吉安市城市防洪工程敦厚堤除险加固设计分析
时间：2023-06-17 15:55:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
余风华
(吉安县财政投资项目服务中心，江西 吉安 343100)
吉安市城市防洪工程敦厚堤位于泸水出口段左岸及禾水、泸水汇合口下段左岸，堤线总长10.93km。
敦厚堤属吉安市城市防洪工程一部分，位于吉安县(吉安市河南片区)，现状堤防起于渡头村，沿禾水河下游右岸延伸至肖家闸止，全长4.0km，未形成封闭防洪圈。敦厚堤现状防洪标准为5～10a一遇，堤身低矮、单薄，回填土主要从堤内、堤外的地表浅层土挖取，主要为黏性土，堤身填筑质量较好，防渗效果总体较好。堤基为细砂，砂卵石，存在渗漏通道，堤防目前存在堤基渗漏、局部河段岸坡崩塌、迎水坡风浪冲刷等险情。
在近年洪水中又暴露出的各类险工险段，主要表现在圩堤局部堤段堤身断面达不到设计要求，现有堤防断面不能满足抗风浪水流冲刷的要求，建筑物老化等问题，严重影响大堤的防洪安全，遇到十年一遇标准以上的洪水，险象环生，多次发生险情，给防汛工作带来极大困难和给当地经济造成重大损失。且现状堤防只有3.9km，未形成防洪封闭圈，禾埠村等大量房屋未设防。
经现场调查，本次设计范围内圩堤仍有堤基渗漏险段2 处，长0.61km；
迎流顶冲险段3处，长2.6km无硬护坡，塌岸险段4处，长2.3km 需要进行护岸治理；
现状堤防未形成防洪封闭圈，还需新建5.6km堤防形成封闭圈。
2.1 堤线布置
要形成完整防洪封闭圈，本次敦厚堤除险加固包括加固现状堤段(桩号0+000～3+900)及新建堤段(桩号3+900～9+500)。加固堤防段堤线布置方案仍维持现状不变，在现有堤段基础上进行除险加固[1]。
新建堤防段(桩号3+900～9+500)主要制约堤线布置点为禾埠村段(桩号4+650～5+100)，此处房屋密集，河道断面相对较窄。根据水文计算成果，此处堤距最小断面需保证300m，根据新建堤段轴线布置原则，为使征地拆迁量最小且保护面积最大，本次设计堤轴线在禾埠村段(桩号4+650～5+100)离河岸边线约35m，其余堤段现状为农田，不受房屋拆迁面积受限，基本以顺直堤线及满足最小堤距控制。
2.2 土堤加高培厚
本次设计堤防加固桩号0+000～3+900，长3.9km，新建堤防桩号3+900～9+500，长5.6km。设计断面为堤顶宽6.0 m，临水坡、背水坡均为1∶3.0，堤顶超高1.5m，另设5.0m宽的混凝土防汛公路。
敦厚堤桩号0+000～3+900现状堤身高度3.1～5.7m，堤顶宽3.1～5.1m，内外坡比1∶1.6～1∶2.5，堤顶高程56.64～53.75m。新建堤防现状地面高程为47.01～52.01m。
敦厚堤兴建时，由于受当时技术、经济条件限制，堤身施工质量较差，堤身断面不满足规范要求。本次设计堤段堤顶现状高程均未达到设计堤顶高程，迎水坡基本不满足要求，背水坡除局部堤段边坡较缓外，基本不满足设计要求。堤段断面不达标的原因是当初工程建设时，群众挑土上堤，没有施工碾压设备，堤身碾压密实度不够，经多年运行，堤身存在沉降问题，经雨水冲刷，堤顶、堤坡高低不平。
根据本次设计堤段大堤现状情况，加固堤防堤轴线维持现状堤轴线不变，对堤身低矮单薄的现状堤身进行加高培厚处理，新建堤防为沿禾水右岸布置。
2.3 护坡固岸
敦厚堤部分河段外滩相对较窄，水流直冲堤身，存在崩岸塌坡险情，汛期河面宽阔，风浪大，吹程远，风浪对堤坡毁坏严重，造成堤坡滑坡，局部堤段出现坡脚被水流淘蚀现象。
本次设计范围内堤身都没有硬护坡，桩号0+400～1+100、2+800～3+900、6+700～7+500等3段堤段现状为草皮护坡，堤身受风浪、水流、雨淋破坏较为严重，不能满足抗风浪水流冲刷要求，设计在临水坡采用硬护坡，结合城市景观要求，本次设计采用预制混凝土生态护坡结构形式，护坡长度2.6km，其余堤段采用草皮护坡。
