章勝玲，李振龍

（上?？睖y設計研究院，上海市 200434）

1 地質(zhì)及水文條件

1.1 工程地質(zhì)

水庫新建西堤位于東風西沙夾泓西側，起點與北堤（現(xiàn)有崇明大堤白港二隊轉折點）連接，穿越東風西沙北夾泓，終點通過取水泵閘之間的連接平臺及閘上交通橋與南堤（東風西沙圍堤東北角頭部）連接。大堤堤線呈弧線型，總長約2 352 m，泥面高程約1~4 m。堤基各土層物理力學性質(zhì)參數(shù)見表1。

表1 堤基各土層物理力學性質(zhì)參數(shù)表

1.2 工程水文條件

工程河段處于長江口，受地形和長江徑流影響，潮位、潮差和潮時沿程發(fā)生變化。東風西沙工程區(qū)歷史最高潮位6.24 m，多年平均高潮位3.43 m，多年平均低潮位1.06 m，咸潮期平均潮位2.4 m，年平均潮位2.25 m，歷史最低潮位-0.08 m。東風西沙水庫工程區(qū)百年一遇最高潮位6.43，庫內(nèi)設計最高蓄水位5.65 m。

2 大堤結構設計

水庫新建大堤采用吹填砂筑堤工藝，堤頂高程7.60 m，防浪墻墻頂高程7.80 m，堤頂寬6.0 m，庫內(nèi)、外側邊坡均為1∶3。大堤內(nèi)外側各設充填袋裝砂棱體，棱體均采用吹泥管袋，棱體間堤芯采用散吹砂。庫外及庫內(nèi)均設230 g/cm2反濾土工布；攤面高處堤身范圍灘面采用反濾土工布護底，攤面低處堤身范圍灘面采用φ300 mm@1500砂肋軟體排護底。內(nèi)外側拋石布置，備料拋石棱體可作為堤身吹填的屏障，從而確保施工期間堤身安全。

3 堤壩滲流穩(wěn)定分析

3.1 水位組合

大堤滲流計算及整體穩(wěn)定計算水位組合見表2，3。

表2 大堤滲流計算水位組合表

表3 大堤整體穩(wěn)定計算水位組合表

3.2 滲流穩(wěn)定分析理論

3.2.1 滲流分析（非飽和土滲流理論）

非飽和土非穩(wěn)定滲流的基本控制微分方程為：

式中：H——總水頭；kx——水平滲透系數(shù)；ky——垂直滲透系數(shù)；Q——滲透量；θ——體積含水量；t——時間。

等式右邊體積含水量變化率為0時，得出非飽和土穩(wěn)定滲流基本微分方程：

3.2.2 邊坡穩(wěn)定分析——瑞典條分法

總應力法：

有效應力法：

式中：K——整個滑體剩余力計算的安全系數(shù)；l——單個土條的滑動面長度，m，l=bsecθ；W——條塊重力，kN，浸潤線以上取重度，以下取飽和重度；θ——條塊的重力線與通過此條塊底面中點半徑之間的夾角，度；U——條塊所受到的浮力，kN；D——條塊所受到的滲透力，kN，據(jù)孔隙水壓力梯度場積分得出；α——條塊的滲透力與水平力的夾角，度；C，φ——土的抗剪強度指標，采用總應力法時，取總應力指標，采取有效應力法時，取有效應力指標。

3.3 計算成果及分析

由表4中沒有設置防滲墻的滲流計算結果可知，堤身坡面最大出逸坡降（除工況3）均大于允許滲透坡降［J］=0.25，堤基表面最大出逸坡降，工況2至工況5的均小于允許滲透坡降，工況1大于允許滲透坡降。

表4 大堤滲流分析計算成果表

通過分析成果，大堤需要采取滲控措施，以提高圍堤的滲透穩(wěn)定。滲控措施在堤軸線靠長江側堤身及堤基布置高壓擺噴防滲墻，孔間距1.60 m，墻頂高程7.00 m，墻體應打穿粉砂層伸入相對不透水層⑤1-1淤泥質(zhì)粘土內(nèi)2.0 m。根據(jù)地勘報告工程地質(zhì)評價，⑤1-1層頂面高程-16.00～-18.80 m，防滲墻底高程應為-18.00～-20.80 m，平均高程-19.40 m，防滲墻設計底高程-19.50 m（平均）。

該法防滲效果好，施工所需場地較小，也能穿透充砂管袋、軟體排等障礙物，較為適宜本水庫圍堤。

高壓擺噴建造復合水泥漿防滲墻滲透系數(shù)不大于 n×10-6cm/s（1≤n＜9），允許滲透比降大于60。設計要求墻體強度R≥3.0 MPa，成墻有效厚度不小于0.30 m。

因此，對設置高壓擺噴防滲墻，也進行了滲流穩(wěn)定分析的計算。

計算結果表明，西堤堤身及堤基布置高壓擺噴防滲墻（厚0.30 m，深26.50 m）后，水庫圍堤沿坡面和沿下游基礎面，滲流出逸坡降均小于允許滲透坡降［J］=0.25，滿足要求，其滲流量是圍堤不設防滲措施滲流量的60%左右，減小了40%左右。

由滲漏量計算成果看，庫內(nèi)向庫外單位滲漏量大于庫外向庫內(nèi)。

經(jīng)計算，各種計算工況下堤坡整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范規(guī)定值，滿足設計規(guī)范要求。

4 結語

1）采用非飽和滲流模型對東風西沙水庫堤壩進行穩(wěn)定滲流分析，確定堤壩堤基、堤坡、堤身滲透坡降，論證水庫堤壩采取防滲措施的必要性。

2）通過對比分析，水庫堤壩采取封閉式防滲墻的滲控措施后，水庫大堤各滲流計算工況堤身和堤基滲透坡降均能滿足滲透穩(wěn)定要求。

3）采取滲控措施后，水庫堤壩的抗滑穩(wěn)定滿足要求。

［1］顧慰慈編.滲流計算原理及應用［M］.北京：中國建材工業(yè)出版社，2000，08.

［2］錢家歡，殷宗澤主編.土工原理與計算［M］.北京：中國水利水電出版社，2000，10.

［3］毛昶熙，段祥寶，李祖貽編.滲流數(shù)值計算與程序應用［M］.南京：河海大學出版社，1999，01.

［4］朱伯芳編.有限單元法原理與應用［M］.北京：中國水利水電出版社，1998，10.

［5］陳仲頤，周景星，王洪瑾編.土力學［M］.北京：清華大學出版社，1997，10.

［6］龔曉南主編.土工計算機分析［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000，10.

［6］陳祖煜著.土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析——原理、方法、程序［M］.北京：中國水利水電出版社，2003，1.