廣西樂業縣同樂鎮防洪排澇可行性方案比選研究

羅獻方

廣西水利電力勘測設計研究院 530023

摘要：樂業縣同樂鎮羅妹洞及城區河道泄洪能力不足，洪澇災害頻繁，給當地造成了較大的經濟損失。為保障國家和人民生命財產安全，改善當地旅游環境和促進社會經濟的發展，迫切需要結合本縣的縣城總體規劃實施縣城城區河道整治工程。本文主要從防洪排澇方面進行分析，文章主要從樂業縣同樂鎮防洪排澇工程方案比選出發，并結合對環境的影響以及經濟的角度進行了可行性研究。

關鍵詞：防洪排澇；方案設計；可行性

1工程概況

1.1 工程背景

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

樂業縣城同樂鎮是樂業縣政治、經濟、文化、交通中心。根據《樂業縣城總體規劃（2008～2025年）》將樂業縣城性質定位為縣域中心，以旅游服務業和原材料加工業為主導，具有地方特色的生態旅游山城。樂業縣經濟基礎相對薄弱，通過建設排澇隧洞工程，提高防洪排澇能力，為經濟社會發展提供防洪安全保障，根據《防洪標準》（GB 50201-94）樂業縣城防洪標準應為20年一遇標準設防，樂業縣百朗河（百逢河）同樂鎮防洪排澇工程實施后，可保護城區一帶免遭免遭20年一遇最大24h暴雨洪水內澇災害。

1.2 工程方案設計背景

（1）地形、地質條件

工程區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。工程區范圍內主要出露石炭系下統大塘階（C1d）、二迭系下統棲霞階（P1q）、二迭系下統茅口階（P1m）、三迭系中統板納組中段（T2b2）、三迭系中統板納組上段（T2b3）、第四系殘坡積層（Qedl）、沖積層（Qal）和人工堆積層（Qcol）等地層。工程區地下水的埋藏條件及分布狀況受地質構造、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。工程區位于灰巖地區，存在工程地質問題主要為巖溶塌陷、巖溶突水或涌泥和下游河岸坍塌等，修建時需要采取相應的防護措施，確保隧洞施工和運行安全。

（2）特征水位及水文

根據水文計算成果，城區治澇自排按20年一遇的洪水標準設計，羅妹洞洞前20年一遇洪峰流量為101m3/s，經調洪計算，洞前最高洪水位為935.02m，羅妹洞最大下泄流量為70.4m3/s，排澇隧洞承擔的下泄流量為30.6m3/s。

樂業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。城區多年平均風速1.9m/s，最大風速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

工程所在地洪澇災害以內澇為主，工程主要目的是通過新建排澇隧洞，消除澇區內的洪澇災害。線路布置遵循以下原則：

① 滿足縣城總體規劃要求。

② 線路應綜合考慮地形、地質、水力學、施工、運行及對周圍環境的影響等因素，通過技術經濟比較選定。

③ 洞線應選在線路短、沿線地質構造簡單、巖體完整穩定、上覆巖層厚度適中、水文地質條件有利及施工方便的地區。

④ 洞線與巖層、構造斷裂面及主要軟弱帶走向宜有較大的交角。

⑤ 選擇洞線時應對不同洞段可能出現的局部不穩定巖體進行分析、預測，采取適宜的工程措施，保證隧洞圍巖穩定。

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

⑦布置隧洞時應考慮臨時占地、永久占地、植被破壞和恢復、施工污染、運行期地下水位變化等對環境的影響和水土保持的要求。

⑧ 隧洞進出口布置，應根據地形地質條件，使水流順暢，進流均勻，出流平穩，滿足使用功能和運行安全的要求。

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

（2）隧洞洞向選擇

樂業縣城城區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，造成城區內澇經常發生，需另外設置泄洪建筑物。

從樂業縣城區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紅水河，從羅妹洞附近往百逢河修建排澇隧洞，可減少城區內澇和減輕羅妹洞的排洪壓力。本次設計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，可確保樂業縣城區20年一遇洪水不成災。

（3）隧洞洞線方案的提出

根據城區東面的地形、地址及河流走向，初步擬定隧洞進口位于平寨河縣城汽車站附近，該段為石灰巖，成洞條件好，圍巖穩定。在進口不變的情況下分別選取兩個排澇隧洞的出口進行洞線比較。