设计拟对现状河段水下陡岸采取抛石固岸结合干砌石护岸进行处理，水下部位进行抛石，水上部位为干砌石护岸，设计抛石固岸堤段桩0+975～1+075、4+625～4+725 等2 段总长0.325km。设计干砌石护岸桩号0+400～1+100、3+400～3+900、5+100～5+700、7+000～7+500等4段总长2.3km。
预制混凝土生态护坡厚度为10cm，下设土工布，干砌石厚40cm，下设砂砾石垫层，厚10cm。
2.4 堤身堤基防渗处理
敦厚堤堤身填土主要取自堤内外两侧地表土，主要为黏土、壤土，透水性较弱，防渗性较强，填筑质量较好。
敦厚堤历年加固过程中，对部分堤基渗漏险段进行了处理，但险情和隐患没有根除，根据险情情况调查，本次设计范围内存在圩堤堤基渗漏险段2处，桩号为0+860～0+950、1+260～1+780，共长0.61km。为保证堤基的渗透稳定，防止堤基条件进一步恶化，需对长险情堤基进行处理。针对堤基险情，根据地形地质条件，结合当地抢险除险的实践和经验，经分析，采用堤内填塘的处理方法，为保证效果，结合地形及坑塘情况，对0+700～0+970、1+260～1+950 段进行填塘固基处理[2]。
3.1 堤身设计标准断面
经计算，堤身设计断面为：堤顶安全超高值为1.5m，堤顶宽6.0m，并设5.0m宽的混凝土防汛公路。迎水坡与背水坡坡度均为1∶3.0。
据实测，敦厚堤桩号0+000～3+900 现状堤身高度3.1～4.6m，堤顶宽3.1～5.1m，内外坡1∶1.6～1∶2.5，堤顶高程56.64～53.75m，新建堤防段现状地面高程47.01～52.01m。
经实测断面资料与设计断面资料对比分析，现状堤身断面达不到设计要求。
3.2 堤身稳定分析
3.2.1 渗流及稳定分析
根据堤身土方填筑情况，设计选取桩号1+500、7+695 典型断面进行渗流计算与分析。典型断面按临水侧设计洪水位、背水侧无水工况两种工况进行计算[3]。堤身背水坡渗流出逸比降计算结果详见表1。
计算结果表明，桩号1+500 断面现状及加固断面将情况下，Jmax 表1 最大渗透坡降Jmax计算成果表 3.2.2 堤身抗滑稳定复核 圩堤经过多年运行，部分堤段汛期因堤身渗漏引起滑坡，本次设计选择典型断面对堤身抗滑稳定情况进行复核。 计算断面：选取堤高最大断面，堤基属于软基或存在渗漏通道的典型断面进行分析计算。 计算工况：设计洪水位工况下的稳定渗流期的背水坡稳定，设计洪水位骤降工况下的迎水坡稳定[4]。 经计算，各工况下堤身抗滑稳定安全系数均>规范规定允许值。各典型断面个工况下堤身抗滑稳定安全系数计算成果见表2。 表2 堤坡抗滑稳定计算成果表 按照《堤防工程设计规范》(GB50286-2013)，根据敦厚堤现状情况，加固堤防堤轴线维持现状堤轴线不变，对堤身低矮单薄的现状堤身进行加高培厚处理。在保持堤线顺直情况下，合理选择加高培厚方式，新建堤防沿禾水右岸新建。 对堤身回填土在迎水侧加高培厚的，要求选取防渗性能好的黏性土料，渗透系数至少≤现状堤身土的渗透系数，从背水侧加宽加高的，选防渗性能稍差或与原堤身相同的土，新建堤防采用黏土填筑，为均质土堤。新老土结合面必须先疏松土层，并清除表面杂物和不合格土料，逐层夯压密实。新建堤防要求选取防渗性好的土。按照《堤防工程设计规范》(GB50286-2013)，堤身填土填筑含水量按最优含水量控制，压实度要求≥0.91[5]。 敦厚堤迎水岸坡的险工险段较多：①在河段转弯处的凹岸，因长期受水流淘刷，逐步形成岸坡陡立的深水河槽，水流淘空堤脚产生崩岸塌坡现象，引起滑坡； 4.2.1 护坡范围 桩号0+400～1+100、2+800～3+900、6+700～7+500 等3段堤段现状为草皮护坡，堤身受风浪、水流、雨淋破坏较为严重，不能满足抗风浪水流冲刷要求，设计拟在迎水侧岸坡采用硬质护坡，设计新增硬质护坡总长2600m。 