遷江華僑工業(yè)園防洪排澇一期工程設計

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[摘要]來賓市遷江華僑工業(yè)園防洪排澇一期工程由防洪工程、排澇工程和交通工程等組成，防護對象主要為電解鋁廠及其配套項目。工程總體布置特點為圍繞電解鋁廠區(qū)呈不連續(xù)環(huán)狀分布。論述了工業(yè)園防洪排澇工程的設計標準及防洪工程布置、帷幕灌漿布置、排澇工程設計和交通工程布置。

[關鍵詞]防洪工程；排澇工程；帷幕灌漿；設計標準；遷江華僑工業(yè)園

1工程概況

廣西來賓市遷江華僑工業(yè)園位于來賓市興賓區(qū)遷江鎮(zhèn)，總面積11.09km2，工業(yè)園以鋁加工產(chǎn)業(yè)為核心。工業(yè)園成立、建設初期防洪標準較低，基本無防洪排澇能力，在紅水河不頂托的情況下，龍降河發(fā)生20年一遇洪水就開始漫灘；或者紅水河發(fā)生3～5年一遇洪水時，工業(yè)園亦會遭受洪水災害。2008年位于工業(yè)園一期工程的電解鋁項目開工建設，至2009年底已具備投產(chǎn)條件。根據(jù)工業(yè)區(qū)建設計劃及要求，2010年以前完成核心產(chǎn)業(yè)（一期電解鋁廠工程）建設，投資額度達到43.3億元，2009年10月進行試車投產(chǎn)。為了保障鋁廠生產(chǎn)安全，來賓市政府決定2009年3月10日進行鋁廠防洪堤建設，并要求2010年汛前達到擋洪面貌。來賓市遷江華僑工業(yè)園防洪排澇一期工程防護對象主要為電解鋁廠及其配套項目，鋁廠屬特大型企業(yè)（年產(chǎn)電解鋁25萬t），來賓市遷江華僑工業(yè)園一期工程防洪標準按50年一遇設防，遠期按100年一遇洪水標準設防。即電解鋁廠防洪堤近期按50年一遇洪水標準建設，加高后可以抵御100年洪水[1]。堤防級別為2級。由于本工程排澇閘建在防洪堤上，因此本工程排澇閘的級別為2級。排澇泵站的總裝機流量為3.3m3/s，總裝機容量為4×160kW，泵站規(guī)模為小（1）型，泵站等別為Ⅳ等，泵站永久性建筑物級別為4級[1,2]。

2工程總布置

整個工程由防洪工程、排澇工程及交通工程3部分組成。工程總布置根據(jù)地形地貌、地質(zhì)條件及建筑物的功能要求等進行。本工程的總體布置特點為工程區(qū)繞電解鋁廠區(qū)呈不連續(xù)環(huán)狀分布。（1）防洪工程由1#～8#堤共8個防洪堤段，總長2576m，南部山體帷幕灌漿工程及溶洞封堵等工程組成；（2）排澇工程由排澇閘、排澇泵站、排水暗管及堤內(nèi)排水溝、堤外排水渠和南部排澇區(qū)連通渠組成；（3）交通工程由連接各堤段的防洪搶險道路及排澇泵站進廠公路等組成。1#防洪堤布置防洪區(qū)的西北側(cè)，2#防洪堤位于防洪區(qū)的東側(cè)，3#、4#防洪堤位于防洪區(qū)的東南側(cè)，5#、6#防洪堤布置于防洪區(qū)的西南側(cè)，7#、8#防洪堤則位于防洪區(qū)的西側(cè)；排澇閘布置在1#防洪堤上，排澇泵站布置在1#防洪堤內(nèi)側(cè)，位于排澇閘的右側(cè)。排水暗管布置在防洪區(qū)的西側(cè)，排水暗管進口設在7#防洪堤外側(cè)，排水暗管穿越7#堤后進入防洪區(qū)經(jīng)電解鋁廠蓄水池旁從1#防洪堤底出防洪區(qū)匯入排水總渠。防洪搶險道路是根據(jù)防洪搶險、工程管理和防洪堤布置以及南部山體帷幕灌漿要求，分7段沿保護區(qū)周圍布設。

3防洪工程設計

3.1防洪堤的堤頂高程原則[1]

