吉安市城市防洪工程敦厚堤除險加固設(shè)計分析

余風(fēng)華

(吉安縣財政投資項目服務(wù)中心，江西 吉安 343100)

1 工程現(xiàn)狀及存在問題

吉安市城市防洪工程敦厚堤位于瀘水出口段左岸及禾水、瀘水匯合口下段左岸，堤線總長10.93km。

敦厚堤屬吉安市城市防洪工程一部分，位于吉安縣(吉安市河南片區(qū))，現(xiàn)狀堤防起于渡頭村，沿禾水河下游右岸延伸至肖家閘止，全長4.0km，未形成封閉防洪圈。敦厚堤現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)為5～10a一遇，堤身低矮、單薄，回填土主要從堤內(nèi)、堤外的地表淺層土挖取，主要為黏性土，堤身填筑質(zhì)量較好，防滲效果總體較好。堤基為細(xì)砂，砂卵石，存在滲漏通道，堤防目前存在堤基滲漏、局部河段岸坡崩塌、迎水坡風(fēng)浪沖刷等險情。

在近年洪水中又暴露出的各類險工險段，主要表現(xiàn)在圩堤局部堤段堤身斷面達(dá)不到設(shè)計要求，現(xiàn)有堤防斷面不能滿足抗風(fēng)浪水流沖刷的要求，建筑物老化等問題，嚴(yán)重影響大堤的防洪安全，遇到十年一遇標(biāo)準(zhǔn)以上的洪水，險象環(huán)生，多次發(fā)生險情，給防汛工作帶來極大困難和給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟造成重大損失。且現(xiàn)狀堤防只有3.9km，未形成防洪封閉圈，禾埠村等大量房屋未設(shè)防。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，本次設(shè)計范圍內(nèi)圩堤仍有堤基滲漏險段2 處，長0.61km；迎流頂沖險段3處，長2.6km無硬護坡，塌岸險段4處，長2.3km 需要進行護岸治理；現(xiàn)狀堤防未形成防洪封閉圈，還需新建5.6km堤防形成封閉圈。

2 工程總體布置

2.1 堤線布置

要形成完整防洪封閉圈，本次敦厚堤除險加固包括加固現(xiàn)狀堤段(樁號0+000～3+900)及新建堤段(樁號3+900～9+500)。加固堤防段堤線布置方案仍維持現(xiàn)狀不變，在現(xiàn)有堤段基礎(chǔ)上進行除險加固[1]。

新建堤防段(樁號3+900～9+500)主要制約堤線布置點為禾埠村段(樁號4+650～5+100)，此處房屋密集，河道斷面相對較窄。根據(jù)水文計算成果，此處堤距最小斷面需保證300m，根據(jù)新建堤段軸線布置原則，為使征地拆遷量最小且保護面積最大，本次設(shè)計堤軸線在禾埠村段(樁號4+650～5+100)離河岸邊線約35m，其余堤段現(xiàn)狀為農(nóng)田，不受房屋拆遷面積受限，基本以順直堤線及滿足最小堤距控制。

2.2 土堤加高培厚

本次設(shè)計堤防加固樁號0+000～3+900，長3.9km，新建堤防樁號3+900～9+500，長5.6km。設(shè)計斷面為堤頂寬6.0 m，臨水坡、背水坡均為1∶3.0，堤頂超高1.5m，另設(shè)5.0m寬的混凝土防汛公路。

敦厚堤樁號0+000～3+900現(xiàn)狀堤身高度3.1～5.7m，堤頂寬3.1～5.1m，內(nèi)外坡比1∶1.6～1∶2.5，堤頂高程56.64～53.75m。新建堤防現(xiàn)狀地面高程為47.01～52.01m。

敦厚堤興建時，由于受當(dāng)時技術(shù)、經(jīng)濟條件限制，堤身施工質(zhì)量較差，堤身斷面不滿足規(guī)范要求。本次設(shè)計堤段堤頂現(xiàn)狀高程均未達(dá)到設(shè)計堤頂高程，迎水坡基本不滿足要求，背水坡除局部堤段邊坡較緩?fù)?，基本不滿足設(shè)計要求。堤段斷面不達(dá)標(biāo)的原因是當(dāng)初工程建設(shè)時，群眾挑土上堤，沒有施工碾壓設(shè)備，堤身碾壓密實度不夠，經(jīng)多年運行，堤身存在沉降問題，經(jīng)雨水沖刷，堤頂、堤坡高低不平。

