新建防洪堤及加固改造旧堤堤型选择按因地制宜、就地取材的原则，根据堤段所处位置的重要程度、堤址地质条件、筑堤材料、水流、波浪特性、施工条件，结合运行、管理、维修、环保的要求，经过技术经济比较确定。

本工程堤身结构可以采用均质土堤型式，或者直立防洪挡墙型式，下面对这两种堤型进行介绍。

(1)均质土堤。该工程防洪堤主要布置在河流河滩地上，从地形图上可以看到，在银盏河上游及大燕河段地势比较开阔，岸坡比较平缓，首选造价相对较低的均质土堤形式，其结构简单，施工方便，耐久性较好，且岸坡亦比较自然和美观，体现人与水和谐的中心思想。

防洪堤堤顶结合交通要求，采用堤路结合的形式，堤顶宽度为8 m宽；路面结构采用沥青混凝土结构，为半柔性结构，以适应新筑土堤的沉降变形；堤顶高程为洪水位+2 m超高，堤顶两侧设浆砌石路缘，路缘顶平堤顶，宽0.40 m。迎水坡坡比1∶2.75，洪水位以下采用生态混凝土护坡，表面覆土绿化；洪水位以上采用植草护坡；迎水坡脚设护脚齿墙，经过计算埋深1.5 m，墙宽0.6 m。背水坡1∶2.5，植草护坡，坡脚亦设齿墙，宽0.4 m，埋深0.6 m，也可根据需要设置排水沟或挡土墙。本均质土堤结构主要用于旧堤加固及0+000～0+900及2+275～4+365段新建堤防。

(2)直立防洪挡墙。该工程新建堤防中0+900～2+275河道较窄，且沿河段有大量工厂及居民建筑，征地拆迁量较大，如仍采用均质土堤断面，不但其综合造价更高，且工期无法保证。因此，本工程根据河岸线的实际情况，分2种断面对0+900～1+700进行兴建。直立防洪挡墙堤顶结合交通要求，采用堤路结合的形式，堤顶宽度为6 m宽；路面结构采用沥青混凝土结构，为半柔性结构，以适应新筑土堤的沉降变形；堤顶高程为洪水位+1.2 m超高，堤顶迎水面根据河底高程的不同，采用半重力式或悬臂式挡墙进行支护，背水侧则设置高约1.3 m的重力式挡墙，以减少征地。1+700～2+275直接在公路路面上加高，以满足防洪要求，加高后路面宽度与原路面相同，堤顶高程为洪水位+1.2 m超高，路面两侧采用重力式挡土墙支护。

3.2.3 水闸建筑物型式

该工程水闸均为穿堤涵闸的型式，穿堤部分采用箱涵或预制涵管，出水防洪闸根据闸室的不同分为3种，其中1#水闸、2#水闸及10#水闸采用平板提升闸的闸门型式，闸室上部设置启闭室；3#水闸为防洪交通闸，孔口尺寸较大，采用平板闸，启闭方式为液压水平推拉，启闭室位于堤防内侧；4#水闸、5#水闸、6#水闸、7#水闸及8#水闸采用拍门的闸门型式，不设启闭室。