（1）一期工程按50年一遇洪水標準設計，堤頂高程考慮足夠安全超高；（2）根據(jù)工業(yè)區(qū)具體布置情況，一期防洪堤應具備防御100年一遇洪水能力，即堤頂具備100年一遇洪水不越浪，采用增加防浪墻等非填筑措施后可使防洪堤具備抵御100年一遇洪水能力[1，3，4]。各堤段按50年一遇洪水位89.53m設防，100年一遇洪水位91.8m不越浪。

3.2防洪堤設計

3.2.1防洪堤布置。工程區(qū)位于峰林平原、巖溶谷地內(nèi)，平原或谷地地面高程85～86m，地形平坦，灰?guī)r山體頂高程一般130～165m，山體坡腳自然坡度20°～30°，以上山體自然邊坡一般為50°～60°。場地內(nèi)主要地層為第四系、二迭系及石炭系等。根據(jù)電解鋁廠及配套工程的廠區(qū)布置及周邊的地形地貌情況進行堤線布置。為充分利用防護區(qū)周邊的石山丘、土坡地等天然的擋水作用，減少防洪堤長度，防洪堤沿防護區(qū)周邊的石山丘及土坡地間布置，分別由1#～8#堤共8個堤段組成，總長2576m。在電解鋁廠區(qū)入口處，有已建成的進廠公路經(jīng)過，路面高程約90.2m，低于100年一遇洪水位91.8m，如在此處設防洪堤，則進廠公路需從堤頂越過，這將對電解鋁廠原料、鋁產(chǎn)品的運輸產(chǎn)生極大的不便?？紤]到發(fā)生50年一遇洪水時，洪水位為89.53m，仍低于進廠公路路面，而當發(fā)生100年一遇洪水時，洪水位為91.8m，則高于進廠公路路面，臨時擋水深度僅為1.6m，因此在2#堤線布置時，考慮在鋁廠入口處留一段約35m的缺口，維持原進廠道路，方便電解鋁廠原材料和成品的道路；而每年汛前準備足量的粘土麻包，作為緊急封堵缺口用，確保防洪保護區(qū)的防洪的安全。3.2.2防洪堤斷面設計?；诜篮閾岆U考慮，滿足防洪搶險要求，根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286-98）規(guī)定2級堤防堤頂寬度不宜小于6m。因此防洪堤頂寬度取6m。并考慮到防洪堤維修的需要，堤頂設混凝土路面[1]?？紤]到本工程防洪堤最大堤高約10.5m，并經(jīng)穩(wěn)定計算后確定本階段防洪堤設計邊坡1∶2.5；由于本工程防洪堤是處于淹沒區(qū)而非河岸，堤的迎水面基本上不受河道水流沖刷，故內(nèi)外坡面均采用草皮護坡，可較好配合工業(yè)園區(qū)的生態(tài)環(huán)境、景觀綠化；內(nèi)堤坡坡腳為防止?jié)B透破壞采用厚500mm干砌石護腳及厚300mm的反濾層進行保護，外堤坡坡腳為防止牲畜踐踏破壞及便于管理采用厚500mm的干砌石護腳。根據(jù)防洪搶險交通需要其中1#、2#、6#、7#于防洪堤中部設有上堤道路，路基寬4.5m，坡度為8%，與防洪搶險道路相連接形成完整的交通道路系統(tǒng)。3.2.3堤基防滲處理。為確保堤段土基和兩岸堤肩防滲，在堤底軸線設置寬2m、深2.5m防滲粘土齒墻，防滲粘土齒墻土料及填筑要求與防洪堤工程一致，并根據(jù)防洪堤工業(yè)區(qū)外部洪水可能通過溶蝕裂隙滲進防護區(qū)內(nèi)，因此還對防洪堤基礎及堤肩進行防滲帷幕灌漿處理，堤基礎及堤肩防滲帷幕灌漿沿堤基布置兩排，排距1.2m，孔距為2m，灌漿范圍根據(jù)地質(zhì)專業(yè)建議，堤基帷幕灌漿灌至10Lu線以下3～5m，左右堤肩帷幕范圍深入山體20m，防滲下限與堤基防滲下限一致，灌漿深度大部分在20m左右，局部達40m[4-6]。

3.3南部山體巖溶裂隙處理

地質(zhì)勘察表明，防護區(qū)南部橫山一帶（即2#～5#防洪堤之間山體）山腳，溶洞及巖溶裂隙發(fā)育，因此需對南部山體山腳的巖溶裂隙進行防滲帷幕或封堵。帷幕灌漿沿2#～5#防洪堤之間，帷幕灌漿沿防洪搶險道路布置，雙排布置，排距1.2m，孔距2m，帷幕頂高程約92m，下限高程為地表以下10～20m。對防洪山體95m高程以下出露的垂直溶洞，對洞口進行削整，先填塊石和碎石，后澆筑1.5倍洞徑深度混凝土，洞頂鋪粘土鋪蓋封堵。對水平溶洞則削整洞口，再用1.5倍洞徑長度的混凝土塞，混凝土洞塞與洞周接觸部分采用接觸灌漿進行堵塞。