根據(jù)本次設(shè)計堤段大堤現(xiàn)狀情況，加固堤防堤軸線維持現(xiàn)狀堤軸線不變，對堤身低矮單薄的現(xiàn)狀堤身進行加高培厚處理，新建堤防為沿禾水右岸布置。

2.3 護坡固岸

敦厚堤部分河段外灘相對較窄，水流直沖堤身，存在崩岸塌坡險情，汛期河面寬闊，風(fēng)浪大，吹程遠(yuǎn)，風(fēng)浪對堤坡毀壞嚴(yán)重，造成堤坡滑坡，局部堤段出現(xiàn)坡腳被水流淘蝕現(xiàn)象。

本次設(shè)計范圍內(nèi)堤身都沒有硬護坡，樁號0+400～1+100、2+800～3+900、6+700～7+500等3段堤段現(xiàn)狀為草皮護坡，堤身受風(fēng)浪、水流、雨淋破壞較為嚴(yán)重，不能滿足抗風(fēng)浪水流沖刷要求，設(shè)計在臨水坡采用硬護坡，結(jié)合城市景觀要求，本次設(shè)計采用預(yù)制混凝土生態(tài)護坡結(jié)構(gòu)形式，護坡長度2.6km，其余堤段采用草皮護坡。

設(shè)計擬對現(xiàn)狀河段水下陡岸采取拋石固岸結(jié)合干砌石護岸進行處理，水下部位進行拋石，水上部位為干砌石護岸，設(shè)計拋石固岸堤段樁0+975～1+075、4+625～4+725 等2 段總長0.325km。設(shè)計干砌石護岸樁號0+400～1+100、3+400～3+900、5+100～5+700、7+000～7+500等4段總長2.3km。

預(yù)制混凝土生態(tài)護坡厚度為10cm，下設(shè)土工布，干砌石厚40cm，下設(shè)砂礫石墊層，厚10cm。

2.4 堤身堤基防滲處理

敦厚堤堤身填土主要取自堤內(nèi)外兩側(cè)地表土，主要為黏土、壤土，透水性較弱，防滲性較強，填筑質(zhì)量較好。

敦厚堤歷年加固過程中，對部分堤基滲漏險段進行了處理，但險情和隱患沒有根除，根據(jù)險情情況調(diào)查，本次設(shè)計范圍內(nèi)存在圩堤堤基滲漏險段2處，樁號為0+860～0+950、1+260～1+780，共長0.61km。為保證堤基的滲透穩(wěn)定，防止堤基條件進一步惡化，需對長險情堤基進行處理。針對堤基險情，根據(jù)地形地質(zhì)條件，結(jié)合當(dāng)?shù)負(fù)岆U除險的實踐和經(jīng)驗，經(jīng)分析，采用堤內(nèi)填塘的處理方法，為保證效果，結(jié)合地形及坑塘情況，對0+700～0+970、1+260～1+950 段進行填塘固基處理[2]。

3 土堤加高培厚

3.1 堤身設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)斷面

經(jīng)計算，堤身設(shè)計斷面為：堤頂安全超高值為1.5m，堤頂寬6.0m，并設(shè)5.0m寬的混凝土防汛公路。迎水坡與背水坡坡度均為1∶3.0。

據(jù)實測，敦厚堤樁號0+000～3+900 現(xiàn)狀堤身高度3.1～4.6m，堤頂寬3.1～5.1m，內(nèi)外坡1∶1.6～1∶2.5，堤頂高程56.64～53.75m，新建堤防段現(xiàn)狀地面高程47.01～52.01m。

經(jīng)實測斷面資料與設(shè)計斷面資料對比分析，現(xiàn)狀堤身斷面達(dá)不到設(shè)計要求。

3.2 堤身穩(wěn)定分析

3.2.1 滲流及穩(wěn)定分析

根據(jù)堤身土方填筑情況，設(shè)計選取樁號1+500、7+695 典型斷面進行滲流計算與分析。典型斷面按臨水側(cè)設(shè)計洪水位、背水側(cè)無水工況兩種工況進行計算[3]。堤身背水坡滲流出逸比降計算結(jié)果詳見表1。

