城市水利工程設(shè)計(jì)中一些技術(shù)問題探討

1、<p>　　城市水利工程設(shè)計(jì)中一些技術(shù)問題探討</p><p>　　摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，水利在城市發(fā)展中的基礎(chǔ)性地位進(jìn)一步突出。然而，在城市水利工程建設(shè)過(guò)程中，由于起步比市政工程晚，往往受到已建市政設(shè)施的制約，既要保已有的市政設(shè)施、維護(hù)其正常運(yùn)行，又須在滿足水利工程功能前提下節(jié)約工程造價(jià)，無(wú)疑給水利工程設(shè)計(jì)增加不少的困難因素。本文以東莞市虎門鎮(zhèn)官涌河升級(jí)改造工程中虎門大道段以及河

2、口段為例，對(duì)城市水利工程設(shè)計(jì)中一些重點(diǎn)、難點(diǎn)以及設(shè)計(jì)方案介紹給各位同行，一起進(jìn)行探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：城市水利；工程設(shè)計(jì)；重點(diǎn)、難點(diǎn)；設(shè)計(jì)方案 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TV 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1 項(xiàng)目背景 </b></p><p>　　虎門不僅是經(jīng)濟(jì)強(qiáng)

3、鎮(zhèn)，更是雄奇魅力之城，人文歷史悠久，旅游資源豐富。未來(lái)五年，虎門將圍繞建設(shè)“濱海國(guó)際商城”這一發(fā)展定位，全力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和城市升級(jí)，保持平穩(wěn)較快和諧發(fā)展。官涌為虎門鎮(zhèn)重要河道，承擔(dān)著虎門鎮(zhèn)博涌社區(qū)的防洪排澇任務(wù)。隨著官涌河流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市化建設(shè)加快，下墊面發(fā)生變化，同等強(qiáng)度的暴雨造成的洪水災(zāi)害加重，現(xiàn)狀新涌河大部分河段不能滿足過(guò)流要求，洪水期河水漫岸，且水質(zhì)較差，嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展及排水區(qū)人民的正常生產(chǎn)生活。虎門鎮(zhèn)官涌河升級(jí)改造工

4、程的建設(shè)可以提高虎門鎮(zhèn)防洪排澇安全、改善河涌水環(huán)境，對(duì)于虎門鎮(zhèn)構(gòu)建濱海國(guó)際商城、營(yíng)造“一河兩岸三板塊”城市新格局具有一定的積極作用。 </p><p><b>　　2 工程概況 </b></p><p>　　官涌河位于虎門鎮(zhèn)內(nèi)，水流南北走向，官涌河為龍眼新涌最大支流，發(fā)源于博涌社區(qū)北部丘陵區(qū)，河道自北向南橫穿博涌社區(qū)，最終匯入龍眼新涌。官涌河集雨面積4.42km2，全

5、長(zhǎng)2.09km，河道平均比降0.71‰。沿途經(jīng)過(guò)博涌社區(qū)、體育路、連升路、王屋村、太寶路、虎門大道，最后匯入龍眼新涌。河口至連升中路2號(hào)橋河段兩岸為漿砌石護(hù)岸，其余段均為天然河道。 </p><p><b>　　3 工程地質(zhì)條件 </b></p><p>　　工程區(qū)位于珠江三角洲東部，屬珠江三角洲海陸交互相沉積平原。區(qū)內(nèi)地層屬華南地層區(qū)東江分區(qū)，出露有下古生界、中生界

6、、新生界地層。工程區(qū)未見基巖出露，根據(jù)鉆孔揭露有：人工堆積層（Qml）、第四系海陸交互沉積相（Qmc）及燕山期花崗巖(γy)。 </p><p><b>　　填土類（Qml） </b></p><p>　　1)素填土①：灰褐、黃褐、灰白等色 ，干~稍濕，松散，局部稍密，主要由粘土、中粗砂組成，局部堤段含碎石及少量建筑垃圾。厚1.50~3.60m。 </p>

