迁江华侨工业园防洪排涝一期工程设计

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[摘要]来宾市迁江华侨工业园防洪排涝一期工程由防洪工程、排涝工程和交通工程等组成，防护对象主要为电解铝厂及其配套项目。工程总体布置特点为围绕电解铝厂区呈不连续环状分布。论述了工业园防洪排涝工程的设计标准及防洪工程布置、帷幕灌浆布置、排涝工程设计和交通工程布置。

[关键词]防洪工程；排涝工程；帷幕灌浆；设计标准；迁江华侨工业园

1工程概况

广西来宾市迁江华侨工业园位于来宾市兴宾区迁江镇，总面积11.09km2，工业园以铝加工产业为核心。工业园成立、建设初期防洪标准较低，基本无防洪排涝能力，在红水河不顶托的情况下，龙降河发生20年一遇洪水就开始漫滩；或者红水河发生3～5年一遇洪水时，工业园亦会遭受洪水灾害。2008年位于工业园一期工程的电解铝项目开工建设，至2009年底已具备投产条件。根据工业区建设计划及要求，2010年以前完成核心产业（一期电解铝厂工程）建设，投资额度达到43.3亿元，2009年10月进行试车投产。为了保障铝厂生产安全，来宾市政府决定2009年3月10日进行铝厂防洪堤建设，并要求2010年汛前达到挡洪面貌。来宾市迁江华侨工业园防洪排涝一期工程防护对象主要为电解铝厂及其配套项目，铝厂属特大型企业（年产电解铝25万t），来宾市迁江华侨工业园一期工程防洪标准按50年一遇设防，远期按100年一遇洪水标准设防。即电解铝厂防洪堤近期按50年一遇洪水标准建设，加高后可以抵御100年洪水[1]。堤防级别为2级。由于本工程排涝闸建在防洪堤上，因此本工程排涝闸的级别为2级。排涝泵站的总装机流量为3.3m3/s，总装机容量为4×160kW，泵站规模为小（1）型，泵站等别为Ⅳ等，泵站永久性建筑物级别为4级[1,2]。

2工程总布置

整个工程由防洪工程、排涝工程及交通工程3部分组成。工程总布置根据地形地貌、地质条件及建筑物的功能要求等进行。本工程的总体布置特点为工程区绕电解铝厂区呈不连续环状分布。（1）防洪工程由1#～8#堤共8个防洪堤段，总长2576m，南部山体帷幕灌浆工程及溶洞封堵等工程组成；（2）排涝工程由排涝闸、排涝泵站、排水暗管及堤内排水沟、堤外排水渠和南部排涝区连通渠组成；（3）交通工程由连接各堤段的防洪抢险道路及排涝泵站进厂公路等组成。1#防洪堤布置防洪区的西北侧，2#防洪堤位于防洪区的东侧，3#、4#防洪堤位于防洪区的东南侧，5#、6#防洪堤布置于防洪区的西南侧，7#、8#防洪堤则位于防洪区的西侧；排涝闸布置在1#防洪堤上，排涝泵站布置在1#防洪堤内侧，位于排涝闸的右侧。排水暗管布置在防洪区的西侧，排水暗管进口设在7#防洪堤外侧，排水暗管穿越7#堤后进入防洪区经电解铝厂蓄水池旁从1#防洪堤底出防洪区汇入排水总渠。防洪抢险道路是根据防洪抢险、工程管理和防洪堤布置以及南部山体帷幕灌浆要求，分7段沿保护区周围布设。

3防洪工程设计

3.1防洪堤的堤顶高程原则[1]

（1）一期工程按50年一遇洪水标准设计，堤顶高程考虑足够安全超高；（2）根据工业区具体布置情况，一期防洪堤应具备防御100年一遇洪水能力，即堤顶具备100年一遇洪水不越浪，采用增加防浪墙等非填筑措施后可使防洪堤具备抵御100年一遇洪水能力[1，3，4]。各堤段按50年一遇洪水位89.53m设防，100年一遇洪水位91.8m不越浪。

