鹤山市西江大堤加固处理工程设计

杨婷婷

(江门市科禹水利规划设计咨询有限公司，广东 江门 529000)

1 引言

堤防是防止洪水泛滥的重要工程措施，对保障当地居民的生命、财产安全具有十分重要的意义[1-2]。我国在早些年就已经修建了大量的堤防工程以保障民生，但限于当时的经济、科技水平较低，造成工程建设质量较低，导致堤防工程已经难以适应当前的防洪需求[3-4]。针对这种情况，进行堤防加固处理是十分必要的。国家在快速的发展过程中，对生态环境、宜居环境建设已经十分重视，堤防加固已经不能仅限于防洪，更应当和当地生态、景观建设相结合[5-6]。

2 工程概况

西江大堤是鹤山市的重要堤围，保护大量人口和基础设施。西江大堤自建成以来，堤身险工隐患很多，主要为古劳墟上下的榕树带枯根和墓穴造成的空洞；还有干堤外坡坐湾迎流顶冲，如十八丈；内临深潭，两水夹一堤等，导致历史上多次出现较大的洪涝灾害。如1915年、1924年、1949年，西江大堤堤围全部溃决，堤围区内一片汪洋，损失惨重。

3 堤防现状

现状堤防存在的主要问题如下：

(1)堤基软弱，沉降量较大。现状堤防于2004年完成加固，堤基土层为淤泥质土且厚度较大，沉降量较大。原设计堤顶高程为9.81 m～9.42 m之间；根据实测地形，现状堤顶高程9.56 m～8.64 m之间，堤顶范围沉降量普遍在0.25 m～0.78 m之间；原设计反压平台高程为2.50 m，现状为1.79 m～2.49 m之间，普遍下沉0.40 m左右。

(2)堤顶高程不足。现按西江50 a一遇洪水的标准复核堤顶高程。经复核，本次设计堤顶高程在9.78 m～9.02 m之间；现状堤顶高程由于堤身沉降影响，普遍在9.56 m～8.64 m之间，现状大堤部分堤顶高程不足，堤顶最大需加高0.73 m。

(3)现有堤顶道路较窄，无法满足日益增长的交通需求现有西江大堤堤顶8 m，为混凝土路面，兼作X537县道，是通往古劳镇中心和古劳水乡的主要通道，也是鹤山市通往高明区主要的跨境道路。随着古劳镇社会经济的快速发展，古劳水乡旅游业的蓬勃兴起，途经西江大堤的交通量大幅增加，现有的堤顶路面8 m宽已逐渐无法满足当地的需要，并成为制约古劳镇经济社会快速发展的重要因素。

4 加固处理措施研究

4.1 堤线方案比选

鹤山市西江大堤(桩号6+720～9+600)段大堤主要为梯形断面的均质土堤，堤顶高程8.64 m～9.56 m之间，堤顶宽8 m，为C25混凝土路面；迎水侧堤坡采用浆砌预制混凝土六角块护坡，坡比为1∶3，目前质量完好；背水侧堤坡采用草皮护坡，坡比为1∶2.5，在6.50 m高程处设有一级反压平台，宽3 m；在2.50 m高程处设有二级反压平台，顶宽9.20 m～15.30 m之间，主要用粗砂填筑而成，外露面干砌石护面，厚0.50 m。项目地处饮用水源一级保护区，该道路为过境公路，根据工程现状和各方面要求，提出三个方案进行比选，具体如下：

方案一：道路路线布置在旧堤顶，见图1。即该段堤顶宽度由原来的8 m扩宽至20 m作为堤顶，兼作道路路面，堤顶高程在9.54 m～9.22 m之间。外坡不做处理，仍为预制六角块护坡；内坡1∶2.5，草皮护坡，并在2.50 m高程处设3 m宽反压平台；保留现有2.50 m高程处反压平台。为减少堤身占用内河涌，本次拟在反压平台内涌侧采用U型混凝土板桩进行支护。为减小地基沉降变形带来的影响，采用φ500水泥搅拌桩对新填堤进行地基处理。效果图见图2。

图1 方案一、方案二道路线路平面示意图

图2 方案一效果图

方案二：道路路线布置在内坡侧反压平台，见图1。即将原有8 m堤顶改造成集绿化景观带、休闲、观光一体的城市绿道，本次规划绿道断面8 m=2 m(人行道)+4 m(自行车道)+2 m人行道，堤顶高程在9.54 m～9.22 m之间。外坡不做处理，仍为预制六角块护坡；内坡1∶2.5，草皮护坡，并在4 m高程处设18 m宽反压平台，兼做交通道路。为减少堤身占用内河涌，本次拟在反压平台内涌侧采用U型混凝土板桩进行支护。为减小地基沉降变形带来的影响，本次拟采用φ500水泥搅拌桩对新填堤进行地基处理。具体见附图3。