7、<p>　　2）雜填土②：灰褐、黃褐等色，干~稍濕，要由粘土、中粗砂組成，含大量建筑、生活垃圾及碎石。厚3.10~4.10m。 </p><p><b>　　淤泥類（Qmc） </b></p><p>　　1）淤泥③：灰褐、灰黑色，呈飽和、流~軟塑，不均勻含約5~15%粉細(xì)砂，局部含貝殼及腐木，厚1.30~5.20m，局部堤段厚6~12m，河涌底部以下0

8、.30~0.50m為浮泥。 </p><p>　　2）淤泥質(zhì)土⑥：灰黑色，飽和、流~軟塑，含約5~10%粉細(xì)砂，局部含腐木及有機(jī)質(zhì)。厚1.50~6.40m。 </p><p>　　粘性土類（Qmc） </p><p>　　1）粘土④：淺黃、橘紅、灰白色，可塑，粘性較好，稍具韌性，局部含砂量較高。厚1.0~7.20m。 </p><p>　　2

9、）粉質(zhì)粘土⑤：淺灰、灰白等色，可塑，粘性好，韌性一般，局部含少量粉細(xì)砂。厚1.20~7.20m。 </p><p><b>　　砂類（Qmc） </b></p><p>　　1）中砂③1：灰褐色，飽和、松散，主要成分為石英，含約15~20%淤泥質(zhì)粘粒，局部夾薄層淤泥。厚1.30~3.9m。 </p><p>　　2）中粗砂⑦：淺黃、灰白色，飽和

10、、稍密~中密，主要成分為石英，含約5~10%粘粒，局部夾薄層粉細(xì)砂及含少量礫石。厚1.0~11.80m。 </p><p><b>　　殘積層（Qel） </b></p><p>　　1）殘積土⑧：灰白、淺黃、褐黃色，為粉質(zhì)粘土，可~硬塑，由花崗巖風(fēng)化殘積而成，可見殘余結(jié)構(gòu)。厚0.90~12.40m。 </p><p><b>　　燕

11、山期(γy) </b></p><p>　　花崗巖，按其風(fēng)化程度可分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化二帶： </p><p>　　1）全風(fēng)化帶⑨1：絕大部分礦物風(fēng)化呈土狀,具原巖結(jié)構(gòu),巖芯呈土柱狀，局部夾強(qiáng)風(fēng)化巖塊；最大揭露厚度11.0m。 </p><p>　　2）強(qiáng)風(fēng)化帶⑨2：巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育,巖芯一般呈半巖半土狀、或土夾碎屑狀，巖塊手用力可折斷；最大揭露厚度

12、8.90m。 </p><p>　　通過(guò)勘察，未見到影響場(chǎng)地穩(wěn)定的不良地質(zhì)作用，場(chǎng)地是穩(wěn)定的，適宜渠道整治項(xiàng)目。 </p><p>　　4 工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)以及設(shè)計(jì)方案 </p><p>　　專業(yè)接口多、地形條件苛刻、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜， </p><p>　　4.1 專業(yè)接口多 </p><p>　　官涌河沿途有6座已

13、建橋梁、3座擬建橋梁、5條跨河供水管、1條已建截污次干管（左岸）、1條擬建截污次干管（右岸）、1條跨河燃?xì)夤堋?條直埋10Kv高壓電纜、1條架空10Kv高壓電纜以及若干掛在原堤岸墻上的通訊電纜。 </p><p>　　6座已建橋梁中均有不同程度的阻水，其中虎門大道橋建于上世紀(jì)90年代初，梁底高程比設(shè)計(jì)水面線低0.2m，兩岸橋臺(tái)為自然岸坡。橋下游有一條DN1200供水管以及一條DN200的煤氣管，供水管管底高程在設(shè)