3.2防洪堤设计

3.2.1防洪堤布置。工程区位于峰林平原、岩溶谷地内，平原或谷地地面高程85～86m，地形平坦，灰岩山体顶高程一般130～165m，山体坡脚自然坡度20°～30°，以上山体自然边坡一般为50°～60°。场地内主要地层为第四系、二迭系及石炭系等。根据电解铝厂及配套工程的厂区布置及周边的地形地貌情况进行堤线布置。为充分利用防护区周边的石山丘、土坡地等天然的挡水作用，减少防洪堤长度，防洪堤沿防护区周边的石山丘及土坡地间布置，分别由1#～8#堤共8个堤段组成，总长2576m。在电解铝厂区入口处，有已建成的进厂公路经过，路面高程约90.2m，低于100年一遇洪水位91.8m，如在此处设防洪堤，则进厂公路需从堤顶越过，这将对电解铝厂原料、铝产品的运输产生极大的不便。考虑到发生50年一遇洪水时，洪水位为89.53m，仍低于进厂公路路面，而当发生100年一遇洪水时，洪水位为91.8m，则高于进厂公路路面，临时挡水深度仅为1.6m，因此在2#堤线布置时，考虑在铝厂入口处留一段约35m的缺口，维持原进厂道路，方便电解铝厂原材料和成品的道路；而每年汛前准备足量的粘土麻包，作为紧急封堵缺口用，确保防洪保护区的防洪的安全。3.2.2防洪堤断面设计。基于防洪抢险考虑，满足防洪抢险要求，根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）规定2级堤防堤顶宽度不宜小于6m。因此防洪堤顶宽度取6m。并考虑到防洪堤维修的需要，堤顶设混凝土路面[1]。考虑到本工程防洪堤最大堤高约10.5m，并经稳定计算后确定本阶段防洪堤设计边坡1∶2.5；由于本工程防洪堤是处于淹没区而非河岸，堤的迎水面基本上不受河道水流冲刷，故内外坡面均采用草皮护坡，可较好配合工业园区的生态环境、景观绿化；内堤坡坡脚为防止渗透破坏采用厚500mm干砌石护脚及厚300mm的反滤层进行保护，外堤坡坡脚为防止牲畜践踏破坏及便于管理采用厚500mm的干砌石护脚。根据防洪抢险交通需要其中1#、2#、6#、7#于防洪堤中部设有上堤道路，路基宽4.5m，坡度为8%，与防洪抢险道路相连接形成完整的交通道路系统。3.2.3堤基防渗处理。为确保堤段土基和两岸堤肩防渗，在堤底轴线设置宽2m、深2.5m防渗粘土齿墙，防渗粘土齿墙土料及填筑要求与防洪堤工程一致，并根据防洪堤工业区外部洪水可能通过溶蚀裂隙渗进防护区内，因此还对防洪堤基础及堤肩进行防渗帷幕灌浆处理，堤基础及堤肩防渗帷幕灌浆沿堤基布置两排，排距1.2m，孔距为2m，灌浆范围根据地质专业建议，堤基帷幕灌浆灌至10Lu线以下3～5m，左右堤肩帷幕范围深入山体20m，防渗下限与堤基防渗下限一致，灌浆深度大部分在20m左右，局部达40m[4-6]。

3.3南部山体岩溶裂隙处理

地质勘察表明，防护区南部横山一带（即2#～5#防洪堤之间山体）山脚，溶洞及岩溶裂隙发育，因此需对南部山体山脚的岩溶裂隙进行防渗帷幕或封堵。帷幕灌浆沿2#～5#防洪堤之间，帷幕灌浆沿防洪抢险道路布置，双排布置，排距1.2m，孔距2m，帷幕顶高程约92m，下限高程为地表以下10～20m。对防洪山体95m高程以下出露的垂直溶洞，对洞口进行削整，先填块石和碎石，后浇筑1.5倍洞径深度混凝土，洞顶铺粘土铺盖封堵。对水平溶洞则削整洞口，再用1.5倍洞径长度的混凝土塞，混凝土洞塞与洞周接触部分采用接触灌浆进行堵塞。

