城市水利工程設計中一些技術問題探討

1、<p>　　城市水利工程設計中一些技術問題探討</p><p>　　摘要：近年來，隨著我國城市化進程的加速推進，水利在城市發(fā)展中的基礎性地位進一步突出。然而，在城市水利工程建設過程中，由于起步比市政工程晚，往往受到已建市政設施的制約，既要保已有的市政設施、維護其正常運行，又須在滿足水利工程功能前提下節(jié)約工程造價，無疑給水利工程設計增加不少的困難因素。本文以東莞市虎門鎮(zhèn)官涌河升級改造工程中虎門大道段以及河

2、口段為例，對城市水利工程設計中一些重點、難點以及設計方案介紹給各位同行，一起進行探討。 </p><p>　　關鍵詞：城市水利；工程設計；重點、難點；設計方案 </p><p>　　中圖分類號： TV 文獻標識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　1 項目背景 </b></p><p>　　虎門不僅是經(jīng)濟強

3、鎮(zhèn)，更是雄奇魅力之城，人文歷史悠久，旅游資源豐富。未來五年，虎門將圍繞建設“濱海國際商城”這一發(fā)展定位，全力推進產業(yè)升級和城市升級，保持平穩(wěn)較快和諧發(fā)展。官涌為虎門鎮(zhèn)重要河道，承擔著虎門鎮(zhèn)博涌社區(qū)的防洪排澇任務。隨著官涌河流域內經(jīng)濟發(fā)展，城市化建設加快，下墊面發(fā)生變化，同等強度的暴雨造成的洪水災害加重，現(xiàn)狀新涌河大部分河段不能滿足過流要求，洪水期河水漫岸，且水質較差，嚴重制約當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展及排水區(qū)人民的正常生產生活?；㈤T鎮(zhèn)官涌河升級改造工

4、程的建設可以提高虎門鎮(zhèn)防洪排澇安全、改善河涌水環(huán)境，對于虎門鎮(zhèn)構建濱海國際商城、營造“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，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2.09km，河道平均比降0.71‰。沿途經(jīng)過博涌社區(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號橋河段兩岸為漿砌石護岸，其余段均為天然河道。 </p><p><b>　　3 工程地質條件 </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）淤泥質土⑥：灰黑色，飽和、流~軟塑，含約5~10%粉細砂，局部含腐木及有機質。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，為粉質粘土，可~硬塑，由花崗巖風化殘積而成，可見殘余結構。厚0.90~12.40m。 </p><p><b>　　燕

11、山期(γy) </b></p><p>　　花崗巖，按其風化程度可分為全風化、強風化二帶： </p><p>　　1）全風化帶⑨1：絕大部分礦物風化呈土狀,具原巖結構,巖芯呈土柱狀，局部夾強風化巖塊；最大揭露厚度11.0m。 </p><p>　　2）強風化帶⑨2：巖石風化強烈，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>　　通過勘察，未見到影響場地穩(wěn)定的不良地質作用，場地是穩(wěn)定的，適宜渠道整治項目。 </p><p>　　4 工程設計的重點、難點以及設計方案 </p><p>　　專業(yè)接口多、地形條件苛刻、結構設計復雜， </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條跨河燃氣管、1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90年代初，梁底高程比設計水面線低0.2m，兩岸橋臺為自然岸坡。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

14、計水面線以下0.35m。據(jù)記載，流域內發(fā)生超20年一遇洪水時，虎門大道橋上下游的水位差達1.0m以上。故在本次官涌河升級改造中，須將虎門大道橋擴河疏浚，同時將嚴重阻水的供水管、煤氣管以及許多的跨河電纜遷移或者改建。在擴河、挖深疏浚時，須在橋兩岸加設擋土的橋臺。 </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)進行相互協(xié)調，本項目專業(yè)借口如此之多，成了工程設計的重點、難點之一

