新型防洪墙在城市防洪工程中的应用——以梧州市河东防洪堤为例.pdf

:/.:/第 卷 增 人民珠江 年 月 收稿日期:作者简介:林思()男硕士研究方向为水利信息化 :.新型防洪墙在城市防洪工程中的应用 以梧州市河东防洪堤为例林 思李睿菁焦新宸贾 杰(.中水珠江规划勘测设计有限公司广东 广州.珠江水利综合技术与网络信息中心广东 广州.广东珠荣工程设计有限公司广东 广州)摘要:随着生态水利建设的发展“以人为本人水和谐”的理念不断深入人心如何将城市防洪与人文景观建设相结合成为新的需求 传统的钢筋混凝土防洪墙结构型式单一简陋较大程度影响了城市滨水区空间景观设计为满足现代化城市防洪建设需要新型防洪墙应运而生 通过对几种不同类型防洪墙性能及优缺点分析对比结合梧州市河东防洪堤防洪墙加高建设实例比选出最优方案为同类城市防洪应急技术的应用提供参考关键词:新型防洪墙城市防洪河东防洪堤中图分类号:.文献标志码:文章编号:()传统的城市防洪设计理念与现代人文景观建设缺乏有机结合较大程度影响了城市滨水空间景观在满足防洪建设标准的基础上选择合适且美观的防洪墙形式改善美化城市景观环境是新时期城市防洪建设的焦点近年来扶壁式、空箱式、插板式、全景玻璃式、花岗岩式等新型防洪墙不断推陈出新其中移动式防洪墙更是得到了广泛应用 移动式防洪墙一般分为永久性和非永久性 种 永久性移动式防洪系统需安装好预埋件等设施同时确定设计防洪构件的运输路线及储存地点枯水期储藏接到预报后预警时间内完成墙体运输和安装非永久性的移动防洪系统则安装相对简便灵活一般用于紧急防洪任务主要依据来水情况临时安装 本文以梧州市河东防洪堤防洪墙加高建设为实例对 种不同类型的新型防洪墙性能及优缺点进行分析对比得出最优建设方案为同类城市防洪应急技术的应用提供参考 研究区概况梧州市城区河东堤达标加固工程是广西西江干流治理工程的子项目同时是国家重点推进的 项重大水利项目 项目位于梧州市河东区桂江东岸和西江北岸 起于桂江东岸龙母庙正门上游约.的桂林路半坡上(桩号为 .)于谭公庙下西江二路的岸坡顶终止(桩号为 .)堤线全长约.以桂江口位置(桩号为 .)作为防洪堤的分界点桂江段与西江段长度分别为 .、.工程按照 年一遇洪水标准设计在龙滩和大藤峡水库建成后堤库结合使梧州市防洪能力达到 年一遇堤防级别为 级河东防洪堤一期工程按 年一遇洪水标准进行建设于 年 月 日所有项目完工本次工程是对一期工程进行达标加固主要建设内容包括堤顶加高、堤基加固、岸坡防护以及堤防安全监测等 现状堤顶为通透式栏杆下部.为 混凝土栏板上部.为铸铁立柱及扶手型式见图 人民珠江 年增刊 图 现状堤顶防洪墙型式 种新型防洪墙特性分析本工程按照 年一遇洪水标准设防堤顶挡水高度需增加.综合考虑一期工程防洪墙结构型式、挡水和景观功能等因素通过实地调查研究拟定 种堤顶加高型式进行比选分别为:组装式金属挡板防洪墙、现状栏板 组装式金属挡板防洪墙、玻璃防洪墙、花岗岩防洪墙下文对 种型式进行具体对比分析.组装式金属挡板防洪墙组合式金属防洪挡板技术是通过拼装式的铝合金墙体与立柱达到抵御洪水的目的是一种能够在一定受限的工作面进行安装的防洪墙结构 该型式能够与现有堤防结合有效解决防洪高程不足、堤防高度与景观生态不协调等问题并能有效控制其占地面积 组装式防洪墙又名可拆装防洪墙在发生区域性洪水时在保护对象周边或沿河岸利用预先加工制造的标准部件快速组装形成连续不透水挡水结构发挥防洪墙的功能(图)该型式防洪墙在欧美部分工程得到推广应用在国内四川、长沙、新野等地均有类似产品的应用组合式金属防洪挡板结构稳固可拆卸使用灵活洪水期快速机动部署在保护区周边洪水期可安装在原墙顶栏杆内侧不需拆除原栏杆在非汛期可拆除储存不影响沿河景观和日常交通运输方便主要结构可灵活调运并可重复使用 该型式对接缝止水密封性要求较高运输安装拆卸需安排人力、物力在非汛期需安排仓库储存(约 )同时产品单价较高约 元/(挡水高.)