摘要:本文就河道防洪堤工程布置及設(shè)計進行了探討,并結(jié)合了具體的工程實例,闡述了城區(qū)防洪排澇工程中防洪堤的布置設(shè)計思路,給出了有關(guān)的設(shè)計要領(lǐng),以期能為河道防洪堤工程的布置及設(shè)計提供參考。
關(guān)鍵詞:河道防洪堤;布置;設(shè)計
隨著城市的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善,洪水淹沒損失將成幾何級數(shù)增長。堤防工程是保護國家和人民生命財產(chǎn)的生命線工程。然而,由于堤防工程堤線長、保護范圍廣,工程和資金投入巨大。因此,河道防洪堤工程的布置及設(shè)計就顯得十分重要,我們必須對堤防工程的布置及設(shè)計進行全面考慮,統(tǒng)籌安排,做好防洪堤工程的布置及設(shè)計工作。
1工程概況
某防洪堤全長3025m。防洪水位為123.93~123.7m,防浪墻頂高程為125.5m,堤頂高程為124.5m,堤高4.7~13.5m。
2工程等級及建筑物級別
根據(jù)《防洪標準》(GB50201―94)的規(guī)定和城市規(guī)模,確定城區(qū)防洪排澇工程的堤防防洪標準為20年。根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286―98),20年一遇洪水標準設(shè)計的堤防工程的級別為4級;根據(jù)《城市防洪工程設(shè)計規(guī)范》(GJJ50―92),永久性建筑物(包括防洪堤及其附屬建筑物、排澇泵站、防洪排澇閘等)級別為4級。本工程為Ⅳ等堤防工程,主要建筑物按4級建筑物設(shè)計。
3防洪堤布置及設(shè)計
3.1堤線布置與選擇
3.1.1堤線布置原則
。1)堤線沿河岸布置,選擇地勢較高、地質(zhì)條件較好且房屋拆遷量較小的線路布置,以節(jié)省工程投資。
。2)堤線布置盡可能與城區(qū)發(fā)展規(guī)劃相一致,與城區(qū)土地開發(fā)相結(jié)合,堤防工程和防洪搶險道路、城區(qū)規(guī)劃道路相結(jié)合,形成臨江大道,既能防御洪水,又便于防洪搶險和城區(qū)交通,使城市景觀和環(huán)境條件有所改善。
。3)堤線布置盡量順直,避免因防洪工程改變水流方向,一般要求堤防工程的外腳距離岸邊20~30m,局部不小于10m,保證河道的行洪斷面留有余地。
。4)堤線布置應(yīng)考慮泵站及其附屬建筑物。
3.1.2堤線比較與選擇
經(jīng)設(shè)計人員現(xiàn)場踏勘,結(jié)合縣城總體規(guī)劃及征求有關(guān)部門的意見,選擇以下2條堤線進行比較。
堤線一:該堤線的中心線緊鄰明江邊,穿越Ⅰ、Ⅱ級階地和河漫灘區(qū)一級階地布置,中心線地面高程113.5~123.3m。防洪堤沿江左岸布設(shè),上游從縣政府附近起,與已建市政大道相接,堤線長3025m。該堤線主要是根據(jù)縣城發(fā)展規(guī)劃用地而定,但堤線所坐落的地面高程較低,為一級河灘地,地質(zhì)條件較差,比堤線二增加防洪堤高度約2m,堤線長度較長,堤身較大,征地拆遷工程量較大,但能增加保護0.82km2的建設(shè)用地,符合寧明縣城市總體規(guī)劃。
堤線二:該堤線的中心線基本上沿著Ⅰ、Ⅱ階地布置,中心線地面高程115.5~125.0m;上游段及樁號6+260~8+885段堤線同堤線一。區(qū)別在于樁號1+860~6+260段,堤線二主要沿明江Ⅰ、Ⅱ級階地外緣展布,堤區(qū)地勢較高,地形較平緩,地質(zhì)條件較好,堤線二堤線長5611m,堤線長度較短,堤身較小,工程量較小,征地拆遷較少,但不符合城市總體規(guī)劃要求。
經(jīng)上述綜合比較,本次設(shè)計推薦采用堤線一。
3.2堤頂高程確定
堤頂高程按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286―98)公式計算,即
墻頂高程
設(shè)計波浪爬高
設(shè)計風(fēng)壅水面高度
