蘇瑩瑩，張慧麗

( 黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080)

1 概 述

七臺河市位于黑龍江省三江平原東部的倭肯河中上游，是一座以煤炭工業(yè)為主的新興城市，本次工程建設(shè)的主要目的是防洪排澇，提高城市防洪標(biāo)準(zhǔn)，兼顧改善城區(qū)生態(tài)環(huán)境等。主要任務(wù)是在城區(qū)范圍內(nèi)，實(shí)施倭肯河干流桃山水庫以下12.6 km干流河段的以防洪除澇為主要目標(biāo)的綜合治理。其中雙層堤基堤段有9.3 km。

雙層結(jié)構(gòu)堤基是指堤基表層弱透水層厚度在0.50 ～2.00 m，下部為粉土質(zhì)砂、含細(xì)粒土砂、級配不良砂等，堤基中表層土透水性較弱，下部透水性較強(qiáng)，兩層的滲透系數(shù)之比＞100。

雙層堤基在全國普遍存在，堤基存在滲透穩(wěn)定隱患。相對不透水的天然表土層受其底部剩余水頭作用，當(dāng)其自重不足以抵抗所受的承壓水頭作用時(shí)便會被頂穿或隆起，將會產(chǎn)生流土或管涌等滲透破壞，需要做人工蓋重以平衡承壓水頭。

2 雙層地基的滲流計(jì)算

2.1 越流系數(shù)

圖1 雙層堤基計(jì)算簡圖

上游弱透水長度有限，按實(shí)際到主河槽或溝泡長度計(jì)算。上游弱透水長度有效長度Le計(jì)算公式為:

下游弱透水層長度按無限長計(jì)算，計(jì)算公式為:

式中:A 為越流系數(shù); K1為弱透水層滲透系數(shù)，m/s;K0為透水層滲透系數(shù)，m/s;L 為上游弱透水層長度，m;T1為弱透水層深度，m; T0為透水層有效深度，m;有限深時(shí)可查地勘報(bào)告附圖，T 無限時(shí)，T0= (0.5～1.0) ( L +m1H1) ; H1為上游水頭，m;m1為上游邊坡;L 為上、下游水位水平段長，m。

2.2 弱透水層下承壓水頭計(jì)算

弱透水層下承壓水頭按下式進(jìn)行計(jì)算

式中:H 為上游水頭，m; b 為堤防斷面底寬，m; Le 為有效長度，m。

設(shè)不同x 計(jì)算出不同弱透水層下承壓水頭h。各雙層地基堤段滲流計(jì)算結(jié)果見表1。

3 蓋重計(jì)算

3.1 蓋重長度計(jì)算

所謂蓋重是在堤壩下游原覆蓋層上加土設(shè)置的壓重層，以平衡下臥砂層剩余水頭的頂托力，防止流土沙沸等滲透破壞。雙層地基蓋重長度取決于弱透水層下承壓水頭的大小分布和弱透水土層的允許比降，黏性土弱透水層的允許比降取決于土質(zhì)的密實(shí)情況?？紤]弱透水層為原狀黏性土，黏性土垂直向上的臨界比降值通?？捎锰郴接?jì)算，Jk≈1.0，取蓋重末端抗浮起穩(wěn)定的安全系數(shù)1.5，則［J］=取γ' = 1;K 為安全系數(shù)，K對應(yīng)的x 即為蓋重長度。

表1 雙層地基典型斷面滲流計(jì)算成果表

3.2 蓋重厚度計(jì)算

計(jì)算公式為:

式中: γm為蓋重土濕容重;K2為安全系數(shù)，取2。

堤腳蓋重首端平均出逸比降計(jì)算公式為:

安全系數(shù)計(jì)算公式為:

考慮到施工等因素，蓋重末端厚度統(tǒng)一采用0.2 m。雙層地基蓋重設(shè)計(jì)見表3。

表2 雙層地基典型斷面滲流計(jì)算成果表

表3 雙層地基蓋重措施表

［1］黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院. 七臺河市區(qū)倭肯河治理工程可行性研究報(bào)告［R］. 哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2010.

［2］水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.GB50286—98 堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］. 北京:中國水利水電出版社，1998.