4排澇工程設計

排澇泵站布置于本工程防護區(qū)北側(cè)1#防洪堤段內(nèi)側(cè)，左側(cè)緊鄰排澇閘。站址地面高程84～86m，地形平坦，工程地質(zhì)條件和排澇閘基本相同，場地覆蓋土層為紅粘土，褐黃色，可塑～硬塑狀態(tài)，稍濕，層厚約4m。下伏基巖為石炭系上統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r，弱風化，巖石堅硬。抽排設計標準為雨洪同期P=2%，設計抽排流量為3.3m3/s，泵站內(nèi)安裝4臺立式軸流泵，總裝機4×160kW。

4.1排澇泵站設計

泵站由進水渠、前池、安裝場、泵房、副廠房、出水管及出水池組成。4.1.1進水渠及前池。根據(jù)泵房機組布置，設有進水渠與電解鋁廠蓄水池相通，進口高程為83.20m，渠長197.058m，渠底寬12m，渠道邊坡1∶1，渠道縱坡為1/1000，渠道采用C20混凝土護底，邊坡采用M7.5漿砌石襯砌。泵站前池與排澇閘進口相連，前池尺寸（寬×長）為15m×38.23m，底板高程為82.0m，靠近排澇閘一側(cè)作為堤內(nèi)排水溝的沉沙池用，于泵站端部采用一道頂部高程為83.5m的混凝土坎進行隔斷。4.1.2泵房。泵房軸線與1#防洪堤段平行布置，泵房尺寸為（長×寬×高）為18.8m×11.0m×16.3m，其中主泵房長15.46m，安裝場布置在泵房右側(cè)，長3.24m，寬為7.86m。泵房內(nèi)設有一臺5t電動橋式起重機。4.1.3副廠房。副廠房布置在泵房的后側(cè)，尺寸為（長×寬×高）為22.80m×6.35m×6.05m，副廠房地面高程為88.8m。布置有高壓配電室、低壓配電室、值班室及交接班室。4.1.4出水管及出水池。泵站出水管采用單機單管形式。為減少與1#堤的交叉施工，保證防洪堤碾壓質(zhì)量，減少穿堤埋管造成的隱患，4條出水管出泵房后采用正虹吸方式越過1#堤，其出口位于1#防洪堤外側(cè)。管泵房處中心線高程為87.5m，虹吸式出水管中心線頂部高程為92.8m，管出口中心高程為84.5m。出水管采用鋼管，管徑為0.8m，壁厚10mm。單條管長約69m。在出水管彎管處均設有鎮(zhèn)墩，管底設有300mm厚的混凝土管座。出水池底板高程為83.9m，出水池尺寸為（長×寬）12.92m×5.0m，每個出水管管口設置一個消力墩，消力池出口設置消力坎，并與下游排水渠相連。4.1.5廠區(qū)布置。安裝間右端及副廠房右端設有回車場，回車場高程分別為86.5m、88.5m，通過進廠道路與電解鋁廠廠內(nèi)道路相連。

4.2排澇閘設計

排澇閘采用堤閘結合，設計標準為50年一遇洪水，設計流量為17.8m3/s[1，7]。為了減少與1#堤交叉施工的工程量以加快施工進度，排澇閘暗涵采用預制鋼筋混凝土排水管，管徑2.8m，相應排澇閘孔尺寸為2.8m×2.8m（寬×高）。

4.3南部排澇區(qū)連通渠的布置及設計

在本工程防洪保護區(qū)外的南～西南側(cè)區(qū)域，地勢是南高北低，天然排水由南往北經(jīng)防洪保護區(qū)內(nèi)流向龍降河。當本工程修建后，7#堤、4#堤及1#堤截斷了原天然排水通道，故需對該區(qū)域進行排水設計。由于防洪保護區(qū)外的南～西南側(cè)區(qū)域并不天然連通，因此需開挖兩條長分別為1.6km、250m的南部排澇區(qū)連通渠將南～西南側(cè)兩個排澇區(qū)連接，將南部排澇區(qū)的水引至6#堤外側(cè)洼地，再通過連通渠將水引至7#堤外側(cè)，最后通過排水暗管排至龍降河。整個南部排澇區(qū)的設計流量為5.5m3/s，連通渠縱坡采用1/2000，連通渠斷面底寬1m，邊坡為1∶1.25，渠深約1.5～2m，為無襯砌的土渠。

