潘黎 陸志翔 王永東

【摘 要】影響防汛墻抗滑及抗傾覆穩(wěn)定的因素較多，地質(zhì)條件、水文條件、河流底標高、岸坡頂標高、岸坡形態(tài)、坡頂荷載等都能影響防汛墻的穩(wěn)定性，設(shè)計時通常對上述因素予以考慮。一般情況下按照設(shè)計進行堤防建設(shè)，防汛墻基本不會產(chǎn)生滑移和倒塌，但在堤防后方不遠處有水體的情況經(jīng)常會引起防汛墻滑移及倒塌，處理此類問題耗費大量人力、物力，文章從堤防外側(cè)水體對防汛墻抗滑穩(wěn)定及抗傾覆穩(wěn)定產(chǎn)生影響的本質(zhì)出發(fā)進行研究，以預(yù)防和控制此類滑移、傾覆災(zāi)害發(fā)生，確保堤防設(shè)施安全。

【關(guān)鍵詞】水體;堤防;抗滑穩(wěn)定;影響;研究

【中圖分類號】TV871.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）12-0080-03

影響防汛墻穩(wěn)定性的因素較多，設(shè)計時通常會考慮到地質(zhì)條件、水文條件、河流底標高、岸坡頂標高、岸坡形態(tài)、坡頂荷載等因素，而防汛墻外側(cè)存在水體的情況在實際岸坡設(shè)計與施工過程中往往容易被忽略，但防汛墻外側(cè)水體所帶來的危害卻是不容忽視的。

多年來，人們一直非常重視河流岸坡穩(wěn)定及堤防安全的設(shè)計、施工及研究。容曉[1]對剛體極限平衡法與有限元法在重力壩岸坡壩段抗滑穩(wěn)定計算進行了對比分析;賀新星等[2]對厚層淤泥質(zhì)地基高土石圍堰邊坡抗滑穩(wěn)定敏感性進行了分析;陳峰[3]對上海地區(qū)防汛墻加固工程關(guān)鍵問題進行了研究;李明等[4]用有限元強度折減法求解壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù);周智海等[5]對重力式擋墻穩(wěn)定性影響因素進行了分析;黃岳文[6]對擋土墻抗傾覆穩(wěn)定分析進行了討論。

本文擬以上海市黃浦江右岸某段堤防為背景，分析堤防外側(cè)水體的存在對防汛墻安全產(chǎn)生危害作用的機理，從而為此類危害的預(yù)防與控制提供借鑒。

1 工程情況

黃浦江右岸某段防汛墻為“L”形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，防汛墻頂面標高為5.12 m，基礎(chǔ)底標高為1.30 m，防汛墻后側(cè)路面標高為4.25 m，防汛墻頂寬為0.3 m，基礎(chǔ)寬度為1.8 m，基礎(chǔ)高度為0.5 m，具體岸坡形態(tài)及防汛墻結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在一次暴雨期間，該岸段有一段長度為50 m左右的防汛墻發(fā)生倒塌，相關(guān)管理部門迅速組織人、財、物趕往現(xiàn)場進行搶險。

經(jīng)現(xiàn)場觀察，該段防汛墻周邊環(huán)境較為復雜，防汛墻外側(cè)有一段明浜存在，明浜長度約為83 m。

2 防汛墻穩(wěn)定性分析

2.1 地質(zhì)情況

防汛墻倒塌后，管理單位組織了勘察單位對該段防汛墻所在區(qū)域及鄰近區(qū)域進行勘察。依據(jù)勘察報告可知，該滑移岸段25 m以淺深度范圍內(nèi)的地層為第①1層雜填土、第③1層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、第③3層灰色粉質(zhì)黏土、第⑤層灰色粉質(zhì)黏土，地表以下10 m范圍內(nèi)的典型靜力觸探成果圖如圖2所示。

根據(jù)室內(nèi)土工試驗成果，第①1層雜填土及第③1層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土的主要物理力學性質(zhì)指標見表1。

2.2 抗滑穩(wěn)定分析

墻背垂直光滑且墻后填土水平的防汛墻抗滑穩(wěn)定性按式（1）計算。

Fs=■（1）

式中：Fs為防汛墻抗滑穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)大于等于1.3;μ為防汛墻墻底與地基土的摩擦系數(shù);G為防汛墻及其基礎(chǔ)上覆土層重量，kN/m;EP為防汛墻墻前被動土壓力合力，kN/m;Ew為防汛墻墻前水壓力合力，kN/m;Ea為防汛墻墻后主動土壓力合力，kN/m;Ew1為防汛墻墻后水壓力合力。