其安装效果见图 图 组装式金属挡板防洪墙案例图 组装式金属挡板防洪墙效果.现状栏板 组装式金属挡板防洪墙该型式防洪墙考虑设计洪水位以下采用栏板挡水设计洪水位以上采用组装式金属挡板防洪墙挡水 在一般汛期及洪水标准较小的情况下无需安装金属挡板与现状外观没有差别在保证防洪的情况下并不影响堤顶通风及景观视野效果见图 在发生超标洪水时通过安装金属挡板保证防洪安全下部栏板可通过现状封堵改造满足挡水要求效果见图 该型式防洪墙造价相对较低约 元/设计洪水位以下采用固定式的现状栏板(钢筋混凝土结构)进行挡水更加安全、可靠、有保障由于金属挡板少其所需人力、物力较少(人 可运输并安装完全段堤防)所需仓储面积较少(约 )人民珠江 年增刊 由于金属挡板安装在现状栏杆外侧该型式施工难度较大且现状栏杆立柱间距不完全统一局部段有特殊段挡板的长度无法按标准化制作后期运行管理难度加大图 现状栏板 组装式金属挡板防洪墙效果(一般情况)图 现状栏板 组装式金属挡板防洪墙效果(超标洪水).玻璃防洪墙玻璃防洪墙为固定式结构不需每年拆装不遮挡视野具有景观效果多用于城市防洪堤建设 玻璃防洪墙采用高强度钢化夹胶玻璃三边采用机械零部件进行密封止水底部设置钢筋混凝土挡水墙垫座实例见图 玻璃防洪墙时尚美观在具有挡水效果的同时通透效果好对堤外景观遮挡小效果见图 该型式为固定结构不需每年拆装工程投资相对较低约 元/由于其挡水材料为玻璃耐久性及可靠性较差通风效果差防洪墙总高约.一定程度影响观景体验且现状栏杆需全部拆除造成巨大资源浪费图 玻璃防洪墙案例(上海外滩)图 玻璃防洪墙效果.花岗岩防洪墙花岗岩防洪墙即采用花岗岩等石材砌筑成防洪墙布置于堤顶临水侧可兼顾栏杆和防汛挡水的功能与环境景观相协调实例见图 图 花岗岩防洪墙案例人民珠江 年增刊 花岗岩防洪墙造价较低约 元/施工简便版面可雕刻各种图案装饰可融入当地文化特色结构一次安装到位运行维护方便效果见图 由于其结构笨重增加防洪墙顶部荷载需对防洪墙采取一定的加固措施加固难度较大同时该型式不具有通透性较大程度影响市民观景体验且现状栏杆需全部拆除造成巨大资源浪费 型式比选通过上述性能分析 种防洪墙型式各有利弊其优缺点汇总见表 图 花岗岩防洪墙效果表 种防洪墙型式对比分析方案优点缺点单价/(元)组装式金属挡板防洪墙.可拆卸使用灵活.安装在原墙顶栏杆内侧不需拆除原栏杆.非汛期可拆除储存不影响沿河景观.对接缝止水密封性要求较高.运输安装拆卸需安排人力、物力(人 可安装完全段堤防).在非汛期需安排仓库储存(约 )现状栏板 组装式金属挡板防洪墙.可拆卸使用灵活.安装在原墙顶栏杆外侧不需拆除原栏杆.非汛期可拆除储存不影响沿河景观.设计洪水位以下采用固定式的现状栏板(钢筋混凝土结构)进行挡水更加安全、可靠、有保障.对接缝止水密封性要求较高.运输安装拆卸需安排人力、物力(人 可安装完全段堤防).在非汛期需安排仓库储存(约 ).金属挡板安装在现状栏杆外侧施工难度较大.金属挡板安装需利用现状栏杆立柱立柱间距不统一可能导致每段挡板长度不一样增加运行管理难度 玻璃防洪墙.时尚美观在具有挡水效果的同时本身也是一道靓丽的风景线.通透效果好对堤外景观遮挡小.固定式结构不需每年拆装.挡水材料为玻璃耐久性及可靠性较差.通风效果差影响市民堤顶散步体验.现状栏杆翻新不久需全部拆除资源浪费 花岗岩防洪墙.施工简便版面可雕刻各种图案装饰增加亲民效果.结构一次安装到位运行维护方便.结构笨重增加防洪墙顶部荷载需对防洪墙采取一定的加固措施加固难度较大.不具有通透性极大影响市民散步体验.