廣西樂業(yè)縣同樂鎮(zhèn)防洪排澇可行性方案比選研究

羅獻(xiàn)方

廣西水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院 530023

摘要：樂業(yè)縣同樂鎮(zhèn)羅妹洞及城區(qū)河道泄洪能力不足，洪澇災(zāi)害頻繁，給當(dāng)?shù)卦斐闪溯^大的經(jīng)濟(jì)損失。為保障國家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全，改善當(dāng)?shù)芈糜苇h(huán)境和促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，迫切需要結(jié)合本縣的縣城總體規(guī)劃實(shí)施縣城城區(qū)河道整治工程。本文主要從防洪排澇方面進(jìn)行分析，文章主要從樂業(yè)縣同樂鎮(zhèn)防洪排澇工程方案比選出發(fā)，并結(jié)合對環(huán)境的影響以及經(jīng)濟(jì)的角度進(jìn)行了可行性研究。

關(guān)鍵詞：防洪排澇；方案設(shè)計(jì)；可行性

1工程概況

1.1 工程背景

樂業(yè)縣城位于云貴高原南麓的同樂鎮(zhèn)，同樂鎮(zhèn)地勢東北高西南低，以石山為主。沿大利河和平寨河一帶為平原場地，建設(shè)區(qū)的地面大部分在935～990m（黃海高程）之間。城區(qū)周邊最高山頭高程為1070m，山體不完全風(fēng)化，多有裸石出露，城區(qū)周邊森林覆蓋率低，植被生長緩慢[1]。

樂業(yè)縣城同樂鎮(zhèn)是樂業(yè)縣政治、經(jīng)濟(jì)、文化、交通中心。根據(jù)《樂業(yè)縣城總體規(guī)劃（2008～2025年）》將樂業(yè)縣城性質(zhì)定位為縣域中心，以旅游服務(wù)業(yè)和原材料加工業(yè)為主導(dǎo)，具有地方特色的生態(tài)旅游山城。樂業(yè)縣經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)相對薄弱，通過建設(shè)排澇隧洞工程，提高防洪排澇能力，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供防洪安全保障，根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-94）樂業(yè)縣城防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為20年一遇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，樂業(yè)縣百朗河（百逢河）同樂鎮(zhèn)防洪排澇工程實(shí)施后，可保護(hù)城區(qū)一帶免遭免遭20年一遇最大24h暴雨洪水內(nèi)澇災(zāi)害。

1.2 工程方案設(shè)計(jì)背景

（1）地形、地質(zhì)條件

工程區(qū)山坡表層為第四系殘坡積層覆蓋，植被較多，多為雜樹，部分山坡為旱地、梯田，山間洼地主要是水田。工程區(qū)范圍內(nèi)主要出露石炭系下統(tǒng)大塘階（C1d）、二迭系下統(tǒng)棲霞階（P1q）、二迭系下統(tǒng)茅口階（P1m）、三迭系中統(tǒng)板納組中段（T2b2）、三迭系中統(tǒng)板納組上段（T2b3）、第四系殘坡積層（Qedl）、沖積層（Qal）和人工堆積層（Qcol）等地層。工程區(qū)地下水的埋藏條件及分布狀況受地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地形地貌的影響，地下水主要類型有：松散巖類孔隙潛水、基巖裂隙水及巖溶水。工程區(qū)位于灰?guī)r地區(qū)，存在工程地質(zhì)問題主要為巖溶塌陷、巖溶突水或涌泥和下游河岸坍塌等，修建時(shí)需要采取相應(yīng)的防護(hù)措施，確保隧洞施工和運(yùn)行安全。

（2）特征水位及水文

根據(jù)水文計(jì)算成果，城區(qū)治澇自排按20年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，羅妹洞洞前20年一遇洪峰流量為101m3/s，經(jīng)調(diào)洪計(jì)算，洞前最高洪水位為935.02m，羅妹洞最大下泄流量為70.4m3/s，排澇隧洞承擔(dān)的下泄流量為30.6m3/s。

