羅 倫

(廣東水科院勘測(cè)設(shè)計(jì)院，廣東 廣州 510635)

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·水利工程·

堤防交叉建筑物對(duì)堤防安全的影響及相應(yīng)對(duì)策

羅 倫

(廣東水科院勘測(cè)設(shè)計(jì)院，廣東 廣州 510635)

分析了堤防與公共設(shè)施交叉建筑物對(duì)堤防的安全性影響，并以潮州公路大橋B匝道對(duì)南堤的影響為例，從防汛安全、地基承載力、防滲設(shè)計(jì)等方面，提出了具體的應(yīng)對(duì)措施，以保障堤防的安全運(yùn)行。

堤防，建筑物，防滲設(shè)計(jì)，匝道

1 概述

社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，一些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)受限于規(guī)劃及本身結(jié)構(gòu)的布置，公路與鐵路橋梁在堤防結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)交叉的數(shù)量也越來(lái)越多，容易產(chǎn)生以下現(xiàn)象：

1)交叉建筑物與堤頂凈空不夠，影響堤防工程的達(dá)標(biāo)加固以及管理通行需求。如某鐵路大橋下[1]，現(xiàn)有堤頂高程為11.4 m，與鐵路大橋梁底僅差0.4 m左右，已達(dá)到百年一遇的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。在歷次加固維修中，每次都報(bào)請(qǐng)鐵路主管部門審批，浪費(fèi)很多時(shí)間和精力。其左岸與鐵路大橋交叉處，堤頂高程為11.6 m，鐵路路面在堤頂高程以下1.0 m左右，每年都成為防汛的薄弱點(diǎn)。

2)交叉建筑物的振動(dòng)會(huì)對(duì)堤防堤坡穩(wěn)定產(chǎn)生影響。列車行駛過(guò)程中產(chǎn)生的巨大振動(dòng)能量可能會(huì)造成附近的場(chǎng)地產(chǎn)生輕微的下沉和隆起[2]，同時(shí)振動(dòng)波向外傳播，對(duì)周圍的地基和建筑物產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲等影響，如處理不當(dāng)，還會(huì)在附近區(qū)域產(chǎn)生砂土液化現(xiàn)象。黑龍江某鐵路橋改造工程[3]，由于車激振動(dòng)的存在，堤防邊坡的安全系數(shù)出現(xiàn)了明顯的下滑。

3)有些跨堤建筑物直接布置在堤身設(shè)計(jì)斷面內(nèi)，產(chǎn)生接觸滲漏通道，對(duì)于堤防的穩(wěn)定和防滲都不利。如某涵閘工程[4]引發(fā)與土堤的接觸面滲漏，接頭伸縮縫止水失效而漏水，穿堤涵閘背水坡漏水，以及穿堤涵閘地基滲漏等現(xiàn)象。

如何在保障這些堤防交叉建筑物正常使用的同時(shí)，又將其對(duì)堤防安全的影響控制在一定范圍內(nèi)，就成為很重要的課題。本文以潮州公路大橋B匝道對(duì)南堤安全的影響為實(shí)例，分析公路橋?qū)Φ谭澜Y(jié)構(gòu)防洪安全的影響因素，提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施及補(bǔ)救措施設(shè)計(jì)方案，可供類似工程參考。

2 堤防與公共設(shè)施交叉建筑物對(duì)堤防的安全影響

堤防與公共設(shè)施交叉建筑物與堤頂之間的凈空高度不夠時(shí)，會(huì)阻礙遠(yuǎn)期堤防的達(dá)標(biāo)加固的施行以及抗洪搶險(xiǎn)車輛的通行，對(duì)堤防的交通，通訊搶險(xiǎn)，管理維修等方面產(chǎn)生不便。

一部分堤防與公共設(shè)施交叉建筑物，如橋梁，渡槽，管道等其支墩布置于堤身設(shè)計(jì)斷面以內(nèi)時(shí)，會(huì)削弱原有天然地基的強(qiáng)度，增大地基應(yīng)力，產(chǎn)生堤身沉降。地基應(yīng)力大于地基承載力時(shí)還會(huì)發(fā)生土體剪切破壞，影響堤防安全。