4.4排水暗管設計

排水暗管進口位于7#堤外側(cè)，由7#堤底進入防洪保護區(qū)，經(jīng)電解鋁廠蓄水池邊后從1#堤底出防洪保護區(qū)，出口位于1#堤外側(cè)。排水暗管按壓力管設計，采用溝埋式。兩管中心線間距為2m。排水暗管管座采用180°包裹混凝土管座，管上覆土夯實。

4.5堤內(nèi)排水溝設計

堤內(nèi)排水溝的布置采用支溝+干溝的組合方式，并盡量與防洪搶險道路排水溝結合以節(jié)省工程量。

4.6排水渠設計

排水渠為本工程防洪排澇區(qū)泄水總渠，位于1#堤北面，將排澇泵站、排澇閘及排水暗管的排水匯集后引至龍降河，排水渠由原有的排水溝挖深、拓寬擴建而成，排水渠總長約530m。排水渠設計流量為24m3/s，排水渠斷面為梯形，根據(jù)不同的渠段底寬為3～5m，渠深為2.5～3m，邊坡均采用1∶1.25，底坡為1/500。排水渠采用400mm厚漿砌石護面，并用M10水泥砂漿抹面。2009年3月，來賓市遷江華僑工業(yè)園防洪排澇一期工程開工建設，至2010年底，防洪堤堤身填筑、防洪堤基礎防滲帷幕、自排閘和排澇泵站已完工；2010年6月工業(yè)園遭遇洪水襲擊，泵站開機試運行，運行情況良好，防洪堤也在本次洪水中經(jīng)受了考驗。

5結語

綜上所述，遷江防洪排澇一期工程有如下特點：（1）通過新建1#～8#防洪土堤，對防護區(qū)南部山體的巖溶裂隙進行灌漿處理，將整個鋁廠防護區(qū)形成一個按50年一遇洪水標準設計，并考慮具備防御100年一遇洪水能力的封閉區(qū)域。2010年6月，防洪堤初建成即經(jīng)受了當?shù)丶s60年一遇洪水的考驗，保證了鋁廠的正常生產(chǎn)；（2）通過新建堤內(nèi)排水溝、堤外排水渠、排水暗管、排澇閘、排澇泵站，使鋁廠區(qū)達到了50年一遇的自排標準，雨洪同期P=2%的24h暴雨洪水的抽排標準，使鋁廠免遭內(nèi)澇的破壞。2010年6月，防洪堤初建成即經(jīng)受了當?shù)丶s60年一遇洪水的考驗，排澇泵站成功排除了防護區(qū)內(nèi)的內(nèi)澇積水，保障了鋁廠的正常生產(chǎn)；（3）由于8#防洪堤防洪缺口封堵后，已建的電解鋁廠220kV輸電線與8#堤交叉處電線至堤頂間的安全距離不滿足《110～500kV架空送電線路設計技術規(guī)程》（DL/T5092-1999）的要求，建議盡快對輸電線路進行改造施工，以使輸電線與防洪堤的安全距離滿足規(guī)范要求；（4）由于本工程修建后，7#堤、4#堤及1#堤截斷了原天然排水通道，且防洪保護區(qū)外的南～西南側(cè)區(qū)域并不天然連通，因此需開挖南部排澇區(qū)連通渠將南～西南側(cè)兩個排澇區(qū)連接，將南部排澇區(qū)的水引至6#堤外側(cè)洼地，再通過連通渠將水引至7#堤外側(cè)，最后通過排水暗管排至龍降河。建議盡快開工建設南部排澇區(qū)的排洪渠或采取土地整治以回填加高排洪；（5）工程所處位置地形、地貌起伏變化較大，降雨在此區(qū)域即形成坡面匯流，應派人經(jīng)常清理散落在排水溝（渠）的碴料或塌方，保持排水溝（渠）的整潔和暢通，確保電解鋁廠安全；（6）根據(jù)本工程處巖溶地區(qū)的特點，需加強運行期安全監(jiān)測，以便及時了解堤基礎封堵情況，防范于未然，發(fā)現(xiàn)問題及時上報并解決。

參考文獻

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作者:蒙世仟 單位:廣西水利電力勘測設計研究院