1、城市水利工程设计中一些技术问题探讨摘要：近年来，随着我国城市化进程的加速推进，水利在城市发展中的基础性地位进一步突出。然而，在城市水利工程建设过程中，由于起步比市政工程晚，往往受到已建市政设施的制约，既要保已有的市政设施、维护其正常运行，又须在满足水利工程功能前提下节约工程造价，无疑给水利工程设计增加不少的困难因素。本文以东莞市虎门镇官涌河升级改造工程中虎门大道段以及河口段为例，对城市水利工程设计中一些重点、难点以及设计方案介绍给各位同行，一起进行探讨。 关键词：城市水利；工程设计；重点、难点；设计方案 中图分类号： TV 文献标识码： A 文章编号： 1 项目背景 虎门不仅是经济强镇，更是雄
2、奇魅力之城，人文历史悠久，旅游资源丰富。未来五年，虎门将围绕建设“滨海国际商城”这一发展定位，全力推进产业升级和城市升级，保持平稳较快和谐发展。官涌为虎门镇重要河道，承担着虎门镇博涌社区的防洪排涝任务。随着官涌河流域内经济发展，城市化建设加快，下垫面发生变化，同等强度的暴雨造成的洪水灾害加重，现状新涌河大部分河段不能满足过流要求，洪水期河水漫岸，且水质较差，严重制约当地经济发展及排水区人民的正常生产生活。虎门镇官涌河升级改造工程的建设可以提高虎门镇防洪排涝安全、改善河涌水环境，对于虎门镇构建滨海国际商城、营造“一河两岸三板块”城市新格局具有一定的积极作用。 2 工程概况 官涌河位于虎门镇内，水
3、流南北走向，官涌河为龙眼新涌最大支流，发源于博涌社区北部丘陵区，河道自北向南横穿博涌社区，最终汇入龙眼新涌。官涌河集雨面积 4.42km2，全长 2.09km，河道平均比降0.71。沿途经过博涌社区、体育路、连升路、王屋村、太宝路、虎门大道，最后汇入龙眼新涌。河口至连升中路 2 号桥河段两岸为浆砌石护岸，其余段均为天然河道。 3 工程地质条件 工程区位于珠江三角洲东部，属珠江三角洲海陆交互相沉积平原。区内地层属华南地层区东江分区，出露有下古生界、中生界、新生界地层。工程区未见基岩出露，根据钻孔揭露有：人工堆积层（Qml） 、第四系海陆交互沉积相（Qmc）及燕山期花岗岩(y)。 填土类（Qml）
4、 1)素填土：灰褐、黄褐、灰白等色 ，干稍湿，松散，局部稍密，主要由粘土、中粗砂组成，局部堤段含碎石及少量建筑垃圾。厚1.503.60m。 2）杂填土：灰褐、黄褐等色，干稍湿，要由粘土、中粗砂组成，含大量建筑、生活垃圾及碎石。厚 3.104.10m。 淤泥类（Qmc） 1）淤泥：灰褐、灰黑色，呈饱和、流软塑，不均匀含约 515%粉细砂，局部含贝壳及腐木，厚 1.305.20m，局部堤段厚 612m，河涌底部以下 0.300.50m 为浮泥。 2）淤泥质土：灰黑色，饱和、流软塑，含约 510%粉细砂，局部含腐木及有机质。厚 1.506.40m。 粘性土类（Qmc） 1）粘土：浅黄、橘红、灰白色，
5、可塑，粘性较好，稍具韧性，局部含砂量较高。厚 1.07.20m。 2）粉质粘土：浅灰、灰白等色，可塑，粘性好，韧性一般，局部含少量粉细砂。厚 1.207.20m。 砂类（Qmc） 1）中砂1：灰褐色，饱和、松散，主要成分为石英，含约 1520%淤泥质粘粒，局部夹薄层淤泥。厚 1.303.9m。 2）中粗砂：浅黄、灰白色，饱和、稍密中密，主要成分为石英，含约 510%粘粒，局部夹薄层粉细砂及含少量砾石。厚 1.011.80m。 残积层（Qel） 1）残积土：灰白、浅黄、褐黄色，为粉质粘土，可硬塑，由花岗岩风化残积而成，可见残余结构。厚 0.9012.40m。 燕山期(y) 花岗岩，按其风化程度可
6、分为全风化、强风化二带： 1）全风化带1：绝大部分矿物风化呈土状,具原岩结构,岩芯呈土柱状，局部夹强风化岩块；最大揭露厚度 11.0m。 2）强风化带2：岩石风化强烈，裂隙发育,岩芯一般呈半岩半土状、或土夹碎屑状，岩块手用力可折断；最大揭露厚度 8.90m。 通过勘察，未见到影响场地稳定的不良地质作用，场地是稳定的，适宜渠道整治项目。 4 工程设计的重点、难点以及设计方案 专业接口多、地形条件苛刻、结构设计复杂， 4.1 专业接口多 官涌河沿途有 6 座已建桥梁、3 座拟建桥梁、5 条跨河供水管、1 条已建截污次干管（左岸） 、1 条拟建截污次干管（右岸） 、1 条跨河燃气管、1 条直埋 10
7、Kv 高压电缆、1 条架空 10Kv 高压电缆以及若干挂在原堤岸墙上的通讯电缆。 6 座已建桥梁中均有不同程度的阻水，其中虎门大道桥建于上世纪90 年代初，梁底高程比设计水面线低 0.2m，两岸桥台为自然岸坡。桥下游有一条 DN1200 供水管以及一条 DN200 的煤气管，供水管管底高程在设计水面线以下 0.35m。据记载，流域内发生超 20 年一遇洪水时，虎门大道桥上下游的水位差达 1.0m 以上。故在本次官涌河升级改造中，须将虎门大道桥扩河疏浚，同时将严重阻水的供水管、煤气管以及许多的跨河电缆迁移或者改建。在扩河、挖深疏浚时，须在桥两岸加设挡土的桥台。仅仅一座虎门大道桥，就有水工、桥梁、