①方案一：排澇隧洞進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和碎屑巖山區，海拔高程為880m～1200m，屬于低山～低中山地貌，其中隧洞進口處為碳酸巖石峰，溶蝕侵蝕強烈，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，屬構造剝蝕地貌，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：隧洞進口位置與方案一相同，隧洞出口位于東面同樂鎮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和碎屑巖山區，海拔高程為880m～1200m，屬于低山～低中山地貌，其中隧洞進口處為碳酸巖石峰，溶蝕侵蝕強烈，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，屬構造剝蝕地貌，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、地質構造、巖體風化程度和水文地質條件幾方面比較，方案一和方案二排澇隧洞工程地質條件基本相同，二者位于圍巖工程地質條件較好的灰巖地段長度基本相等，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條件明顯優于方案二。

從環境影響方面進行比較，從方案一隧洞出口位于凌樂二級公路旁，修建約500m的施工臨時道路即可到達洞口，臨時道路范圍是雜樹，征地難度不算太大。方案二需修建約3.4公里的臨時道路才能到達洞口，沿途地形較陡，且多數是旱地或水田，征地難度大，施工難度較高。由于地形復雜，棄渣場選擇較困難，方案一距離城區規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。因此方案一優于方案二。

從施工條件、施工風險度、運行管理條件進行比較，方案一與方案二條件相當。

從施工工期和工程投資來說，方案一比方案二減少9個月時間和667萬元投資，方案一明顯優于方案二。

表1 排澇隧洞兩個方案綜合比較表

序號 項目 方案一 方案二

1 地質條件 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 隧洞開挖從進口、出口同時進洞，2個工作面平行作業，相向掘進；開挖采用手風鉆鉆孔爆破，全斷面開挖，新奧法施工；立爪裝巖機裝渣，農用車運輸出渣；長抽短吹式通風方式；開挖排水溝、集水井，用水泵排出洞外；隧洞貫通后襯砌。 隧洞開挖從進口、出口同時進洞，2個工作面平行作業，相向掘進；開挖采用手風鉆鉆孔爆破，全斷面開挖，新奧法施工；立爪裝巖機裝渣，農用車運輸出渣；長抽短吹式通風方式；開挖排水溝、集水井，用水泵排出洞外；隧洞貫通后襯砌。

3 施工風險 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模突水、涌泥，排水搶險困難，存在極大的施工風險。

4 運行管理 隧洞進口設閘門控制，洪水排泄采用自流方式，運行管理簡易

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

6 工期 28個月 37個月

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，隧洞進口位于平寨河縣城汽車站旁，隧洞出口位于西風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根據隧洞的用途，水力學、工程地質與水文地質、襯砌工作條件以及地應力情況、施工方法等因素，通過技術經濟分析確定。

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

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

（2）洞型選擇

根據選定的洞線方案，對排澇隧洞的洞型進行優化比選。

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條件基本良好，洞段的圍巖穩定性較好、圍巖壓力也較??；另一方面排澇隧洞主要是在每年汛期排泄內澇洪水，排洪持續時間較短，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。

圓形斷面襯砌結構工作條件好，對地質條件適應性強，但從施工角度來看，城門洞形斷面比圓形斷面方便施工，本項目隧洞洞徑小，圓形斷面對施工運輸有較大影響；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，城門洞形斷面洞內水力條件容易滿足。

為加快施工進度和施工運輸，同時考慮本工程地質條件較好，洞內壓力較小，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年一遇的雨洪標準建設一條通往東面同樂鎮馬樂屯附近的排澇隧洞，將城區洪水排入百逢河，避免洪水期因羅妹洞過水能力不足形成內澇、淹沒城區，從根本上解決城區內澇問題。工程建成后，產生了良好的社會效益，減免了該地區洪災損失，保障了人民生命財產，并以此為契機促進堤、路、園等城區基礎配套建設進一步完善，使城區環境得到美化，改善人居環境，

從而進一步促進旅游、招商引商的發展?？傊?，同樂鎮防洪排澇工程對保障人民群眾的生命和財產安全，維護民族團結和社會穩定，促進當地社會經濟快速發展，改善旅游環境具有重要意義。

參考文獻：

[1]許自達，關業祥編著.洪澇災害對策及其效益評估[M].河海大學出版社，2012.

[2]李家星，陳立德主編.水力學[M]. 河海大學出版社，2012.