戴勇

(天津天科工程監(jiān)理咨詢事務所，天津 132101)

衢江航運工程堤岸防護技術研究

戴勇

(天津天科工程監(jiān)理咨詢事務所，天津 132101)

文章在分析樞紐地質條件的基礎上，結合衢江航運工程堤岸防護進行技術研究，提出對衢江航運工程堤岸防護后期設計的幾點建議。

航運工程；堤岸防護；技術

1 概述

衢江航道是錢塘江航道的重要組成成分，起于衢州，終于金華，全長80 km。其中衢州境內57 km，金華境內23 km，2006年列入《國家內河航道及港口規(guī)劃》，為國家內河高等級航道。衢江航道建成后年貨物運輸能力可達近2 000萬t，于浙贛鐵路運量相當。衢江航運開發(fā)工程金華境內（洋埠至蘭溪馬安徐人渡）長23 km，經梯級開發(fā)后，按內河四級航道、通航500 t級船舶的標準設計。將要興建游埠、姚家樞紐工程2座，規(guī)劃航道水深2.5 m，航道底寬50 m，最小轉彎半徑330 m?？紤]到航運遠期發(fā)展的需要，游埠、姚家樞紐工程閘門檻水深由3.5 m調整為4 m，以滿足1 000 t級船舶通航。工程建成后，壩址上游形成人工湖，不僅可發(fā)電，改善水環(huán)境，還有利于美化景觀，開發(fā)旅游?？偼顿Y約為20億元人民幣，建設地址位于金華市，計劃于2012年建成。其中游埠樞紐左岸位于蘭溪市游埠鎮(zhèn)騰家圩村，右岸位于婺城區(qū)洋埠鎮(zhèn)讓宅村。姚家樞紐左岸位于蘭溪市游埠鎮(zhèn)下葉村，右岸位于蘭溪市上華街道許家村。《衢江航運工程堤岸防護專題》是對衢江航運工程堤岸防護的前期設計的專題研究。

2 樞紐設計及地質條件

2.1 游埠樞紐設計及地質條件

游埠樞紐上游兩岸堤防均由砂礫石等材料經人工筑堤而成，堤身高一般4～5 m，堤頂寬約4 m，早年修筑的堤身標準較低，堤身穩(wěn)定性相對較差，近年來部分堤防進行了加固處理，庫岸基本穩(wěn)定。樞紐正常蓄水位34 m，兩岸由堤防組成，堤防土層結構：

1）堤頂高程約39.7～41 m，堤身一般為砂礫卵石、粉質粘土層組成，厚約2～5 m。

2）堤基上部為粉質粘土，層厚1～5 m，分布高程為35～37 m。下部為砂礫卵石層，層厚3～6 m，分布高程30～33 m，低于正常蓄水位。

3）巖面高程一般在27.4～28 m，基巖為相對隔水層。壩址兩岸的砂礫地基存在繞壩滲漏問題，須進行繞壩滲漏防滲處理。

工程正常蓄水位為34.0 m，高程34 m以上堤身砂礫卵石層對該工程無影響，上部堤基土以粉質粘土為主，滲透系數值較小，一般為10-4～10-6cm/s，為弱透水層。下部為砂礫卵石層，分布高程位于庫水位內，滲透系數一般為10-3～10-4cm/s，為中等透水層，對于庫區(qū)而言，存在滲漏影響。

游埠兩岸河床漫灘保留較少。河道采砂較劇，并向堤腳靠攏，對堤身穩(wěn)定造成威脅。右岸邵家至上宅段堤身較單薄，部分堤段與村道結合。如蔡家、葉家、邵家、洋埠及壩址下游的上宅村等，均有類似現象。對以上不利堤段，建議進行防滲加固處理。

庫內左岸洋港以上段以山坡為主，庫岸穩(wěn)定。

庫內馬家～下童的江心洲周邊設的堤防，局部單薄地段需進行加固處理。

堤基土以粉質粘土為主，滲透系數值較小，一般為10-4cm/s，為中等透水性。下部砂礫卵石層分布高程位于庫水位內，滲透系數一般為10-3～10-4cm/s，為中等透水性，對于庫區(qū)而言，存在滲漏影響。距水庫左岸1.5 km和右岸0.2 km處存在老河道，河底高程小于34 m，可能存在向庫外的滲漏條件，但滲徑較長，不會造成水庫嚴重滲漏，必要時進行防滲處理。

2.2 姚家樞紐設計及地質條件

姚家樞紐上游兩岸均由砂礫石等材料經人工筑堤而成，堤身高一般4～5 m，堤頂寬約4 m，堤外坡腳大都有寬約30 m灘地，對堤身保護有利。兩岸堤防多為砂礫卵石堆積而成，早年修筑的堤身標準較低，堤身穩(wěn)定性相對較差，近年來部分堤防進行了加固處理，庫岸基本穩(wěn)定。兩岸堤防土層結構：