防汛墻外側(cè)明浜水位較低不產(chǎn)生漫流時，防汛墻的抗滑穩(wěn)定計算結(jié)果見表2。

由表2可知，防汛墻外側(cè)明浜水位較低、不產(chǎn)生漫流時的防汛墻抗滑穩(wěn)定滿足要求，不會產(chǎn)生滑移，防汛墻前后受力分析計算簡圖如圖3所示。

暴雨期間，防汛墻外側(cè)明浜水位暴漲，水流漫溢至防汛墻墻根。在這種情況下，防汛墻墻后主動土壓力及水壓力分析計算簡圖如圖4所示，防汛墻抗滑穩(wěn)定計算結(jié)果見表3。

由表3可知，墻后明浜水流漫溢情況下，防汛墻的抗滑穩(wěn)定不滿足要求會產(chǎn)生滑移。

2.3 抗傾覆穩(wěn)定分析

墻背垂直光滑且墻后填土水平的防汛墻抗傾覆穩(wěn)定計算按式（2）進行。

Ft=■（2）

式中：Ft為防汛墻抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)大于等于1.6;? ?x0為墻及上覆土體重心到墻址的水平距離（單位：m）;Z0為墻前被動土壓力合力至墻址的垂直距離（單位：m）;Zw為墻前水壓力合力至墻址的垂直距離（單位：m）;Z1為墻后主動土壓力合力至墻址的垂直距離（單位：m）;Z2為墻后水壓力合力至墻址的垂直距離（單位：m）。

防汛墻抗傾覆穩(wěn)定計算分析簡圖如圖5所示。

防汛墻外側(cè)明浜水位較低、不產(chǎn)生水流漫溢時，防汛墻抗傾覆穩(wěn)定計算結(jié)果見表4。

由表4可知，防汛墻外側(cè)明浜水位較低、不產(chǎn)生水流漫溢時，防汛墻抗傾覆為穩(wěn)定狀態(tài)，防汛墻不會產(chǎn)生傾覆。防汛墻外側(cè)明浜產(chǎn)生水流漫溢時，防汛墻抗傾覆穩(wěn)定計算結(jié)果見表5。

表5計算結(jié)果表明，明浜水產(chǎn)生水流漫溢時，防汛墻抗傾覆為欠穩(wěn)定狀態(tài)，防汛墻存在傾覆的可能。

3 結(jié)語

（1）防汛墻外側(cè)水體的存在，對防汛墻穩(wěn)定有一定影響，當防汛墻外側(cè)水體在暴雨期間產(chǎn)生水流漫溢時，可能會導致防汛墻產(chǎn)生滑移和傾覆。

（2）防汛墻外側(cè)有水體存在時，應(yīng)采取一定的措施，確保防汛墻在其后側(cè)水體產(chǎn)生水流漫溢時仍保持穩(wěn)定。

（3）防汛墻外側(cè)有水體存在時，防汛墻的抗滑和抗傾覆設(shè)計應(yīng)按照最不利情況進行驗算，確保防汛墻的安全運行。

（4）進一步研究防汛墻墻后水體漫流情況下墻后填土強度減弱程度及墻后水土壓力的作用機理，可以為防汛墻的抗滑穩(wěn)定及抗傾覆穩(wěn)定設(shè)計控制提供基礎(chǔ)依據(jù)。

參 考 文 獻

[1]容曉.剛體極限平衡法與有限元法在重力壩岸坡壩段抗滑穩(wěn)定計算中的對比分析[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2017（5）：125-128.

[2]賀新星，王瑞駿，閆菲.厚層淤泥質(zhì)地基高土石圍堰邊坡抗滑穩(wěn)定敏感性分析[J].水資源與水工程學報，2016，27（6）：196-201.

[3]陳峰.上海地區(qū)防汛墻加固工程關(guān)鍵問題[J].水利水電科技進展，2014，34（6）：49-55.

[4]李明，梁力，王偉，等.用有限元強度折減法求解壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)[J].中國安全生產(chǎn)科學技術(shù)，2012（2）：83-87.

[5]周智海，王燦，陳芳.重力式擋土墻穩(wěn)定性影響因素分析[J].公路與汽運，2015（167）：126-128.

[6]黃岳文.關(guān)于擋土墻抗傾覆穩(wěn)定分析的討論[J].巖土工程學報，2015，37（6）：1158-1164.