图3 方案二效果图

方案三：道路路线根据现有地形按左、右车行道分离分别布置在堤顶和内坡侧反压平台，其中，左线车行道为西行道路，布置在现有大堤堤顶，走向与原堤顶道路一致；右线车行道为东行道路，利用现有大堤内侧反压平台进行布置，道路走向与原堤线平行，具体见图4。

左线道路布置在原大堤堤顶，现状为混凝土路面，宽8 m，本次设计将其改造为2.50 m人行道(含设施带)+7.50 m单向行车道，堤顶高程在10.09 m～9.39 m之间。7.50 m单向道路=0.25 m(路肩)+(2×3.50 m)(机动车道)+0.25 m(路肩)。外江浆砌预制混凝土六角块护坡，坡比为1∶3，目前质量完好，外江护坡不做处理。内坡1∶2.5，草皮护坡。

图4 方案三道路线路平面示意图

图5 方案三效果图

从安全、投资、技术、占地、景观等5个方面对三个方案进行对比分析，见表1。

表1 堤线方案比选

综上所述，方案三在经济、占地、环境景观方面均优于方案一和方案二，而方案二则在技术、安全方面优于方案三和方案一，但方案三可以通过对堤身充填灌浆提高现状堤身的密实度、限制重车和载有危化品的车辆等措施来弥补其在沉降和安全方面的缺陷。因此，本次初步设计推荐采用方案三，即西江大堤管理所(桩号6+720)～北控新水厂(桩号9+600)段道路路线根据现有地形按左、右车行道分离分别布置在堤顶和内坡侧反压平台。

4.2 堤顶结构设计

(1)桩号4+800～6+720段堤顶共1920 m，堤顶宽度27 m～28.50 m。由外江到内侧依次为：3 m(人行道)+7.50 m(左线车行道)+6 m～7.50 m(中间带)+7.50 m(右线车行道)+3 m(人行道)=27 m～28.50 m(道路宽度)，具体如图6。两侧人行道采用机压环保砖铺设，厚0.06 m；路基采用0.55 m厚水泥稳定碎石填筑，路面采用沥青混凝土路面，厚0.18 m。为确保行人安全，在人行道两侧设仿木桩护栏；左、右线车行道通过中间绿化带进行分隔。堤顶路面排水：堤顶左线路面向外江侧倾斜，右线路面向内侧倾斜，坡度为2%。

图6 桩号4+800～6+720段堤顶断面图

(2)桩号6+720～9+600段原堤顶为混凝土路面，宽8 m，本次设计在现有堤顶的基础上往外江侧扩宽至10 m，具体见图7。10 m=2.50 m(人行道)+7.50 m(左线车行道)。两侧人行道采用机压环保砖铺设，厚0.06 m；路基采用0.55 m厚水泥稳定碎石填筑，路面采用沥青混凝土路面，厚0.18 m。为确保行人安全，在人行道外江侧设仿木桩护栏；左线车行道内侧设波浪防撞栏。堤顶路面排水：堤顶路面向内侧倾斜，坡度为2%。

图7 桩号6+720～9+600段堤顶断面图

(3)考虑附近有天后庙、望江亭等文物古迹，为便于观光旅游，在桩号9+600～9+760段左线车行道内侧增设一排停车位，即本次设计在现有堤顶道路的基础上往内侧扩宽至23.50 m。3 m～5.80 m(人行道)+2.50 m(停车位)+7.50 m(车行道)+7.50 m(车行道)+3 m(人行道)=23.50 m～26.30 m(道路宽度)，具体见图8。

图8 桩号9+600～9+760段堤顶断面图

(4)桩号9+760～11+330段原堤顶为混凝土路面，宽8 m，本次设计在现有堤顶的基础上往外江扩宽至21 m，具体见图9。两侧人行道采用机压环保砖铺设，厚0.06 m；路基采用0.55 m厚水泥稳定碎石填筑，路面采用沥青混凝土路面，厚0.18 m。为确保行人安全，在人行道两侧设仿木桩护栏。堤顶路面排水：堤顶路面由道路中心线往两侧倾斜，坡度为2%。

图9 桩号9+760～11+330段堤顶断面图

4.3 堤身结构设计

根据大堤堤顶路面的不同型式，结合沿线实际地形，分段采取不同的堤身断面进行设计：

(1)桩号4+800～6+720段(长1920 m)为斜坡式均质土堤。内侧现状堤顶已填平加宽，堤顶宽度为28 m～126 m之间，高程与堤顶齐平。该段堤身主要往内侧加宽培厚，堤顶总宽27 m～28.50 m，堤顶高程在10.13 m～9.50 m之间。由外江到内侧依次为：3 m(人行道)+7.50 m(左线车行道)+6 m～9 m(中间带)+7.50 m(右线车行道)+3 m(人行道)=27 m～28.50 m(道路宽度)。两侧人行道采用机压环保砖铺设，厚0.06 m。路面采用沥青混凝土路面，厚0.18 m，路基采用0.55 m厚水泥稳定碎石填筑。为确保行人安全，在人行道两侧设仿木桩护栏；左、右线车行道通过中间绿化带进行分隔。外江浆砌预制混凝土六角块护坡，坡比为1∶3，目前质量完好，对外江护坡不做处理。内坡1∶2.5，保留现有草皮护坡。见图10。