14、計(jì)水面線以下0.35m。據(jù)記載，流域內(nèi)發(fā)生超20年一遇洪水時(shí)，虎門大道橋上下游的水位差達(dá)1.0m以上。故在本次官涌河升級(jí)改造中，須將虎門大道橋擴(kuò)河疏浚，同時(shí)將嚴(yán)重阻水的供水管、煤氣管以及許多的跨河電纜遷移或者改建。在擴(kuò)河、挖深疏浚時(shí)，須在橋兩岸加設(shè)擋土的橋臺(tái)。 </p><p>　　僅僅一座虎門大道橋，就有水工、橋梁、電氣、給水、排水、煤氣等等專業(yè)進(jìn)行相互協(xié)調(diào)，本項(xiàng)目專業(yè)借口如此之多，成了工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)之一

15、。 </p><p>　　4.2 地形條件苛刻、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜 </p><p>　　官涌河升級(jí)改造工程，地形條件非?？量蹋绕涫枪儆亢涌趡虎門大道段。根據(jù)市政道路的規(guī)劃，官涌河口~虎門大道段河道需覆蓋作為連通虎門大道至官涌北路（龍眼新涌右岸防汛道路）的城市支路，同時(shí)連接虎門大道及虎門公園的C號(hào)人行天橋亦順著河道跨過(guò)龍眼新涌。前面提及的DN1200供水管、DN200煤氣管以及其他市政官線遷移

16、也需要在官涌河口~虎門大道段跨河。本段左岸是29層的柏景豪庭高級(jí)商住樓，其裙樓的結(jié)構(gòu)外邊距離設(shè)計(jì)岸線僅3.16m；而DN1200的已建截污次干管順著水流放心在改段與設(shè)計(jì)岸線斜交，管頂高程高出設(shè)計(jì)河底高程0.12m。如此一來(lái)，所有市政管線必須從上部橫跨官涌虎門大道段。而連通虎門大道至官涌北路的城市支路受到虎門大道以及官涌北路的設(shè)計(jì)路面高程限制，本段的設(shè)計(jì)路面高程也是被限制?？绾邮姓芫€（尤其是DN1200供水管）如何在既不影響行洪又不抬高

17、路面的前提下橫跨官涌河，成了工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)之二。 </p><p>　　前面提及，左岸商住樓裙樓的結(jié)構(gòu)外邊距離設(shè)計(jì)岸線僅3.16m，截污次干管順著水流放心在改段與設(shè)計(jì)岸線斜交。在本段施工過(guò)程中，既要保證基坑的穩(wěn)定安全，又要留有施工便道，成了工程段設(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)之三。 </p><p>　　連接虎門大道及虎門公園的C號(hào)人行天橋亦順著河道跨過(guò)龍眼新涌，其縱向最大跨度達(dá)26m。人行天橋的

18、荷載最終傳至下部水工結(jié)構(gòu)上。如何協(xié)調(diào)水工結(jié)構(gòu)與天橋的承載結(jié)構(gòu)布置，成了本段設(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)之四。 </p><p><b>　　4.3 設(shè)計(jì)方案 </b></p><p>　　本文以官涌河升級(jí)改造工程虎門大道段以及河口段為例，介紹在設(shè)計(jì)過(guò)程中如何處理以上工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題。虎門大道段以及河口段平面布置見圖一。 </p><p>　　圖一虎

19、門大道段以及河口段平面布置圖 </p><p>　　虎門鎮(zhèn)富民商圈是東莞市乃至我國(guó)華南地區(qū)的服裝集散地，也是虎門鎮(zhèn)的商業(yè)中心，全國(guó)服裝經(jīng)銷商每天云集于此，全年無(wú)休，日夜車水馬龍、絡(luò)繹不絕。而虎門大道是連接虎門鎮(zhèn)府、虎門商業(yè)中心與廣深高速公路的唯一一條交通主干道，每天的車流量數(shù)以萬(wàn)計(jì)。所以在加設(shè)虎門大道橋臺(tái)和擴(kuò)河的設(shè)計(jì)過(guò)程中，須盡量減少施工工期、盡量減少開挖面積，將交通疏導(dǎo)的工作難度和影響交通的時(shí)間降到最低。經(jīng)過(guò)反