樂業(yè)縣地處北回歸線以北，屬亞熱帶氣候，多年平均氣溫16.3℃，多年平均降雨量1370.6mm。城區(qū)多年平均風(fēng)速1.9m/s，最大風(fēng)速13.0 m/s。

2 方案的提出及研究

2.1 排澇隧洞線路方案的擬定

（1）排澇隧洞線路布置原則

工程所在地洪澇災(zāi)害以內(nèi)澇為主，工程主要目的是通過新建排澇隧洞，消除澇區(qū)內(nèi)的洪澇災(zāi)害。線路布置遵循以下原則：

① 滿足縣城總體規(guī)劃要求。

② 線路應(yīng)綜合考慮地形、地質(zhì)、水力學(xué)、施工、運(yùn)行及對周圍環(huán)境的影響等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定。

③ 洞線應(yīng)選在線路短、沿線地質(zhì)構(gòu)造簡單、巖體完整穩(wěn)定、上覆巖層厚度適中、水文地質(zhì)條件有利及施工方便的地區(qū)。

④ 洞線與巖層、構(gòu)造斷裂面及主要軟弱帶走向宜有較大的交角。

⑤ 選擇洞線時(shí)應(yīng)對不同洞段可能出現(xiàn)的局部不穩(wěn)定巖體進(jìn)行分析、預(yù)測，采取適宜的工程措施，保證隧洞圍巖穩(wěn)定。

⑥ 洞線在平面上宜布置為直線。如需要設(shè)置彎段時(shí)，彎曲半徑尚應(yīng)考慮施工方法和施工設(shè)備的要求。

⑦布置隧洞時(shí)應(yīng)考慮臨時(shí)占地、永久占地、植被破壞和恢復(fù)、施工污染、運(yùn)行期地下水位變化等對環(huán)境的影響和水土保持的要求。

⑧ 隧洞進(jìn)出口布置，應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件，使水流順暢，進(jìn)流均勻，出流平穩(wěn)，滿足使用功能和運(yùn)行安全的要求。

⑨ 進(jìn)、出口宜選在有基巖出露、地質(zhì)構(gòu)造簡單、巖體完整、風(fēng)化覆蓋層較淺、無順坡不利結(jié)構(gòu)、巖石新鮮完整的地區(qū)，避開不良地質(zhì)構(gòu)造（斷層、破碎帶）和容易發(fā)生崩塌、沖溝、危崖、滑坡的地區(qū)；進(jìn)、出口洞臉和兩側(cè)邊坡宜避免高邊坡開挖。

（2）隧洞洞向選擇

樂業(yè)縣城城區(qū)河流由城北大利河和城南平寨河組成，地勢北東高南西低，以石山為主，所在地海拔平均970m。天然形成的羅妹洞是縣城唯一的排水通道，大利河和平寨河匯合后通過羅妹洞經(jīng)地下流至百朗河，最終排入紅水河。由于羅妹洞排洪能力不足，造成城區(qū)內(nèi)澇經(jīng)常發(fā)生，需另外設(shè)置泄洪建筑物。

從樂業(yè)縣城區(qū)地形及水系分布情況來看，縣城的東南面的百逢河為明流河段，百逢河流入布柳河后直達(dá)紅水河，從羅妹洞附近往百逢河修建排澇隧洞，可減少城區(qū)內(nèi)澇和減輕羅妹洞的排洪壓力。本次設(shè)計(jì)考慮從羅妹洞附近往百逢河修建排澇隧洞，通過防洪與排澇工程，可確保樂業(yè)縣城區(qū)20年一遇洪水不成災(zāi)。

（3）隧洞洞線方案的提出

根據(jù)城區(qū)東面的地形、地址及河流走向，初步擬定隧洞進(jìn)口位于平寨河縣城汽車站附近，該段為石灰?guī)r，成洞條件好，圍巖穩(wěn)定。在進(jìn)口不變的情況下分別選取兩個(gè)排澇隧洞的出口進(jìn)行洞線比較。