計算結(jié)果:縣政府處防洪堤防浪墻頂高程為124.92m?紤]本堤段上下游設(shè)計水位差僅為0.23m,堤頂設(shè)置0.5m高的防浪墻,因此,統(tǒng)一取堤頂高程為124.5m,防浪墻頂高程為125.0m。
3.3堤型方案選擇
3.3.1選擇原則
(1)采用路堤結(jié)合的堤型型式,并留有今后與城建部門規(guī)劃道路結(jié)合的余地。
。2)根據(jù)地形、地質(zhì)條件采用適宜的堤型。
。3)堤型選擇應(yīng)考慮沿江城市的美化、綠化。
(4)堤型選擇應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有的經(jīng)濟能力,選擇結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟、實用的堤型。
3.3.2堤型比較
根據(jù)筑堤材料,采用了土堤、土石結(jié)合堤2種不同的堤型進行比較。
(1)土堤。土堤采用均質(zhì)黏土填筑,堤高為4.7~13.7m,基礎(chǔ)開挖深度為0.8~1m。堤頂為防洪搶險道路,堤路結(jié)合,路寬6m,堤頂高程為124.5m,臨江側(cè)設(shè)0.5m高的C20鋼筋砼防浪墻,防浪墻頂高程為125.0m,欄桿頂高程為125.6m。土堤迎水面邊坡坡比上部為1∶2,下部為1∶2.5,在118.5m高程處設(shè)寬2.0m的一級馬道。118.5m高程以下采用土工石籠網(wǎng)護坡,滿足2年一遇水位要求,以上為砼框格草皮護坡,框格間距為3m×3m;背水面邊坡坡比為1∶2,坡腳設(shè)置截面尺寸(寬×高)為400mm×400mm漿砌石排水溝。
。1)土石結(jié)合堤。擋水墻結(jié)構(gòu)形式為C15埋石砼墻,迎水面邊坡為1∶0.2,背水面邊坡為1∶0.6,墻高為5.5~13.5m,建基面高程為119.0~111.0m,墻頂高程為124.5m,墻頂寬為1.0m,墻底寬為6.8~13.2m,臨江側(cè)設(shè)置0.5m高的C20鋼筋砼防浪墻,防浪墻頂高程為125.0m,欄桿頂高程為125.6m。擋水墻后回填土做防洪搶險道路,高程與擋水墻同高,堤頂寬6m,背水面邊坡為1∶2,采用草皮護坡,坡腳設(shè)置截面尺寸(寬×高)為400mm×400mm漿砌石排水溝。以上2種堤型工程投資及主要優(yōu)缺點分別見表1、表2。
綜合上述比較,防洪堤堤型設(shè)計推薦全線采用土堤。
3.4堤體的穩(wěn)定應(yīng)力計算
3.4.1采用參數(shù)
3.4.2規(guī)范抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最小值
土堤抗滑穩(wěn)定安全系數(shù):正常運用條件1.15,非常運用條件1.05。
3.4.3計算方法
抗滑穩(wěn)定計算采用等厚土層邊坡瑞典圓弧滑動法,利用理正邊坡穩(wěn)定性分析軟件包計算。
3.4.4計算工況
正常情況:穩(wěn)定滲流期;水位降落期(由設(shè)計水位驟降至正?菟唬。非常情況:施工期。
3.4.5計算結(jié)果
選擇樁號8+400最大斷面為計算斷面,計算結(jié)果見表3。
從計算結(jié)果看出,所擬定土堤斷面滿足規(guī)范要求。
3.5堤基滲透穩(wěn)定計算分析
為了避免堤基產(chǎn)生滲透破壞,對擬定的土堤斷面結(jié)構(gòu)沿基礎(chǔ)輪廓線,按外江P=5%設(shè)計水位及內(nèi)江水位平地面計算各堤段的代表剖面的水力坡降,計算結(jié)果見表4。
從計算結(jié)果看出,各代表剖面的計算水力坡降均小于相應(yīng)地層的允許坡降,各堤段不會發(fā)生滲透破壞,所擬定堤斷面均滿足規(guī)范要求。
4結(jié)語
綜上所述,防洪堤工程對于沿江城市來說是非常重要的設(shè)施,也是保護國家和人民生命財產(chǎn)的生命線工程。而防洪堤工程的布置及設(shè)計會直接關(guān)系到堤防工程建成后的效果,為了保障防洪堤工程能真正發(fā)揮其自身的防洪保護作用,就要重視防洪堤工程的布置及設(shè)計工作,從而確保防洪堤工程的質(zhì)量。
參考文獻
[1] 黃麗香.論某工程防洪堤設(shè)計與施工[J].城市建設(shè)理論研究.2012(19).