图10 桩号9+760～11+330段堤顶效果图

(2)桩号6+720～9+600段(长2880 m)为斜坡式均质土堤，现状堤顶为混凝土路面，宽8 m，本次设计在现有堤顶的基础上往外江侧扩宽至10 m。10 m=2.50 m(人行道)+7.50 m左线车行道，堤顶高程在10.09 m～9.39 m之间。由于堤顶加高培厚，该堤段堤顶需在外江设有C20素砼重力式挡土墙，墙高1 m～3 m，顶宽0.50 m，墙前坡度为1∶0.15，墙后坡度为1∶0.35，墙顶外江侧设有仿木护栏。堤顶内侧设C20素砼重力式挡土墙，墙高1 m～1.50 m，顶宽0.40 m，墙前垂直，墙后坡度为1∶0.5，墙顶设波纹防撞栏。外江采用浆砌预制混凝土六角块护坡，坡比为1∶3，目前质量完好，对外江护坡不做处理。现状内堤坡采用草皮护坡，坡比为1∶2.5，在6.50 m高程处设有一级反压平台，宽3 m；在2.50 m高程处设有二级反压平台，顶宽8 m。利用现有2.50 m高程处反压平台加高至3.00 m高程并改造为右线车行道和人行道，共宽11.50 m。由堤身到内河涌依次为：堤脚排水沟+7.50 m(左线车行道)+4 m(人行道)+内涌侧U型混凝土板桩。

图11 桩号6+720～9+600段堤顶效果图

(3)桩号9+600～9+760段(长160 m)为斜坡式均质土堤。考虑附近有天后庙、望江亭等文物古迹，为便于观光旅游，在桩号9+600～9+760段左线车行道内侧增设一排停车位，即本次设计在现有堤顶道路的基础上往内侧扩宽至23.50 m，堤顶高程在9.39 m～9.10 m之间。3.00 m(人行道)+2.50 m(停车位)+7.50 m(车行道)+7.50 m(车行道)+3 m(人行道)=23.50 m(道路宽度)，路面采用沥青混凝土路面，厚0.18 m。堤顶高程在9.23 m～9.20 m之间。由于堤顶加高培厚，该堤段堤顶需在内外侧设有C20素砼重力式挡土墙，墙高1 m，顶宽0.40 m，墙前垂直，墙后坡度为1∶0.5，墙顶设仿木护栏。外江采用浆砌预制混凝土六角块护坡，坡比为1∶3，目前质量完好，对外江护坡不做处理。内堤坡采用草皮护坡，坡比为1∶2.5。

(4)桩号9+760～11+330段为外江直墙式均质土堤。原堤顶为混凝土路面，宽8 m，本次设计在现有堤顶的基础上

往外江扩宽至21 m，堤顶高程在9.33 m～9.06 m之间，效果见图12。由于堤顶加高培厚，该堤段堤顶需在外江设有C20素砼重力式挡土墙，墙高1 m～4.50 m，顶宽0.50 m，墙前坡度为1∶0.15，墙后坡度为1∶0.35，墙顶外江侧设有仿木护栏。其中桩号9+790～9+870、10+035～10+350、10+450～10+650、10+829～10+960共长726 m，堤段外江挡墙采用水泥搅拌桩进行地基处理，桩长10 m～20 m，桩距1 m×1 m，梅花型布置。堤顶内侧设C20素砼重力式挡土墙，墙高1 m～1.50 m，顶宽0.40 m，墙前垂直，墙后坡度为1∶0.5，墙顶设仿木护栏。见图12。

图12 桩号9+760～11+330段大堤效果图

5 结论

(1)西江大堤兼具防洪和交通重任，对鹤山市经济、社会发展具有十分重要的意义，大堤在使用过程中出现了不同程度的沉降、堤高不足、道路拥堵等问题，已经严重影响到当地经济的发展。

(2)选取3种方案进行堤线比选，方案三可充分利用现状堤防，占地面积小，工程投资低，具有良好的景观效果。

(3)根据不同桩号现状提出了5种堤顶结构和5种堤身结构，利用搅拌桩等加固措施可缓解西江大堤软土厚度大造成的沉降问题，同时设计步道和加宽道路，可有效缓解交通拥堵等问题，亦可为居民提供良好的休闲场地。