1）堤頂高程約36 m，堤身一般為砂礫卵石、粉質粘土層，層厚約4～5 m，高程分布36～31 m。

2）堤基為粉質粘土，層厚5.5～8 m，分布高程為30～25 m。下部為砂礫卵石層，層厚2～6 m，分布高程30～23 m。

3）底部基巖為白堊系泥質粉砂巖組成，巖面高程約21.3～21.5 m，為相對不透水層。

正常蓄水位為28.50 m，高程28.50 m以上堤身砂礫卵石層對本工程無影響，上部堤基土以粉質粘土為主，滲透系數值較小，一般為10-4～10-6cm/s，為弱～微透水層。下部為砂礫卵石層，分布高程位于庫水位以下，滲透系數一般為10-3～10-4cm/s，為中等透水性，對于庫區(qū)而言，存在滲漏影響，但水庫兩岸地勢平坦，地域開闊，周邊無低洼地形存在，因此，庫內不會產生大規(guī)模的滲漏。對壩址而言，壩址兩岸的砂礫地基存在繞壩滲漏問題，須進行繞壩滲漏的防滲處理。

3 庫區(qū)（岸基）防護工程設計布置

3.1 游埠樞紐庫區(qū)（岸基）防護工程設計布置

庫岸加固范圍包括：庫區(qū)深槽段防洪堤迎水坡未硬化部分和堤防結構不滿足穩(wěn)定要求部分，加固總長度約12.70 km。壩址上游兩岸共約2.6 km防洪堤基礎須進行防滲加固。

根據庫區(qū)兩岸地質情況，由于兩側防洪堤修建時均就近取材填筑而成，主要為人工填筑，壓實度不滿足現行規(guī)范要求，近年來河道采砂較劇，并向堤腳靠攏，對堤身穩(wěn)定產生不利影響。為防止洪水對防洪堤邊坡產生沖刷，同時減少船只行駛過程中形成的船行波對庫岸造成的不利影響，確保航道安全的運行，河道深槽段原防洪堤迎水側坡面須進行硬化處理。坡面硬化采用C20混凝土護坡，厚25 cm，坡比為1∶2。護坡以下鋪設碎石墊層，厚20 cm。護坡頂高程為35.0 m，底高程根據主航道的疏浚要求為30.5 m，當原防洪堤一級平臺高程不足35.0 m時，采用土石混合料回填至35.0 m，并碾壓密實，其上設置3.0 m寬混凝土壓頂。防洪堤堤腳設1.0 m×1.5 m（寬×高）的C15混凝土大方腳。為防止由于土堤不均勻沉降引起裂縫，混凝土護坡需設鋼筋網一層，護坡分縫內須設652橡膠止水。

壩址左岸滕家?guī)Z村地勢較低，堤內均為農田，現狀高程33.5～35.0 m，中間有中央溪通過，中央溪原河道進口距左壩頭約1.5 km，現狀采用復式土堤封堵。壩址右岸游埠鎮(zhèn)南面有莘畈溪通過，河道兩側為農田，地勢均較低，現狀高程33.2～35.5 m，莘畈溪原河道進口距右壩頭約0.5 km，現有堤防封堵。中央溪與莘畈溪均為西南～東北走向，最終匯入下游姚家水利樞紐庫區(qū)。根據地質勘察成果，由于庫區(qū)兩岸地基下部砂礫卵石層分布高程位于庫水位以上，滲透系數一般為10-3～10-4cm/s，為中等透水性，存在滲流問題。混凝土分析，堤內局部區(qū)域采用墊高復墾方案處理，但由于中央溪、莘畈溪河道兩側范圍廣，涉及面積大，且地下水通過河道均排向下游梯級庫區(qū)，不會對土地產生較大浸沒影響，僅需對樞紐壩址兩岸及原河道封堵段防洪堤基礎進行防滲處理，增長滲徑，保護堤內基本農田，同時防止庫水繞壩滲流。

根據河道現狀堤防分布情況，左、右岸防洪堤基礎，分別設置長1.65 km，0.95 km的C15混凝土防滲薄墻一道，墻厚30 cm，總長約2.6 km。防滲墻頂部設1.0 m×1.0 m的C20混凝土頭墻與C20混凝土護坡連接，頭墻頂高程為30.5 m，根據壩址區(qū)巖面線分布情況，基巖面平均高程為27.0 m，混凝土防滲薄墻底部需深入基巖面50 cm以上，因此混凝土防滲薄墻平均高度為4.0 m。

3.2 姚家樞紐庫區(qū)（岸基）防護工程設計布置

庫區(qū)（岸基）加固范圍包括：庫區(qū)深槽段防洪堤迎水坡未硬化部分、堤防結構不滿足穩(wěn)定要求部分，加固總長約10.20 km；壩址兩岸上游防洪堤基礎需進行防滲加固，防滲加固段長度約650 m。