[2] 賴勇、施林祥、鄭旭明.山區(qū)河道生態(tài)防洪堤關(guān)鍵問題及對策[J].中國農(nóng)村水利水電.2011(09).
關(guān)鍵詞:河道防洪堤;布置;設(shè)計
隨著城市的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善,洪水淹沒損失將成幾何級數(shù)增長。堤防工程是保護國家和人民生命財產(chǎn)的生命線工程。然而,由于堤防工程堤線長、保護范圍廣,工程和資金投入巨大。因此,河道防洪堤工程的布置及設(shè)計就顯得十分重要,我們必須對堤防工程的布置及設(shè)計進行全面考慮,統(tǒng)籌安排,做好防洪堤工程的布置及設(shè)計工作。
1工程概況
某防洪堤全長3025m。防洪水位為123.93~123.7m,防浪墻頂高程為125.5m,堤頂高程為124.5m,堤高4.7~13.5m。
2工程等級及建筑物級別
根據(jù)《防洪標準》(GB50201―94)的規(guī)定和城市規(guī)模,確定城區(qū)防洪排澇工程的堤防防洪標準為20年。根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286―98),20年一遇洪水標準設(shè)計的堤防工程的級別為4級;根據(jù)《城市防洪工程設(shè)計規(guī)范》(GJJ50―92),永久性建筑物(包括防洪堤及其附屬建筑物、排澇泵站、防洪排澇閘等)級別為4級。本工程為Ⅳ等堤防工程,主要建筑物按4級建筑物設(shè)計。
3防洪堤布置及設(shè)計
3.1堤線布置與選擇
3.1.1堤線布置原則
。1)堤線沿河岸布置,選擇地勢較高、地質(zhì)條件較好且房屋拆遷量較小的線路布置,以節(jié)省工程投資。
。2)堤線布置盡可能與城區(qū)發(fā)展規(guī)劃相一致,與城區(qū)土地開發(fā)相結(jié)合,堤防工程和防洪搶險道路、城區(qū)規(guī)劃道路相結(jié)合,形成臨江大道,既能防御洪水,又便于防洪搶險和城區(qū)交通,使城市景觀和環(huán)境條件有所改善。
。3)堤線布置盡量順直,避免因防洪工程改變水流方向,一般要求堤防工程的外腳距離岸邊20~30m,局部不小于10m,保證河道的行洪斷面留有余地。
。4)堤線布置應(yīng)考慮泵站及其附屬建筑物。
3.1.2堤線比較與選擇
經(jīng)設(shè)計人員現(xiàn)場踏勘,結(jié)合縣城總體規(guī)劃及征求有關(guān)部門的意見,選擇以下2條堤線進行比較。
堤線一:該堤線的中心線緊鄰明江邊,穿越Ⅰ、Ⅱ級階地和河漫灘區(qū)一級階地布置,中心線地面高程113.5~123.3m。防洪堤沿江左岸布設(shè),上游從縣政府附近起,與已建市政大道相接,堤線長3025m。該堤線主要是根據(jù)縣城發(fā)展規(guī)劃用地而定,但堤線所坐落的地面高程較低,為一級河灘地,地質(zhì)條件較差,比堤線二增加防洪堤高度約2m,堤線長度較長,堤身較大,征地拆遷工程量較大,但能增加保護0.82km2的建設(shè)用地,符合寧明縣城市總體規(guī)劃。
堤線二:該堤線的中心線基本上沿著Ⅰ、Ⅱ階地布置,中心線地面高程115.5~125.0m;上游段及樁號6+260~8+885段堤線同堤線一。區(qū)別在于樁號1+860~6+260段,堤線二主要沿明江Ⅰ、Ⅱ級階地外緣展布,堤區(qū)地勢較高,地形較平緩,地質(zhì)條件較好,堤線二堤線長5611m,堤線長度較短,堤身較小,工程量較小,征地拆遷較少,但不符合城市總體規(guī)劃要求。
經(jīng)上述綜合比較,本次設(shè)計推薦采用堤線一。
3.2堤頂高程確定
堤頂高程按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286―98)公式計算,即
墻頂高程
設(shè)計波浪爬高
設(shè)計風(fēng)壅水面高度
計算結(jié)果:縣政府處防洪堤防浪墻頂高程為124.92m?紤]本堤段上下游設(shè)計水位差僅為0.23m,堤頂設(shè)置0.5m高的防浪墻,因此,統(tǒng)一取堤頂高程為124.5m,防浪墻頂高程為125.0m。