15、。 </p><p>　　4.2 地形條件苛刻、結構設計復雜 </p><p>　　官涌河升級改造工程，地形條件非?？量?，尤其是官涌河口~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，同時連接虎門大道及虎門公園的C號人行天橋亦順著河道跨過龍眼新涌。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層的柏景豪庭高級商住樓，其裙樓的結構外邊距離設計岸線僅3.16m；而DN1200的已建截污次干管順著水流放心在改段與設計岸線斜交，管頂高程高出設計河底高程0.12m。如此一來，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計路面高程限制，本段的設計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，成了工程設計的重點、難點之二。 </p><p>　　前面提及，左岸商住樓裙樓的結構外邊距離設計岸線僅3.16m，截污次干管順著水流放心在改段與設計岸線斜交。在本段施工過程中，既要保證基坑的穩(wěn)定安全，又要留有施工便道，成了工程段設計的重點、難點之三。 </p><p>　　連接虎門大道及虎門公園的C號人行天橋亦順著河道跨過龍眼新涌，其縱向最大跨度達26m。人行天橋的

18、荷載最終傳至下部水工結構上。如何協(xié)調水工結構與天橋的承載結構布置，成了本段設計的重點、難點之四。 </p><p><b>　　4.3 設計方案 </b></p><p>　　本文以官涌河升級改造工程虎門大道段以及河口段為例，介紹在設計過程中如何處理以上工程設計的重點、難點問題?；㈤T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，全國服裝經(jīng)銷商每天云集于此，全年無休，日夜車水馬龍、絡繹不絕。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)以萬計。所以在加設虎門大道橋臺和擴河的設計過程中，須盡量減少施工工期、盡量減少開挖面積，將交通疏導的工作難度和影響交通的時間降到最低。經(jīng)過反

20、復協(xié)調研究，多方案進行比較，采用逆作法進行施工的設計方案。兩岸橋臺采用連續(xù)樁結構擋土，新開河采用C30預制混凝土空心板加C30細石混凝土鋪裝層進行覆蓋。待主體結構施工完畢、開放交通后再暗挖土體，完成擴河任務，詳見圖二。 </p><p>　　圖二 虎門大道段擴河結構圖 </p><p>　　河口段同樣采用逆作法進行施工的設計方案，河道采用梁板結構覆蓋。河道兩岸采用連續(xù)樁護岸，河道中間采用兩

21、排灌注樁承受結構的豎向荷載以及C號人行天橋傳來的荷載。等結構混凝土強度達到設計強度后，采用暗挖的方式，進行清淤擴河?？绾拥墓┧?，設計成兩條DN800的鋼管在梁板結構中跨河，既保證其供水能力又降低水管高度以免影響河道行洪，以及路面高程過高以至于前后路面連接不順暢。對于已經(jīng)完工的截污主干管，管頂高程與設計河底高程相近，不影響行洪。僅須在布置樁基礎時，盡量避開且留安全距離，以免施工時遭受破壞。其他市政管線，均套著鋼管埋在梁板中跨河。河口段結

22、構設計詳見圖三。 </p><p>　　圖三 河口段結構設計圖 </p><p><b>　　5 后語 </b></p><p>　　我國城市化進程不斷加速，尤其是在沿海和沿江人口稠密的經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，近10多年實行市管縣（或縣級市）和撤縣建區(qū)，城市建設突飛猛進，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行的水利工作，城市水問題是社會經(jīng)濟發(fā)展的產物。近年來，隨著我國城市化進程的加速推進，水利在城市發(fā)展中的基礎性地位進一步突出。然而，在城市水利工程建設過程中，由于起步比市政工程晚，往往受到已建市政設施的制約，既要保已有的市政設施、維護其正常運行，又須在滿足水利工程功能前提下節(jié)約工程造價，無疑給水利工程設計增加不少的困難因素。

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

25、果仁.破解我國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.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 . 廣東科技， 2012 </p><p>　　[5] 河海大學，武漢大學，大連理工大學. 水工鋼筋混凝土結構學 . 中國水利水電出版社,2009