當(dāng)各類公共設(shè)施建筑物與堤防產(chǎn)生交叉時(shí)，交叉建筑物也成為堤防的一部分，此時(shí)堤防斷面發(fā)生變化，同時(shí)車激振動(dòng)以及管道內(nèi)的水流壓力脈動(dòng)也會(huì)對(duì)堤防產(chǎn)生影響，甚至產(chǎn)生砂土液化，穩(wěn)定安全系數(shù)也相應(yīng)改變，此時(shí)需重新核算堤防的穩(wěn)定性。

除此之外，堤防與公共設(shè)施交叉建筑物會(huì)削弱原有天然地基的強(qiáng)度和防滲功能，形成滲流通道，產(chǎn)生滲透破壞，影響堤防安全。

3 一般對(duì)策

與堤防交叉的各類公共設(shè)施交叉建筑物、構(gòu)建物，一般需全面考察對(duì)堤防防汛，地基承載力，滲流結(jié)構(gòu)安全方面的影響，必要時(shí)采取相應(yīng)補(bǔ)救措施，不得影響堤防的管理運(yùn)用和防汛安全。

GB 50286—2013堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定[5]：為了堤防的穩(wěn)定和防洪安全運(yùn)用，并且不影響堤防的加固和擴(kuò)建，跨堤建筑物、構(gòu)筑物的支墩應(yīng)布置在堤身設(shè)計(jì)斷面之外。當(dāng)需要布置在堤身背水坡時(shí)，必須滿足堤身設(shè)計(jì)抗滑和滲流穩(wěn)定的要求，跨堤建筑物與堤頂交通、防汛搶險(xiǎn)、管理維修等方面的要求?；ネ⒔粯蛄壕袠蚨詹贾糜诘躺碓O(shè)計(jì)斷面內(nèi)，對(duì)堤防的滲流和安全穩(wěn)定將產(chǎn)生不利影響，必須采取有效的工程措施處理。因施工造成對(duì)堤防的破壞要及時(shí)按規(guī)劃設(shè)計(jì)斷面修復(fù)，尤其要做好橋墩與堤防接觸的防滲處理，保證堤防的防滲與穩(wěn)定。工程建設(shè)施工應(yīng)盡量遠(yuǎn)離堤防建筑物[6]。

4 工程實(shí)例

南堤為保護(hù)潮汕兩市的重要堤防，工程等級(jí)為2級(jí)，近期設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，遠(yuǎn)期防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，目前已達(dá)近期設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)。橋址處的堤頂寬度為7 m，堤頂高程為15.75 m(珠基)，內(nèi)外坡坡比均為1∶2.0。

潮州大橋B匝道與南堤平交，三個(gè)匝道墩落在南堤堤身上，結(jié)構(gòu)為擋土墻內(nèi)大面積填土，上部結(jié)構(gòu)荷載較大。潮州大橋設(shè)計(jì)荷載為公路Ⅰ級(jí)，屬于抗震設(shè)計(jì)要考慮的建筑物范疇。

以下通過(guò)考慮防汛安全、地基承載力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及堤基防滲等方面來(lái)進(jìn)行安全核算，并提出相應(yīng)補(bǔ)救措施。

4.1 防汛安全

主橋跨越南堤時(shí)，堤頂與大橋梁底的凈空也只有2.5 m，不滿足防汛搶險(xiǎn)的通行要求，但是背水側(cè)現(xiàn)已有上下堤路，可以維持南堤被B匝道封堵段的防汛道路格局，以限高、限車型措施保證該堤段的管理和搶險(xiǎn)作業(yè)需要。

4.2 地基承載力復(fù)核

依據(jù)SL 379—2007水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范，在各種計(jì)算情況下，擋土墻平均基底應(yīng)力不大于地基允許承載力，最大基底應(yīng)力不大于地基允許承載力的1.2倍。

南堤迎水側(cè)匝道填土最高位置處代表斷面計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示。

經(jīng)計(jì)算，墻趾處基底應(yīng)力最大。地基承載力滿足要求，不需進(jìn)行地基處理。

4.3 結(jié)構(gòu)安全復(fù)核

再利用SLOPE/W邊坡安全系數(shù)的計(jì)算方法選用摩根斯坦—普萊斯法，最危險(xiǎn)滑動(dòng)面搜索時(shí)給定剪入口和剪出口。計(jì)算結(jié)果表明，在振動(dòng)條件下堤身穩(wěn)定均滿足要求。