4排涝工程设计

排涝泵站布置于本工程防护区北侧1#防洪堤段内侧，左侧紧邻排涝闸。站址地面高程84～86m，地形平坦，工程地质条件和排涝闸基本相同，场地覆盖土层为红粘土，褐黄色，可塑～硬塑状态，稍湿，层厚约4m。下伏基岩为石炭系上统白云质灰岩，弱风化，岩石坚硬。抽排设计标准为雨洪同期P=2%，设计抽排流量为3.3m3/s，泵站内安装4台立式轴流泵，总装机4×160kW。

4.1排涝泵站设计

泵站由进水渠、前池、安装场、泵房、副厂房、出水管及出水池组成。4.1.1进水渠及前池。根据泵房机组布置，设有进水渠与电解铝厂蓄水池相通，进口高程为83.20m，渠长197.058m，渠底宽12m，渠道边坡1∶1，渠道纵坡为1/1000，渠道采用C20混凝土护底，边坡采用M7.5浆砌石衬砌。泵站前池与排涝闸进口相连，前池尺寸（宽×长）为15m×38.23m，底板高程为82.0m，靠近排涝闸一侧作为堤内排水沟的沉沙池用，于泵站端部采用一道顶部高程为83.5m的混凝土坎进行隔断。4.1.2泵房。泵房轴线与1#防洪堤段平行布置，泵房尺寸为（长×宽×高）为18.8m×11.0m×16.3m，其中主泵房长15.46m，安装场布置在泵房右侧，长3.24m，宽为7.86m。泵房内设有一台5t电动桥式起重机。4.1.3副厂房。副厂房布置在泵房的后侧，尺寸为（长×宽×高）为22.80m×6.35m×6.05m，副厂房地面高程为88.8m。布置有高压配电室、低压配电室、值班室及交接班室。4.1.4出水管及出水池。泵站出水管采用单机单管形式。为减少与1#堤的交叉施工，保证防洪堤碾压质量，减少穿堤埋管造成的隐患，4条出水管出泵房后采用正虹吸方式越过1#堤，其出口位于1#防洪堤外侧。管泵房处中心线高程为87.5m，虹吸式出水管中心线顶部高程为92.8m，管出口中心高程为84.5m。出水管采用钢管，管径为0.8m，壁厚10mm。单条管长约69m。在出水管弯管处均设有镇墩，管底设有300mm厚的混凝土管座。出水池底板高程为83.9m，出水池尺寸为（长×宽）12.92m×5.0m，每个出水管管口设置一个消力墩，消力池出口设置消力坎，并与下游排水渠相连。4.1.5厂区布置。安装间右端及副厂房右端设有回车场，回车场高程分别为86.5m、88.5m，通过进厂道路与电解铝厂厂内道路相连。

4.2排涝闸设计

排涝闸采用堤闸结合，设计标准为50年一遇洪水，设计流量为17.8m3/s[1，7]。为了减少与1#堤交叉施工的工程量以加快施工进度，排涝闸暗涵采用预制钢筋混凝土排水管，管径2.8m，相应排涝闸孔尺寸为2.8m×2.8m（宽×高）。

4.3南部排涝区连通渠的布置及设计

在本工程防洪保护区外的南～西南侧区域，地势是南高北低，天然排水由南往北经防洪保护区内流向龙降河。当本工程修建后，7#堤、4#堤及1#堤截断了原天然排水通道，故需对该区域进行排水设计。由于防洪保护区外的南～西南侧区域并不天然连通，因此需开挖两条长分别为1.6km、250m的南部排涝区连通渠将南～西南侧两个排涝区连接，将南部排涝区的水引至6#堤外侧洼地，再通过连通渠将水引至7#堤外侧，最后通过排水暗管排至龙降河。整个南部排涝区的设计流量为5.5m3/s，连通渠纵坡采用1/2000，连通渠断面底宽1m，边坡为1∶1.25，渠深约1.5～2m，为无衬砌的土渠。