20、復(fù)協(xié)調(diào)研究，多方案進(jìn)行比較，采用逆作法進(jìn)行施工的設(shè)計(jì)方案。兩岸橋臺(tái)采用連續(xù)樁結(jié)構(gòu)擋土，新開河采用C30預(yù)制混凝土空心板加C30細(xì)石混凝土鋪裝層進(jìn)行覆蓋。待主體結(jié)構(gòu)施工完畢、開放交通后再暗挖土體，完成擴(kuò)河任務(wù)，詳見圖二。 </p><p>　　圖二 虎門大道段擴(kuò)河結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　河口段同樣采用逆作法進(jìn)行施工的設(shè)計(jì)方案，河道采用梁板結(jié)構(gòu)覆蓋。河道兩岸采用連續(xù)樁護(hù)岸，河道中間采用兩

21、排灌注樁承受結(jié)構(gòu)的豎向荷載以及C號(hào)人行天橋傳來(lái)的荷載。等結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，采用暗挖的方式，進(jìn)行清淤擴(kuò)河?？绾拥墓┧?，設(shè)計(jì)成兩條DN800的鋼管在梁板結(jié)構(gòu)中跨河，既保證其供水能力又降低水管高度以免影響河道行洪，以及路面高程過(guò)高以至于前后路面連接不順暢。對(duì)于已經(jīng)完工的截污主干管，管頂高程與設(shè)計(jì)河底高程相近，不影響行洪。僅須在布置樁基礎(chǔ)時(shí)，盡量避開且留安全距離，以免施工時(shí)遭受破壞。其他市政管線，均套著鋼管埋在梁板中跨河。河口段結(jié)

22、構(gòu)設(shè)計(jì)詳見圖三。 </p><p>　　圖三 河口段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 </p><p><b>　　5 后語(yǔ) </b></p><p>　　我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加速，尤其是在沿海和沿江人口稠密的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，近10多年實(shí)行市管縣（或縣級(jí)市）和撤縣建區(qū)，城市建設(shè)突飛猛進(jìn)，在沿海的許多地方，大中城市和中小城市之間，城市和集鎮(zhèn)之間，距離不斷靠攏，城鄉(xiāng)一體化的

23、城鎮(zhèn)群到處可見。 </p><p>　　為解決城市防洪、供水、排水、以及處理城市的廢水等所進(jìn)行的水利工作，城市水問題是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)物。近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，水利在城市發(fā)展中的基礎(chǔ)性地位進(jìn)一步突出。然而，在城市水利工程建設(shè)過(guò)程中，由于起步比市政工程晚，往往受到已建市政設(shè)施的制約，既要保已有的市政設(shè)施、維護(hù)其正常運(yùn)行，又須在滿足水利工程功能前提下節(jié)約工程造價(jià)，無(wú)疑給水利工程設(shè)計(jì)增加不少的困難因素。

24、本文以東莞市虎門鎮(zhèn)官涌河升級(jí)改造工程為例，對(duì)城市水利工程設(shè)計(jì)中一些重點(diǎn)、難點(diǎn)以及設(shè)計(jì)方案介紹給各位同行，一起進(jìn)行探討。還請(qǐng)各位專家、同行多多賜教。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 桑猛，郭玉紅。現(xiàn)代城市水利規(guī)劃與建設(shè)研究. 新西部：下旬·理論. 2012 </p><p>　　[2] 李

25、果仁.破解我國(guó)城市水利主要難題與路徑選擇. 城市管理與科技，2012 </p><p>　　[3] 姚建國(guó).城市水利與城市發(fā)展 . 大觀周刊， 2012 </p><p>　　[4] 彭志祥.淺析城市水利工程及其發(fā)展趨勢(shì) . 廣東科技， 2012 </p><p>　　[5] 河海大學(xué)，武漢大學(xué)，大連理工大學(xué). 水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué) . 中國(guó)水利水電出版社,2009