4.4 堤基防滲設(shè)計(jì)

南堤B匝道三橋墩壓蓋堤身，會(huì)形成接觸面滲漏，對(duì)南堤的防滲產(chǎn)生影響。

采用高壓擺噴處理南堤B匝道三橋墩壓蓋堤身的防滲問(wèn)題。高壓擺噴軸線長(zhǎng)92.62 m，與橋墩間距為2 m，兩側(cè)角度分別為134°和136°，高噴墻孔距1.6 m，擺噴角度為20°，與軸線之間的角度為10°，底部深入不透水層2 m，設(shè)計(jì)墻厚大于15 cm，設(shè)計(jì)滲透系數(shù)小于(1～10)×10-6m/s(如圖2，圖3所示)。

在高壓擺噴防滲墻施工結(jié)束后，需平鋪20 cm厚粗砂進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，再進(jìn)行灌漿效果檢查。灌漿完成后，在灌漿范圍內(nèi)布置檢查孔，壩身部分每5 m一段進(jìn)行注水試驗(yàn)，其滲透系數(shù)需小于(1～10)×10-6m/s，發(fā)現(xiàn)滲水部分應(yīng)該進(jìn)行補(bǔ)灌，確保堤基防滲效果。

5 結(jié)語(yǔ)

由以上潮州大橋B匝道與南堤發(fā)生交叉的案例可以得到以下兩點(diǎn)結(jié)論：

1)堤防與公共設(shè)施交叉建筑物的建設(shè)需做好設(shè)計(jì)規(guī)劃，在規(guī)劃的時(shí)候需經(jīng)過(guò)詳細(xì)論證，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范來(lái)進(jìn)行管理，與堤防交叉的各類公共設(shè)施建筑物、構(gòu)建物，宜選用跨越的形式，需要穿堤的建筑物、構(gòu)建物，應(yīng)合理規(guī)劃，并應(yīng)減少其數(shù)量。

2)當(dāng)?shù)谭琅c公共設(shè)施交叉建筑物對(duì)堤防之間互相的影響無(wú)法避免時(shí)，應(yīng)詳細(xì)考慮方案對(duì)于堤防工程的影響，采取合理的補(bǔ)救措施，確保堤防與公共設(shè)施交叉建筑物對(duì)堤防的安全影響降至最小。

堤防與公共設(shè)施交叉建筑物與堤防都是關(guān)乎民生的重要工程，在建設(shè)過(guò)程中需多部門協(xié)調(diào)，做好堤防與公共設(shè)施交叉建筑物與堤防的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

[1] 丁啟峰.淺談堤防工程與交叉建筑[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào),2008(21)：361-363.

[2] 馮福洋.鐵路列車跨越河流時(shí)橋梁基礎(chǔ)振動(dòng)對(duì)堤防的影響研究[D].北京:北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.

[3] 黃如卉,馬玉民,梁東業(yè)，等.鐵路橋車激振動(dòng)對(duì)堤防穩(wěn)定性影響研究[J].東北水利水電，2013(12)：65-66.

[4] 張儒生，寇相軍，李獻(xiàn)珍.穿堤涵閘滲透破壞及其防治[J].黑龍江水專學(xué)報(bào)，2000，27(2)：1-2.

[5] GB 50286—2013，堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6] 張玉成,楊光華,姚 捷，等.鐵路列車振動(dòng)荷載對(duì)臨近電排站及堤圍的影響分析[J].廣東水利水電，2009，10(10)：12-17.

Impact on the safety of dikes and corresponding countermeasures of cross buildings formed by public facilities

Luo Lun

(GuangdongSurveyandDesignInstituteofWaterResourcesandHydropower,Guangzhou510635,China)

This paper analyzed the safety influence of embankment and public facilities crossing buildings, and taking the influence of Chaozhou highway bridge B ramp to south embankment for example, from the flood control safety, foundation bearing capacity, seepage control design and other aspects, proposed specific measures, to guarantee the safe operation of embankment.

embankment, building, seepage control design, ramp

1009-6825(2016)22-0207-02

2016-05-23

羅 倫(1988- )，男，碩士，助理工程師

TV871

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