4.4排水暗管设计

排水暗管进口位于7#堤外侧，由7#堤底进入防洪保护区，经电解铝厂蓄水池边后从1#堤底出防洪保护区，出口位于1#堤外侧。排水暗管按压力管设计，采用沟埋式。两管中心线间距为2m。排水暗管管座采用180°包裹混凝土管座，管上覆土夯实。

4.5堤内排水沟设计

堤内排水沟的布置采用支沟+干沟的组合方式，并尽量与防洪抢险道路排水沟结合以节省工程量。

4.6排水渠设计

排水渠为本工程防洪排涝区泄水总渠，位于1#堤北面，将排涝泵站、排涝闸及排水暗管的排水汇集后引至龙降河，排水渠由原有的排水沟挖深、拓宽扩建而成，排水渠总长约530m。排水渠设计流量为24m3/s，排水渠断面为梯形，根据不同的渠段底宽为3～5m，渠深为2.5～3m，边坡均采用1∶1.25，底坡为1/500。排水渠采用400mm厚浆砌石护面，并用M10水泥砂浆抹面。2009年3月，来宾市迁江华侨工业园防洪排涝一期工程开工建设，至2010年底，防洪堤堤身填筑、防洪堤基础防渗帷幕、自排闸和排涝泵站已完工；2010年6月工业园遭遇洪水袭击，泵站开机试运行，运行情况良好，防洪堤也在本次洪水中经受了考验。

5结语

综上所述，迁江防洪排涝一期工程有如下特点：（1）通过新建1#～8#防洪土堤，对防护区南部山体的岩溶裂隙进行灌浆处理，将整个铝厂防护区形成一个按50年一遇洪水标准设计，并考虑具备防御100年一遇洪水能力的封闭区域。2010年6月，防洪堤初建成即经受了当地约60年一遇洪水的考验，保证了铝厂的正常生产；（2）通过新建堤内排水沟、堤外排水渠、排水暗管、排涝闸、排涝泵站，使铝厂区达到了50年一遇的自排标准，雨洪同期P=2%的24h暴雨洪水的抽排标准，使铝厂免遭内涝的破坏。2010年6月，防洪堤初建成即经受了当地约60年一遇洪水的考验，排涝泵站成功排除了防护区内的内涝积水，保障了铝厂的正常生产；（3）由于8#防洪堤防洪缺口封堵后，已建的电解铝厂220kV输电线与8#堤交叉处电线至堤顶间的安全距离不满足《110～500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T5092-1999）的要求，建议尽快对输电线路进行改造施工，以使输电线与防洪堤的安全距离满足规范要求；（4）由于本工程修建后，7#堤、4#堤及1#堤截断了原天然排水通道，且防洪保护区外的南～西南侧区域并不天然连通，因此需开挖南部排涝区连通渠将南～西南侧两个排涝区连接，将南部排涝区的水引至6#堤外侧洼地，再通过连通渠将水引至7#堤外侧，最后通过排水暗管排至龙降河。建议尽快开工建设南部排涝区的排洪渠或采取土地整治以回填加高排洪；（5）工程所处位置地形、地貌起伏变化较大，降雨在此区域即形成坡面汇流，应派人经常清理散落在排水沟（渠）的碴料或塌方，保持排水沟（渠）的整洁和畅通，确保电解铝厂安全；（6）根据本工程处岩溶地区的特点，需加强运行期安全监测，以便及时了解堤基础封堵情况，防范于未然，发现问题及时上报并解决。

参考文献

[1]GB50286-98，堤防工程设计规范[S].

[2]GB50265-2010，泵站设计规范[S].

[3]SL191-2008，水工混凝土结构设计规范[S].

[4]SK274-2001，碾压式土石坝设计规范[S].

[5]SD266-88，土坝坝体灌浆技术规范[S].

[6]SL62-94，水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].

[7]SL265-2001，水闸设计规范[S].

作者:蒙世仟 单位:广西水利电力勘测设计研究院