坡面硬化采用C20混凝土護坡，厚25 cm，坡比為1∶2。護坡以下鋪設碎石墊層，厚20 cm。護坡頂高程為29.5 m，底高程根據主航道的疏浚要求為25.0 m，當原防洪堤一級平臺高程不足29.5 m時，采用土石混合料回填至29.5 m，并碾壓密實，其上設置3.0 m寬混凝土壓頂。防洪堤堤腳設1.0 m×1.5 m（寬×高）的C15混凝土大方腳。為防止由于土堤不均勻沉降引起裂縫，護坡需設鋼筋網一層，分縫內設652橡膠止水。

由于伍家?guī)Z、下葉村段堤身與村道結合，堤腳坡度約40°，無法滿足堤防自身穩(wěn)定，該段堤防在迎水坡回填砂礫石，設計邊坡為1∶2，坡面設置C20混凝土護坡，厚25 cm。護坡以下鋪設碎石墊層，厚20 cm。護坡頂高程為29.5 m，底高程為25.0 m，腳設1.0 m×1.5 m（寬×高）的C15混凝土大方腳。

壩址現狀左岸地勢較低，堤內均為農田，平均高程約29.8 m，局部高程29.5 m，根據地質分析，兩岸岸砂礫石地基均存在繞壩滲流問題，為增長滲徑，保護左岸堤內基本農田，壩址兩岸防洪堤沿堤腳新建C15混凝土防滲薄墻（厚30 cm）一道，根據河道現狀堤防分布情況，左、右岸防洪堤防滲墻長分別為350 m、300 m。防滲墻頂部設1.0 m×1.0 m的C20混凝土頭墻，頭墻頂高程為25.0 m，根據壩址區(qū)巖面線分布情況，基巖面平均高程為20.0 m，防滲墻底部需深入基巖面50 cm以上，因此防滲墻平均高度為5.5 m

4 庫區(qū)（岸基）防護工程技術分析

4.1 堤防堤基滲透狀態(tài)

游埠樞紐正常蓄水位為34 m高程，庫區(qū)（岸基）防護頂高程設計為35 m，兩岸堤內均為農田，平均高程為35.0～37.0 m。姚家樞紐正常蓄水位為28.5 m高程、庫區(qū)（岸基）防護頂高程設計為29.5 m，兩岸堤內均為農田，左岸地勢相對較低，平均高程約29.2 m。右岸地勢較高，平均高程約31.5～32.0 m。

4.2 反向滲透可能造成的破壞情況分析

如果遇到連續(xù)降雨的情況，堤外農田地表形成積水，形成反向水頭差，由于堤外地面高程為35～37 m，反向水頭差最大可以達到0.3 kg/cm2。如果在反向水頭長期、循環(huán)作用下，可能對堤基防護結構形成反向壓力，反向壓力最大可以達到3 000 kg/m2。而堤基防護防滲護坡自重只有750 kg/m2，在反向壓力作用下會造成堤基護坡變形，從而反向滲流通道可以進一步擴大。當然，在反向滲透壓力作用下不會導致堤基防護結構破壞，但形成的滲流通道是可逆的，反向滲流通道在遇洪水狀態(tài)下就會成為堤防滲流通道，在洪水水位大幅度抬高形成的水壓力作用及沖刷作用下，堤基防護結構產生破壞具有可能性。

5 技術建議

5.1 關于繞壩滲流調整建議

游埠及姚家樞紐防繞壩滲流設計方案，雖然在樞紐軸線上游布置了防滲薄墻，但對強風化和中等風化的基巖未做防滲處理，建議增加樞紐上游一定范圍內對基巖的防滲處理設計。

5.2 “工可”階段工作量的平衡

根據《堤岸防護專題》文件本中庫區(qū)（堤基）防護設計布置，可以判斷“庫區(qū)C20混凝土護”坡工程量以及與其相關的各項工程的工程量與實際有差距，姚家樞紐堤防防護底高程是25 m，而疏浚底高程為26 m。另一方面，疏浚工程只布置在航道內，其底寬度為50 m，除航道緊靠近堤腳的情況外，對航道疏浚不會影響堤腳的穩(wěn)定?！肮た伞蔽谋局械摹皫靺^(qū)C20混凝土護”大于實際的工程量，在“工可”審查階段可能會被扣除，從而可能會造成總體投資不足。

建議根據實際情況進一步核定“庫區(qū)C20混凝土護”及其相關工程的設計工程量，同時適當增加堤基防滲工程量，復墾土地頂面高程也應該適當提高。

6 結語

通過結合衢江航運工程堤岸防護進行技術研究，提出對衢江航運工程堤岸防護后期設計的幾點建議，提高衢江航運工程堤岸防護安全性。

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1002－0624（2011）06－0019－03

2011-04-25