现状栏杆翻新不久需全部拆除资源浪费 综上所述现状栏板 组装式金属挡板防洪墙型式在设计洪水位以下采用现状钢筋混凝土栏板挡水可靠性高在一般汛期及洪水标准较小的情况下无需安装金属挡板与现状外观几乎没有差别在保证防洪的情况下并不影响堤顶通风及景观视野发生较大洪水时通过金属挡板安装可保证防洪安全 结合景观建设、施工难度、造价成本及资源节约等方面考虑本工程推荐采用该防洪墙型式局部人民珠江 年增刊 现状无栏板的堤段采用组装式金属挡板防洪墙型式 方案实施结合现状堤顶高程情况将下部混凝土栏板通透处采用 膨胀混凝土封堵局部栏板高度不足.处现浇混凝土加高至.利用改造后的混凝土栏板挡静水位栏板以上.采用可移动式防洪金属挡板 防洪金属挡板主要由铝合金立柱、铝合金挡板、不锈钢支撑等组成 采用不锈钢膨胀螺栓将立柱固定在现状栏杆立柱外侧将不锈钢支撑固定在现状混凝土栏板顶部外侧汛期高水位时将挡板插入立柱卡槽即可实施方案见图、图 堤顶加高立面()图 堤顶加高剖面()结论本文基于“以人为本人水和谐”的城市防洪建设新理念以梧州市河东防洪堤防洪墙加高建设为实例对组装式金属挡板防洪墙、现状栏板 组装式金属挡板防洪墙、玻璃防洪墙、花岗岩防洪墙 种不同类型的新型防洪墙性能及优缺点进行分析对比结果如下)从造价成本及资源节约角度考虑 组装式金属挡板防洪墙与现状栏板 组装式金属挡板防洪墙形式相近但前者造价更高玻璃防洪墙及花岗岩防洪墙造价相对较低但需对现状栏杆全部拆除造成较大的资源浪费)从景观建设及施工难度角度考虑 组装式金属挡板防洪墙与现状栏板 组装式金属挡板防洪墙型式可靠性高对现状外观及堤顶通风、景观视野影响小发生较大洪水时通过金属挡板安装可保证防洪安全璃防洪墙时尚美观无需每年拆装但耐久性及可靠性较差花岗岩防洪墙施工简便但结构笨重不具有通透性综合 种新型防洪墙性能及优缺点选取现状栏板 组装式金属挡板防洪墙型式(局部现状无栏板的堤段采用组装式金属挡板防洪墙型式为最优型式为同类城市防洪应急技术提供参考(下转第 页)人民珠江 年增刊 元高斯积分点的应力分布按照权函数插值计算得到路径上各点的应力状态并按照材料力学法进行路径积分获取截面内力)针对等效应力求解中 与 的确定可通过 获取上下游坝面距路径坝踵坝趾点最近的两个节点坐标并由这 个点构建平面求解平面法向量通过法向量面投影方式确定相应角度值)经过等效应力处理后坝体整体应力水平得到极大的改善应力峰值显著降低参考文献:傅作新钱向东.有限单元法在拱坝设计中的应用.河海大学学报():.李同春章杭惠.改进的拱坝等效应力分析方法.河海大学学报(自然科学版)():.杨强刘福深周维垣.基于直接内力法的拱坝建基面等效应力分析.水力发电学报():.邓宇轩李勇泉王均星等.会人溪砌石拱坝局部加固研究.水电能源科学():.梁建刘铨鸿张超等.基于 的混合线型拱坝等效应力计算.人民长江():.李斌李守义沙玉霞等.基于等效应力法的不同拱圈厚度拱坝承载力仿真分析.西北农林科技大学学报(自然科学版)():.朱伯芳高季章陈祖煜等.拱坝设计与研究.北京:中国水利水电出版社.李业盛赖国伟甘海阔.基于 的拱坝等效应力计算及图形显示.水力发电():.朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制.版.北京:中国水利水电出版社.(责任编辑:高天扬)(上接第 页)参考文献:扎西卓玛刘思齐.新型移动式防洪墙在防洪工程中的应用.内江科技():.倪立建林万青.轻型移动式防洪墙挡水试验及结构分析.浙江水利科技():.宋宁.基于城市地下空间出入口的移动式防洪墙.中国高新区():.王守明田静.移动式防洪墙预埋件安装施工技术研究.价值工程():.汪若晨毕秀霞.组合式金属防洪挡板在浙江余姚临时型防汛中的应用情况分析.中国水能及电气化():.(责任编辑:程 茜)