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溢洪河整治工程中的跨河建筑物设计方案

2025-02-17 71 上传者：管理员

摘要：为研究溢洪河整治项目中的跨河建筑物如何布置，文章以江苏墓东水库溢洪河丹徒段整治工程为例，针对溢洪河现状，提出了沿线跨河建筑物的整体布置方案与设计方法。通过分析现状及问题，按20年一遇防洪标准，围绕西后亭滚水坝是否改建等布置方案进行比选。结果表明：改建西后亭滚水坝，能够降低设计水位，具有占地少、工期短等优点。研究结果对类似工程具有一定的参考与借鉴。

关键词：
墓东水库
方案比选
溢洪河
滚水坝
跨河建筑物
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近年,随着对中小河流治理工作持续稳定地展开,大部分重点河段河道治理已取得巨大成效[1-3],治理效果显著,但仍存在少部分溢洪河存在淤积严重､防洪排涝能力偏低等问题｡目前,对重点河道整治､生态河道治理的研究成果较多[4-7],且已有较多成功案例,但专门针对水库溢洪河整治的研究较少｡下文以江苏墓东水库溢洪河丹徒段整治工程为例,通过分析现状河道与建筑物存在问题,研究溢洪河整治方案的总体布置方案｡

1、河道现状及存在问题

墓东水库溢洪河位于太湖流域湖西通胜地区,作为通济河的一条支流,上游承接墓东水库来水,下游接通济河,于1980年开挖,后经数次清淤拓浚,现状溢洪河总长约7.0km｡其中,上段2.5km属句容市,南起墓东水库,北至界河处;延茅路北边0.4km为界河(北岸句容,南岸丹徒);下游4.1km均属丹徒区｡河道常年冲刷严重造成部分河段过于弯曲和狭窄,不利于行洪｡

通胜地区是茅山山脉东麓山洪主要承集地,该地山丘与平原圩区距离较近,无明显过渡区,暴雨期间,源短､流急､峰高,经常发生洪涝灾害,而处于该水系的墓东水库溢洪河也成为丹徒区防洪保安最为薄弱地区｡2015年和2016年,溢洪河流域均发生洪涝灾害,尤其是2016年,降雨量更大,丘陵区水流短急,河道排水不畅,洪涝水无法及时排出,灾情严重｡

溢洪河丹徒段久未整治,存在河道淤积､边坡冲毁严重,断面不规则,河势不明,河坡杂草､灌木丛生,沿线建筑物老化严重等问题,运行过程中存在一定安全隐患｡溢洪河丹徒段现状防洪标准不足10年一遇,已成为地区水利治理相对滞后的一条河道,严重影响沿线防洪安全,防洪除涝能力明显不能适应社会经济发展的需要,亟须按20年一遇防洪标准对溢洪河展开整治｡

2、工程建设内容

墓东水库溢洪河丹徒段整治工程范围为延茅路以北界河至通济河(桩号K2+941~K7+000)｡工程主要任务是通过对墓东水库溢洪河丹徒段4.1km进行综合整治,保持河道现有自然弯曲､河塘相连状态,保障河道两岸水安全,改善河道水环境｡

本次工程建设内容主要包括河道工程与建筑物工程｡河道工程主要建设内容为按20年一遇标准对河道进行清淤拓浚,边坡防护与打造生态景观河道;建筑物工程主要包括沿线跨河建筑物拆(新)建｡本文的主要研究对象为溢洪河整治方案中的沿线跨河建筑物布置方案｡

3、布置方案

3.1思路

本次河道整治工程岸线基本保持原有走线,整治标准为20年一遇,河道下游两岸田面高程较低,河道洪水位的高程直接影响工程的总体布置,而影响洪水位的因素主要为河道过流能力和拦蓄水建筑物的规模｡拦蓄水建筑物改建和拓浚河道,可降低河道设计洪水位,两岸田面经过适当加高,河道不必增设堤防;拦蓄水建筑物保持现状,只通过拓浚河道,河道设计洪水位降低有限,河道需增做堤防｡本次工程结合河道及沿线跨河建筑物现状,围绕建筑物是否改建,进行方案比选,最终确定建筑物总体布置｡

3.2沿线跨河建筑物现状分析

河道沿线现有跨河建筑物8座,由上而下依次为:唐甲滚水坝､万字圩滚水坝､农桥1､农桥2､岗下滚水坝､农桥3､西后亭滚水坝和上桥滚水坝｡具体参数见表1｡

按20年一遇设计水位,现状唐甲滚水坝过流能力仅为21m3/s,现状万字圩滚水坝过流能力为49m3/s,现状农桥1和农桥2过流能力分别为60.8m3/s和54.4m3/s,过流能力均不足｡经计算,遭遇20年一遇降水受淹历时约5h｡由于4座建筑物距离较近,需同时改造,改造费用约800万元｡考虑此段河道受淹区域为农田和苗木,且受淹历时较短,改造性价比较低,故本次工程暂不实施,列入后续工程,后期改造应达到20年一遇设计标准｡

岗下滚水坝和上桥滚水坝由于建设标准偏低和冲毁严重,本次工程拆除重建｡河道末端两岸为居民区,为配合河道生态景观设计,增加河道的亲水性,在河道末端新建宝春桥滚水坝｡

西后亭滚水坝为了满足蓄水要求,堰顶高程较高,低于两岸田面高程不足1m,导致过流能力有限,由于资金和规模的限制,2017年进行了扩建｡经复核,现状过流能力仍不满足10年一遇｡针对此情况,本次围绕西后亭滚水坝是否改建,选取2种方案进行比选｡