①方案一：排澇隧洞進(jìn)口位于羅妹洞洞口附近平寨河縣城汽車站旁，出口位于東南面同樂鎮(zhèn)西鳳屯附近二級公路下面的西鳳溝，隧洞洞線長約2.2km。隧洞穿越碳酸巖山區(qū)和碎屑巖山區(qū)，海拔高程為880m～1200m，屬于低山～低中山地貌，其中隧洞進(jìn)口處為碳酸巖石峰，溶蝕侵蝕強(qiáng)烈，山上植被較少，露頭較好，自然山坡下部較陡甚至直立，山頂大部分呈平緩的圓錐狀；隧洞出口處為砂巖、泥巖組成的碎屑巖山區(qū)，屬構(gòu)造剝蝕地貌，低中山地形，山坡自然坡角為40°～50°，谷底及對岸公路邊坡被公路開挖棄渣覆蓋，成份主要為松散堆積砂泥巖塊石，隧洞出口山坡表層為第四系殘坡積層覆蓋，植被較多，多為雜樹或旱地、梯田，山間洼地主要是水田。

隧洞全線均位于地下水位線以下，地下水狀態(tài)以滴水、滲水為主，少量地段有線性流水；隧洞穿越兩條斷層，均屬于武稱～樂業(yè)壓扭性斷層，其中F1斷層位于隧洞樁號0+758～0+784m處，斷層破碎帶寬約26m，由硅化的角礫巖組成，并有方解石脈充填，為正斷層；F2斷層位于隧洞樁號1+782～1+812m處，斷層破碎帶寬約40m，上部風(fēng)化為斷層泥，下部為斷層角礫巖，為正斷層。

方案一隧洞洞身長2140m，其中Ⅲ類圍巖洞段長1360m，Ⅳ類圍巖洞段長514m，Ⅴ類圍巖洞段長266m。

②方案二：隧洞進(jìn)口位置與方案一相同，隧洞出口位于東面同樂鎮(zhèn)馬樂屯附近馬樂屯往縣城方向的第二條沖溝，隧洞全長2.95km。隧洞穿越碳酸巖山區(qū)和碎屑巖山區(qū)，海拔高程為880m～1200m，屬于低山～低中山地貌，其中隧洞進(jìn)口處為碳酸巖石峰，溶蝕侵蝕強(qiáng)烈，山上植被較少，露頭較好，自然山坡下部較陡甚至直立，山頂大部分呈平緩的圓錐狀；隧洞出口處為砂巖、泥巖組成的碎屑巖山區(qū)，屬構(gòu)造剝蝕地貌，低中山地形，山坡自然坡角為40°～50°，谷底出露基巖，山坡多為浮土覆蓋。

隧洞全線均位于地下水位線以下，地下水狀態(tài)以滴水、滲水為主，少量地段有線性流水；隧洞穿越兩條斷層，均屬于武稱～樂業(yè)壓扭性斷層，其中F1斷層位于隧洞樁號0+750～0+770m處，斷層破碎帶寬約20m，由硅化的角礫巖組成，并有方解石脈充填，為正斷層；F2斷層位于隧洞樁號1+600～1+640m處，斷層破碎帶寬約40m，上部風(fēng)化為斷層泥，下部為斷層角礫巖，為正斷層。

方案二隧洞洞身長2890m，其中Ⅲ類圍巖洞段長1710m，Ⅳ類圍巖洞段長1120m，Ⅴ類圍巖洞段長60m。

（4）隧洞洞線方案比選分析

從地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體風(fēng)化程度和水文地質(zhì)條件幾方面比較，方案一和方案二排澇隧洞工程地質(zhì)條件基本相同，二者位于圍巖工程地質(zhì)條件較好的灰?guī)r地段長度基本相等，方案一排澇隧洞總長2.2km，位于圍巖工程地質(zhì)條件較差的砂泥巖地段長度為390m；方案二排澇隧洞總長2.95km，位于圍巖工程地質(zhì)條件較差的砂泥巖地段長度為1280m，因此方案一排澇隧洞總的工程地質(zhì)條件明顯優(yōu)于方案二。