計算結(jié)果表明，樁號1+500 斷面現(xiàn)狀及加固斷面將情況下，Jmax

表1 最大滲透坡降Jmax計算成果表

3.2.2 堤身抗滑穩(wěn)定復(fù)核

圩堤經(jīng)過多年運行，部分堤段汛期因堤身滲漏引起滑坡，本次設(shè)計選擇典型斷面對堤身抗滑穩(wěn)定情況進行復(fù)核。

計算斷面：選取堤高最大斷面，堤基屬于軟基或存在滲漏通道的典型斷面進行分析計算。

計算工況：設(shè)計洪水位工況下的穩(wěn)定滲流期的背水坡穩(wěn)定，設(shè)計洪水位驟降工況下的迎水坡穩(wěn)定[4]。

經(jīng)計算，各工況下堤身抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均>規(guī)范規(guī)定允許值。各典型斷面?zhèn)€工況下堤身抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算成果見表2。

表2 堤坡抗滑穩(wěn)定計算成果表

3.3 堤身加高培厚

按照《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-2013)，根據(jù)敦厚堤現(xiàn)狀情況，加固堤防堤軸線維持現(xiàn)狀堤軸線不變，對堤身低矮單薄的現(xiàn)狀堤身進行加高培厚處理。在保持堤線順直情況下，合理選擇加高培厚方式，新建堤防沿禾水右岸新建。

對堤身回填土在迎水側(cè)加高培厚的，要求選取防滲性能好的黏性土料，滲透系數(shù)至少≤現(xiàn)狀堤身土的滲透系數(shù)，從背水側(cè)加寬加高的，選防滲性能稍差或與原堤身相同的土，新建堤防采用黏土填筑，為均質(zhì)土堤。新老土結(jié)合面必須先疏松土層，并清除表面雜物和不合格土料，逐層夯壓密實。新建堤防要求選取防滲性好的土。按照《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-2013)，堤身填土填筑含水量按最優(yōu)含水量控制，壓實度要求≥0.91[5]。

4 護坡工程

4.1 概述

敦厚堤迎水岸坡的險工險段較多：①在河段轉(zhuǎn)彎處的凹岸，因長期受水流淘刷，逐步形成岸坡陡立的深水河槽，水流淘空堤腳產(chǎn)生崩岸塌坡現(xiàn)象，引起滑坡；②河流分叉口，汛期洪水來臨，水面寬廣，水深增大，風(fēng)猛浪高，直接破壞大堤岸坡和堤坡。

4.2 護坡范圍及型式選擇

4.2.1 護坡范圍

樁號0+400～1+100、2+800～3+900、6+700～7+500 等3段堤段現(xiàn)狀為草皮護坡，堤身受風(fēng)浪、水流、雨淋破壞較為嚴(yán)重，不能滿足抗風(fēng)浪水流沖刷要求，設(shè)計擬在迎水側(cè)岸坡采用硬質(zhì)護坡，設(shè)計新增硬質(zhì)護坡總長2600m。

護坡范偉圍堤腳至設(shè)計洪水位以上0.5m，處于臨河陡岸段的堤腳，采用護坡與護岸固腳結(jié)合的處理措施。

對無需進行硬質(zhì)護坡的河段，針對其坡面不平整、雜草等植被覆蓋較厚，按設(shè)計邊坡整坡后，采用草皮護坡。

4.2.2 護坡型式選擇

本工程位于吉安縣城北新區(qū)，為打造城市生態(tài)，提高城市品位，本次設(shè)計對迎水面采用預(yù)制混凝土生態(tài)護坡。預(yù)制混凝土生態(tài)護坡單塊混凝土預(yù)制塊骨架外形尺寸與普通混凝土預(yù)制塊相同，施工方法與普通混凝土預(yù)制塊護坡類似，用于工程堤身護坡，可以有效防止堤坡土壤沖刷，同時其預(yù)留孔洞可播種草籽，形成生態(tài)護坡。預(yù)制混凝土生態(tài)護坡通過與普通混凝土預(yù)制塊護坡類似的制作與施工方法，具有同樣的抗沖刷能力，起到穩(wěn)定岸坡的作用?；炷辽鷳B(tài)護坡的孔洞內(nèi)并未阻止岸坡土體與河道水體的聯(lián)系，從而可以助力植被生長，植被具有固土的作用，同時起到穩(wěn)定岸坡的功效，兼具綠化環(huán)境，穩(wěn)固岸坡雙城功效。