3.3方案比选

(1)方案1:改建西后亭滚水坝,降低设计水位,老堰拆除重建,新堰保留,河道按20年一遇标准清淤拓浚｡建设内容为:河道清淤拓浚4.1km､新建防汛道路4.77km｡改建滚水坝1座,拆建滚水坝2座,新建涵洞2座,新建滚水坝1座,拆建涵洞4座｡

(2)方案2:保留西后亭滚水坝,两岸增设堤防,河道按20年一遇标准清淤拓浚｡建设内容为:河道清淤拓浚4.1km､培高加固堤防2.0km(桩号K4+446.37~K6+466.01)以及新建防汛道路4.77km｡拆建滚水坝2座,新建滚水坝1座,新建涵洞9座,拆建涵洞2座,新建排涝泵站2座｡(3)方案比选｡针对以上2个方案,从占地面积､施工难易､矛盾协调､工期､后期运行管理和投资方面进行比选｡方案比选见表2｡

由表2可以看出:方案1比方案2占地少､施工工期短､后期运行管理简单及工程投资较少｡综合考虑,本次工程选用方案1:改建西后亭滚水坝,降低设计水位｡

表1沿线跨河建筑物统计表

表2方案比选表

4、跨河建筑物设计

4.1滚水坝

本次设计方案拟拆建岗下与上桥滚水坝2座,改建西后亭滚水坝1座,新建宝春桥滚水坝1座,滚水坝主体均为现浇钢筋混凝土结构｡

(1)新建宝春桥滚水坝位于桩号K6+830处,垂直水流方向净宽16.00m,顺水流方向总长度32.02m,控制段采用矩形薄壁堰,长7.00m,坝身高0.80m;堰顶高程▽5.30m;上､下游河道采用联锁式植草砖+素混凝土护砌｡

(2)原址拆建上桥滚水坝,采用矩形薄壁堰,控制段垂直水流方向净宽16.00m,坝身高2.00m,堰顶高程▽7.00m,西侧设置1扇铸铁闸门(1.20m×1.20m),配1台3t手摇螺杆式启闭机｡

滚水坝总长度48.06m,控制段长5.00m,上游铺盖长8.00m,底板顶高程▽5.00m,下游消力池长10.00m,底板顶高程▽4.50m;上､下游河道采用联锁式植草砖+素混凝土护砌｡

(3)原址改建西后亭滚水坝,共5孔,每孔净宽3.00m,总净宽15.00m,总宽18.20m,控制段采用宽顶堰,堰顶高程▽8.00m,控制段顺水流方向长度5.60m,坝顶交通桥宽4.00m,桥面顶高程为▽10.90m;上游铺盖长6.50m,下游消力池长24.00m｡

(4)原址拆建岗下滚水坝,共5孔,每孔净宽5.00m,总净宽25.00m,总宽28.20m,控制段采用宽顶堰,堰顶高程▽10.00m,控制段顺水流方向长度5.60m,坝顶交通桥宽5.00m,路面高程为▽12.60m;上游铺盖长9.00m,下游消力池长22.00m｡

4.2涵闸

(1)涵闸规模:现状河道沿线共有6座涵闸,主要为用于连通水系和控制塘坝水位的低涵｡根据现状情况结合当地意见,本次工程新建､拆建涵闸共6座,考虑后期维修､清淤方便等,结构型式均采用单孔0.80m×1.00m(净宽×净高)箱涵,本次以岗下滚水坝低涵为例进行典型设计｡涵洞汇总见表3｡

(2)涵闸典型设计:以岗下滚水坝为典型,洞身采用0.80m×1.00m箱涵,洞口采用0.80m×0.80m铸铁闸门控制,设3t手动螺杆启闭机,涵闸底高程▽8.00m,总长28.61m;进水侧设置U型槽,顺水流长5.40m,口宽为1.60~2.00m,底高程▽7.90m;出水侧泄槽和消力池总长6.00m,净宽2.00m;消力池后设置抛石护底,顶部设工作便桥｡

(3)涵闸地基承载力复核:根据地勘资料,考虑完建期为最不利工况,此时作用荷载分别为堤顶汽车车辆荷载､作用于洞顶的垂直土压力及洞身自重｡最大作用荷载为堤顶部位,以位于堤顶以下的洞身作为计算控制截面｡

以岗下滚水坝低涵为例,经计算,完建期涵闸平均地基应力为87.84kPa｡根据工程地质勘探报告,涵闸底板持力层位于③-1淤泥质粉质黏土层上,地基允许承载力[R]=75.00kPa,基底平均应力87.87kPa,大于地基允许承载力[R]=75.00kPa,为防止不均匀沉降,采用稍径不小于0.12m的杉木桩进行地基处理,桩长4.00m,桩间距0.80m｡

表3涵闸工程设计参数

经计算,复合地基承载力为98.00kPa,大于基底平均应力87.87kPa,满足规范要求｡涵闸地基承载力复核结果见表4｡

表4涵闸地基承载力复核结果

5、结语

墓东水库溢洪河丹徒段是镇江市一条跨县重要河道,具有防洪､除涝､灌溉等多种功能｡研究对溢洪河整治工程进行较合理化的布置｡改建的西后亭滚水坝,拆(新)建沿线建筑物的设计方案能有效提高河道引､蓄水能力,为两岸农业灌溉提供有力的保障｡

本文采用的布置方法能显著减少工程投资,缩短工期,避免因修建堤防而造成较大的占地问题,该方法能够为今后的溢洪河整治项目提供一定的参考｡同时,当建筑物改造代价过大或仅靠改建无法满足河道防洪功能时,应结合下游堤防统一考虑,可采用建筑物适当调节河道水位,局部加高下游堤防等方法,减轻下游防洪压力｡

参考文献:

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[2]朱小飞,董敏,张瑜洪.江苏在推进中小河流治理中打造幸福河[J].中国水利,2022(8):8-13.

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