從環(huán)境影響方面進(jìn)行比較，從方案一隧洞出口位于凌樂二級公路旁，修建約500m的施工臨時(shí)道路即可到達(dá)洞口，臨時(shí)道路范圍是雜樹，征地難度不算太大。方案二需修建約3.4公里的臨時(shí)道路才能到達(dá)洞口，沿途地形較陡，且多數(shù)是旱地或水田，征地難度大，施工難度較高。由于地形復(fù)雜，棄渣場選擇較困難，方案一距離城區(qū)規(guī)劃的西鳳坳棄渣場才1km，不需要另外尋找棄渣場，方案二則需要另外征地棄渣和修建棄渣場施工道路。因此方案一優(yōu)于方案二。

從施工條件、施工風(fēng)險(xiǎn)度、運(yùn)行管理?xiàng)l件進(jìn)行比較，方案一與方案二條件相當(dāng)。

從施工工期和工程投資來說，方案一比方案二減少9個(gè)月時(shí)間和667萬元投資，方案一明顯優(yōu)于方案二。

表1 排澇隧洞兩個(gè)方案綜合比較表

序號 項(xiàng)目 方案一 方案二

1 地質(zhì)條件 洞身長2140m：Ⅲ類圍巖洞段長1360m，Ⅳ類圍巖洞段長514m，Ⅴ類圍巖洞段長266m；斷層破碎帶66m， 洞身長2890m：Ⅲ類圍巖洞段長1710m，Ⅳ類圍巖洞段長1120m，Ⅴ類圍巖洞段長60m；斷層破碎帶寬60m，

2 施工條件 隧洞開挖從進(jìn)口、出口同時(shí)進(jìn)洞，2個(gè)工作面平行作業(yè)，相向掘進(jìn)；開挖采用手風(fēng)鉆鉆孔爆破，全斷面開挖，新奧法施工；立爪裝巖機(jī)裝渣，農(nóng)用車運(yùn)輸出渣；長抽短吹式通風(fēng)方式；開挖排水溝、集水井，用水泵排出洞外；隧洞貫通后襯砌。 隧洞開挖從進(jìn)口、出口同時(shí)進(jìn)洞，2個(gè)工作面平行作業(yè)，相向掘進(jìn)；開挖采用手風(fēng)鉆鉆孔爆破，全斷面開挖，新奧法施工；立爪裝巖機(jī)裝渣，農(nóng)用車運(yùn)輸出渣；長抽短吹式通風(fēng)方式；開挖排水溝、集水井，用水泵排出洞外；隧洞貫通后襯砌。

3 施工風(fēng)險(xiǎn) 沿線地下水位高于洞頂，隧洞埋深較大，施工過程極有可能遭遇大規(guī)模突水、涌泥，排水搶險(xiǎn)困難，存在極大的施工風(fēng)險(xiǎn)。

4 運(yùn)行管理 隧洞進(jìn)口設(shè)閘門控制，洪水排泄采用自流方式，運(yùn)行管理簡易

5 對環(huán)境影響 修建約500m的施工臨時(shí)道路，施工臨時(shí)占地少，不需要另外尋找棄渣場，對施工區(qū)周邊環(huán)境的影響小。 修建約3.4公里的臨時(shí)道路，沿途地形陡，且多數(shù)是旱地或水田，征地難度大，施工難度高。施工臨時(shí)占地多，需要另外征地棄渣和修建棄渣場施工道路，對施工區(qū)周邊環(huán)境的影響大。