5 護岸工程

5.1 護岸范圍

敦厚堤存在多處迎流頂沖險工險段，堤腳受沖刷程度較嚴(yán)重，現(xiàn)狀堤身多處出現(xiàn)岸坡崩塌情況，如敦厚堤段樁號0+400～1+100、3+400～3+900、5+100～5+700、7+000～7+500等堤段。

敦厚堤現(xiàn)狀共有岸坡崩塌險段3處，其中拋石固岸處理范圍為0+400～0+625、0+975～1+075，長0.325km，干砌石護岸范圍為0+400～1+100、3+400～3+900、5+100～5+700、7+000～7+500 長2.3km。

5.2 護岸設(shè)計

設(shè)計枯水位以上部位靠近堤腳的陡岸，即灘地地面至拋石體頂面之間部位，將陡于1∶2的岸坡削坡至1∶2，并用干砌塊石進行護岸，干砌塊石厚0.4m，下鋪0.1m厚的砂礫石墊層。

枯水位以下采用拋石固岸處理，以穩(wěn)定河勢。參照鄱陽湖區(qū)重點圩堤護岸工程處理措施經(jīng)驗，拋石固腳頂部高程為設(shè)計枯水位加0.5m超高。岸坡陡于1∶2 的，按邊坡1∶2拋護，拋石體頂寬2.0m，再外拋厚1.0m，寬2.0～6.0m的水平護腳。坡度緩于1∶2的陡岸，按原坡拋護，斜坡上拋石厚度按0.9m控制，拋到緩于1∶3平緩處或河深泓。

本次設(shè)計拋石固腳堤線長0.325km，干砌石護岸堤線長1.8km。

6 堤基防滲處理

6.1 滲流計算與分析

計算按現(xiàn)狀未進行防滲處理的工況進行計算，計算結(jié)果見表3。

表3 堤基滲透坡降Jmax匯總表

6.2 堤基滲控方案

根據(jù)滲流計算結(jié)果、地形地質(zhì)條件和險情分布，經(jīng)計算采用堤內(nèi)水平蓋重能滿足防滲要求，且蓋重厚度不大，工程量相對較小，故對堤后無居民房堤段采用水平壓蓋(壓浸臺)防滲措施。

經(jīng)計算，蓋重厚度為1.0～1.5m，寬度為30～40m。參照鄱陽湖區(qū)堤防工程堤內(nèi)壓浸實踐，結(jié)合工程管理范圍和滲流計算成果，設(shè)計壓浸臺寬度為30m，對出現(xiàn)滲流險情堤段，作壓蓋處理，壓蓋厚1.0～1.5m；壓蓋臺末端外邊坡為1∶2。填塘所用土料，應(yīng)采用砂質(zhì)土料。

7 結(jié) 語

文章針對敦厚堤現(xiàn)狀存在的險情選取合理的加固設(shè)計方案。對現(xiàn)狀堤頂不滿足規(guī)范要求的堤段進行加高培厚處理，對現(xiàn)狀無堤防河段擬新建堤防，加固后與現(xiàn)狀堤防形成防洪封閉圈；對堤身受風(fēng)浪、水流、雨淋破壞較為嚴(yán)重的臨水坡，采用預(yù)制混凝土生態(tài)護坡，兼具抗沖刷與美化環(huán)境功能；對迎流頂沖、急流傍岸等原因形成的逼近堤腳的陡岸段，采用拋石固腳結(jié)合干砌石護岸方式進行處理；對堤基滲漏段采取堤后壓浸臺防滲措施。

敦厚堤除險加固工程設(shè)計方案均經(jīng)過復(fù)核計算，計算結(jié)果均滿足相關(guān)規(guī)范要求，文章總結(jié)了城市防洪工程防洪堤除險加固的一套設(shè)計思路與方法，可供類似工程借鑒。