护坡范伟围堤脚至设计洪水位以上0.5m，处于临河陡岸段的堤脚，采用护坡与护岸固脚结合的处理措施。 对无需进行硬质护坡的河段，针对其坡面不平整、杂草等植被覆盖较厚，按设计边坡整坡后，采用草皮护坡。 4.2.2 护坡型式选择 本工程位于吉安县城北新区，为打造城市生态，提高城市品位，本次设计对迎水面采用预制混凝土生态护坡。预制混凝土生态护坡单块混凝土预制块骨架外形尺寸与普通混凝土预制块相同，施工方法与普通混凝土预制块护坡类似，用于工程堤身护坡，可以有效防止堤坡土壤冲刷，同时其预留孔洞可播种草籽，形成生态护坡。预制混凝土生态护坡通过与普通混凝土预制块护坡类似的制作与施工方法，具有同样的抗冲刷能力，起到稳定岸坡的作用。混凝土生态护坡的孔洞内并未阻止岸坡土体与河道水体的联系，从而可以助力植被生长，植被具有固土的作用，同时起到稳定岸坡的功效，兼具绿化环境，稳固岸坡双城功效。 敦厚堤存在多处迎流顶冲险工险段，堤脚受冲刷程度较严重，现状堤身多处出现岸坡崩塌情况，如敦厚堤段桩号0+400～1+100、3+400～3+900、5+100～5+700、7+000～7+500等堤段。 敦厚堤现状共有岸坡崩塌险段3处，其中抛石固岸处理范围为0+400～0+625、0+975～1+075，长0.325km，干砌石护岸范围为0+400～1+100、3+400～3+900、5+100～5+700、7+000～7+500 长2.3km。 设计枯水位以上部位靠近堤脚的陡岸，即滩地地面至抛石体顶面之间部位，将陡于1∶2的岸坡削坡至1∶2，并用干砌块石进行护岸，干砌块石厚0.4m，下铺0.1m厚的砂砾石垫层。 枯水位以下采用抛石固岸处理，以稳定河势。参照鄱阳湖区重点圩堤护岸工程处理措施经验，抛石固脚顶部高程为设计枯水位加0.5m超高。岸坡陡于1∶2 的，按边坡1∶2抛护，抛石体顶宽2.0m，再外抛厚1.0m，宽2.0～6.0m的水平护脚。坡度缓于1∶2的陡岸，按原坡抛护，斜坡上抛石厚度按0.9m控制，抛到缓于1∶3平缓处或河深泓。 本次设计抛石固脚堤线长0.325km，干砌石护岸堤线长1.8km。 计算按现状未进行防渗处理的工况进行计算，计算结果见表3。 表3 堤基渗透坡降Jmax汇总表 根据渗流计算结果、地形地质条件和险情分布，经计算采用堤内水平盖重能满足防渗要求，且盖重厚度不大，工程量相对较小，故对堤后无居民房堤段采用水平压盖(压浸台)防渗措施。 经计算，盖重厚度为1.0～1.5m，宽度为30～40m。参照鄱阳湖区堤防工程堤内压浸实践，结合工程管理范围和渗流计算成果，设计压浸台宽度为30m，对出现渗流险情堤段，作压盖处理，压盖厚1.0～1.5m； 文章针对敦厚堤现状存在的险情选取合理的加固设计方案。对现状堤顶不满足规范要求的堤段进行加高培厚处理，对现状无堤防河段拟新建堤防，加固后与现状堤防形成防洪封闭圈； 敦厚堤除险加固工程设计方案均经过复核计算，计算结果均满足相关规范要求，文章总结了城市防洪工程防洪堤除险加固的一套设计思路与方法，可供类似工程借鉴。
3.3 堤身加高培厚
4.1 概述
②河流分叉口，汛期洪水来临，水面宽广，水深增大，风猛浪高，直接破坏大堤岸坡和堤坡。4.2 护坡范围及型式选择
5.1 护岸范围
5.2 护岸设计
6.1 渗流计算与分析
6.2 堤基渗控方案
压盖台末端外边坡为1∶2。填塘所用土料，应采用砂质土料。
对堤身受风浪、水流、雨淋破坏较为严重的临水坡，采用预制混凝土生态护坡，兼具抗冲刷与美化环境功能；
对迎流顶冲、急流傍岸等原因形成的逼近堤脚的陡岸段，采用抛石固脚结合干砌石护岸方式进行处理；
对堤基渗漏段采取堤后压浸台防渗措施。