6 工期 28個(gè)月 37個(gè)月

7 建筑工程投資 1903.6萬元 2570.7萬元

（5）方案的確定

綜上所述，本次方案研究推薦方案一。即隧洞長2.2km，隧洞進(jìn)口位于平寨河縣城汽車站旁，隧洞出口位于西風(fēng)屯二級公路下面的西鳳溝。

2.2 排澇隧洞洞型方案的擬定

（1）洞型選擇原則

排澇隧洞洞型選擇主要遵循以下原則：

① 隧洞的橫斷面形狀應(yīng)根據(jù)隧洞的用途，水力學(xué)、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、襯砌工作條件以及地應(yīng)力情況、施工方法等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析確定。

② 有壓隧洞宜采用圓形斷面。在圍巖穩(wěn)定性較好，內(nèi)、外水壓力不大時(shí)，可采用便于施工的其他斷面形狀。

③ 無壓隧洞地質(zhì)條件較好時(shí)宜采用圓拱直墻式斷面，無壓隧洞地質(zhì)條件較差時(shí)，可選用圓形或馬蹄形斷面。

（2）洞型選擇

根據(jù)選定的洞線方案，對排澇隧洞的洞型進(jìn)行優(yōu)化比選。

排澇隧洞總長2.2km，Ⅲ類圍巖洞段長1360m，占洞身段的61.8%，工程地質(zhì)條件較好，隧洞中間段穿越兩條斷層，且均位于地下水位線下，工程地質(zhì)條件較差，圍巖類別為Ⅴ類，隧洞其他洞段圍巖類別為Ⅲ～Ⅳ類。

本工程排澇隧洞地質(zhì)條件基本良好，洞段的圍巖穩(wěn)定性較好、圍巖壓力也較小；另一方面排澇隧洞主要是在每年汛期排泄內(nèi)澇洪水，排洪持續(xù)時(shí)間較短，使用頻率不高，故排澇隧洞斷面可采用圓形斷面或城門洞形斷面。

圓形斷面襯砌結(jié)構(gòu)工作條件好，對地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，但從施工角度來看，城門洞形斷面比圓形斷面方便施工，本項(xiàng)目隧洞洞徑小，圓形斷面對施工運(yùn)輸有較大影響；從水力條件來看，無壓洞圓形斷面其涌浪、涌波、水面銜接等水力特性不如城門洞形斷面，城門洞形斷面洞內(nèi)水力條件容易滿足。

為加快施工進(jìn)度和施工運(yùn)輸，同時(shí)考慮本工程地質(zhì)條件較好，洞內(nèi)壓力較小，城門洞形斷面可滿足本工程要求，故隧洞洞型初步選定城門洞型（圓拱直墻式斷面）。

3 結(jié)論

本次工程最終選取洞線方案一，隧洞洞型初步選定城門洞型（圓拱直墻式斷面），在羅妹洞口附近按20年一遇的雨洪標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)一條通往東面同樂鎮(zhèn)馬樂屯附近的排澇隧洞，將城區(qū)洪水排入百逢河，避免洪水期因羅妹洞過水能力不足形成內(nèi)澇、淹沒城區(qū)，從根本上解決城區(qū)內(nèi)澇問題。工程建成后，產(chǎn)生了良好的社會效益，減免了該地區(qū)洪災(zāi)損失，保障了人民生命財(cái)產(chǎn)，并以此為契機(jī)促進(jìn)堤、路、園等城區(qū)基礎(chǔ)配套建設(shè)進(jìn)一步完善，使城區(qū)環(huán)境得到美化，改善人居環(huán)境，

從而進(jìn)一步促進(jìn)旅游、招商引商的發(fā)展?？傊瑯锋?zhèn)防洪排澇工程對保障人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，維護(hù)民族團(tuán)結(jié)和社會穩(wěn)定，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)快速發(fā)展，改善旅游環(huán)境具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]許自達(dá)，關(guān)業(yè)祥編著.洪澇災(zāi)害對策及其效益評估[M].河海大學(xué)出版社，2012.

[2]李家星，陳立德主編.水力學(xué)[M]. 河海大學(xué)出版社，2012.