3.3堤型方案選擇
3.3.1選擇原則
(1)采用路堤結(jié)合的堤型型式,并留有今后與城建部門規(guī)劃道路結(jié)合的余地。
。2)根據(jù)地形、地質(zhì)條件采用適宜的堤型。
。3)堤型選擇應(yīng)考慮沿江城市的美化、綠化。
(4)堤型選擇應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有的經(jīng)濟能力,選擇結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟、實用的堤型。
3.3.2堤型比較
根據(jù)筑堤材料,采用了土堤、土石結(jié)合堤2種不同的堤型進行比較。
(1)土堤。土堤采用均質(zhì)黏土填筑,堤高為4.7~13.7m,基礎(chǔ)開挖深度為0.8~1m。堤頂為防洪搶險道路,堤路結(jié)合,路寬6m,堤頂高程為124.5m,臨江側(cè)設(shè)0.5m高的C20鋼筋砼防浪墻,防浪墻頂高程為125.0m,欄桿頂高程為125.6m。土堤迎水面邊坡坡比上部為1∶2,下部為1∶2.5,在118.5m高程處設(shè)寬2.0m的一級馬道。118.5m高程以下采用土工石籠網(wǎng)護坡,滿足2年一遇水位要求,以上為砼框格草皮護坡,框格間距為3m×3m;背水面邊坡坡比為1∶2,坡腳設(shè)置截面尺寸(寬×高)為400mm×400mm漿砌石排水溝。
。1)土石結(jié)合堤。擋水墻結(jié)構(gòu)形式為C15埋石砼墻,迎水面邊坡為1∶0.2,背水面邊坡為1∶0.6,墻高為5.5~13.5m,建基面高程為119.0~111.0m,墻頂高程為124.5m,墻頂寬為1.0m,墻底寬為6.8~13.2m,臨江側(cè)設(shè)置0.5m高的C20鋼筋砼防浪墻,防浪墻頂高程為125.0m,欄桿頂高程為125.6m。擋水墻后回填土做防洪搶險道路,高程與擋水墻同高,堤頂寬6m,背水面邊坡為1∶2,采用草皮護坡,坡腳設(shè)置截面尺寸(寬×高)為400mm×400mm漿砌石排水溝。以上2種堤型工程投資及主要優(yōu)缺點分別見表1、表2。
綜合上述比較,防洪堤堤型設(shè)計推薦全線采用土堤。
3.4堤體的穩(wěn)定應(yīng)力計算
3.4.1采用參數(shù)
3.4.2規(guī)范抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最小值
土堤抗滑穩(wěn)定安全系數(shù):正常運用條件1.15,非常運用條件1.05。
3.4.3計算方法
抗滑穩(wěn)定計算采用等厚土層邊坡瑞典圓弧滑動法,利用理正邊坡穩(wěn)定性分析軟件包計算。
3.4.4計算工況
正常情況:穩(wěn)定滲流期;水位降落期(由設(shè)計水位驟降至正?菟唬。非常情況:施工期。
3.4.5計算結(jié)果
選擇樁號8+400最大斷面為計算斷面,計算結(jié)果見表3。
從計算結(jié)果看出,所擬定土堤斷面滿足規(guī)范要求。
3.5堤基滲透穩(wěn)定計算分析
為了避免堤基產(chǎn)生滲透破壞,對擬定的土堤斷面結(jié)構(gòu)沿基礎(chǔ)輪廓線,按外江P=5%設(shè)計水位及內(nèi)江水位平地面計算各堤段的代表剖面的水力坡降,計算結(jié)果見表4。
從計算結(jié)果看出,各代表剖面的計算水力坡降均小于相應(yīng)地層的允許坡降,各堤段不會發(fā)生滲透破壞,所擬定堤斷面均滿足規(guī)范要求。
4結(jié)語
綜上所述,防洪堤工程對于沿江城市來說是非常重要的設(shè)施,也是保護國家和人民生命財產(chǎn)的生命線工程。而防洪堤工程的布置及設(shè)計會直接關(guān)系到堤防工程建成后的效果,為了保障防洪堤工程能真正發(fā)揮其自身的防洪保護作用,就要重視防洪堤工程的布置及設(shè)計工作,從而確保防洪堤工程的質(zhì)量。
參考文獻
[1] 黃麗香.論某工程防洪堤設(shè)計與施工[J].城市建設(shè)理論研究.2012(19).
[2] 賴勇、施林祥、鄭旭明.山區(qū)河道生態(tài)防洪堤關(guān)鍵問題及對策[J].中國農(nóng)村水利水電.2011(09).