8、电气、给水、排水、煤气等等专业进行相互协调，本项目专业借口如此之多，成了工程设计的重点、难点之一。 4.2 地形条件苛刻、结构设计复杂 官涌河升级改造工程，地形条件非常苛刻，尤其是官涌河口虎门大道段。根据市政道路的规划，官涌河口虎门大道段河道需覆盖作为连通虎门大道至官涌北路（龙眼新涌右岸防汛道路）的城市支路，同时连接虎门大道及虎门公园的 C 号人行天桥亦顺着河道跨过龙眼新涌。前面提及的 DN1200 供水管、DN200 煤气管以及其他市政官线迁移也需要在官涌河口虎门大道段跨河。本段左岸是 29 层的柏景豪庭高级商住楼，其裙楼的结构外边距离设计岸线仅 3.16m；而 DN1200 的已建截污次干
9、管顺着水流放心在改段与设计岸线斜交，管顶高程高出设计河底高程 0.12m。如此一来，所有市政管线必须从上部横跨官涌虎门大道段。而连通虎门大道至官涌北路的城市支路受到虎门大道以及官涌北路的设计路面高程限制，本段的设计路面高程也是被限制。跨河市政管线（尤其是 DN1200 供水管）如何在既不影响行洪又不抬高路面的前提下横跨官涌河，成了工程设计的重点、难点之二。 前面提及，左岸商住楼裙楼的结构外边距离设计岸线仅 3.16m，截污次干管顺着水流放心在改段与设计岸线斜交。在本段施工过程中，既要保证基坑的稳定安全，又要留有施工便道，成了工程段设计的重点、难点之三。 连接虎门大道及虎门公园的 C 号人行天桥
10、亦顺着河道跨过龙眼新涌，其纵向最大跨度达 26m。人行天桥的荷载最终传至下部水工结构上。如何协调水工结构与天桥的承载结构布置，成了本段设计的重点、难点之四。4.3 设计方案 本文以官涌河升级改造工程虎门大道段以及河口段为例，介绍在设计过程中如何处理以上工程设计的重点、难点问题。虎门大道段以及河口段平面布置见图一。 图一虎门大道段以及河口段平面布置图 虎门镇富民商圈是东莞市乃至我国华南地区的服装集散地，也是虎门镇的商业中心，全国服装经销商每天云集于此，全年无休，日夜车水马龙、络绎不绝。而虎门大道是连接虎门镇府、虎门商业中心与广深高速公路的唯一一条交通主干道，每天的车流量数以万计。所以在加设虎门大
11、道桥台和扩河的设计过程中，须尽量减少施工工期、尽量减少开挖面积，将交通疏导的工作难度和影响交通的时间降到最低。经过反复协调研究，多方案进行比较，采用逆作法进行施工的设计方案。两岸桥台采用连续桩结构挡土，新开河采用 C30 预制混凝土空心板加 C30 细石混凝土铺装层进行覆盖。待主体结构施工完毕、开放交通后再暗挖土体，完成扩河任务，详见图二。 图二 虎门大道段扩河结构图 河口段同样采用逆作法进行施工的设计方案，河道采用梁板结构覆盖。河道两岸采用连续桩护岸，河道中间采用两排灌注桩承受结构的竖向荷载以及 C 号人行天桥传来的荷载。等结构混凝土强度达到设计强度后，采用暗挖的方式，进行清淤扩河。跨河的供
12、水管，设计成两条 DN800的钢管在梁板结构中跨河，既保证其供水能力又降低水管高度以免影响河道行洪，以及路面高程过高以至于前后路面连接不顺畅。对于已经完工的截污主干管，管顶高程与设计河底高程相近，不影响行洪。仅须在布置桩基础时，尽量避开且留安全距离，以免施工时遭受破坏。其他市政管线，均套着钢管埋在梁板中跨河。河口段结构设计详见图三。 图三 河口段结构设计图 5 后语 我国城市化进程不断加速，尤其是在沿海和沿江人口稠密的经济发达地区，近 10 多年实行市管县（或县级市）和撤县建区，城市建设突飞猛进，在沿海的许多地方，大中城市和中小城市之间，城市和集镇之间，距离不断靠拢，城乡一体化的城镇群到处可见
13、。 为解决城市防洪、供水、排水、以及处理城市的废水等所进行的水利工作，城市水问题是社会经济发展的产物。近年来，随着我国城市化进程的加速推进，水利在城市发展中的基础性地位进一步突出。然而，在城市水利工程建设过程中，由于起步比市政工程晚，往往受到已建市政设施的制约，既要保已有的市政设施、维护其正常运行，又须在满足水利工程功能前提下节约工程造价，无疑给水利工程设计增加不少的困难因素。本文以东莞市虎门镇官涌河升级改造工程为例，对城市水利工程设计中一些重点、难点以及设计方案介绍给各位同行，一起进行探讨。还请各位专家、同行多多赐教。 参考文献： 1 桑猛，郭玉红。现代城市水利规划与建设研究. 新西部：下旬理论. 2012 2 李果仁.破解我国城市水利主要难题与路径选择. 城市管理与科技，2012 3 姚建国.城市水利与城市发展 . 大观周刊， 2012 4 彭志祥.浅析城市水利工程及其发展趋势 . 广东科技， 2012 5 河海大学，武汉大学，大连理工大学. 水工钢筋混凝土结构学 . 中国水利水电出版社,2009
