陳 實(shí)

（福建省建江水利水電設(shè)計(jì)咨詢有限公司，福建 福州 350001）

1 工程概況

連江城區(qū)段敖江左岸文新堤段位于城區(qū)敖江干流南岸文新村。起始于敖江三橋下游300 m 處（文新村村頭）右岸，終止于文新村村尾，位置處于感潮河段，且發(fā)生過滑塌，基礎(chǔ)不穩(wěn)定，該段總長0.518 km，原設(shè)計(jì)采用扶壁式擋墻堤型。

舊堤總長512 m，修建于20 世紀(jì)50 年代，防洪堤堤身為土堤，防洪標(biāo)準(zhǔn)不足20 年一遇，堤身建在灘地淤泥上，淤泥堤基未做處理，2018 年年底險(xiǎn)情應(yīng)急加固工程中完成了本堤段基礎(chǔ)的拋石壓載和阻滑樁等施工。

2 堤防險(xiǎn)情及原因分析

2018 年10 月26 日文新舊堤段迎水坡堤腳便道部分路面出現(xiàn)下沉和開裂現(xiàn)象，下沉約1.3 m 左右并被江水淹沒；10 月27 日第一次發(fā)生滑坡，縱向滑塌長度90 m，堤腳開裂長度97 m?；潞缶壐叱碳s5.5 m，滑坡前緣高程約1.0 m，臨空面相對高差約4.5 m，滑坡面積約40 m2，總體積約3000 m3，堤頂縱向裂縫長度約50 m；11 月3 日～14 日之后由于降雨以及原堤身斷面穩(wěn)定被破壞，滑塌面向堤身繼續(xù)發(fā)展，堤身再次滑塌，滑坡后緣高程約9.5 m，滑坡前緣高程約1.0 m，相對高差8.5 m，滑坡面積約100 m2，總體積約9000 m3，為中型滑坡，施工便道開裂，裂縫寬度為3 cm～10 cm。為防止險(xiǎn)情惡化，采用防滑樁進(jìn)行緊急加固處理。

經(jīng)分析造成滑塌的起因是堤防荷載過高，引導(dǎo)荷載過高的因素有：

1）含光塔公園和人行橋施工重載車輛頻繁通行堤腳便道，增加了邊坡的不利荷載；

2）連續(xù)降雨，由于雨水的入滲，斜坡土體由于飽水而重度增加，增加了坡體荷載；

3）舊堤自身填筑質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，文新舊堤為土堤，存在滲漏問題，堤防建設(shè)滯后；

4）沿堤線現(xiàn)狀房屋緊鄰堤防背水坡，部分房屋建設(shè)已對堤防背水坡進(jìn)行開挖，破壞了堤身結(jié)構(gòu)和堤身斷面薄弱；

5）該段河道凹岸。河道深泓線逐年偏向右岸，根據(jù)2018 年實(shí)測與2016 年實(shí)測地形圖對比發(fā)現(xiàn)，文新段河床底高程從-3.0 m 沖刷至-4.5 m。

3 堤防優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 原設(shè)計(jì)堤防斷面

原設(shè)計(jì)堤軸線為5018 m，擋墻結(jié)構(gòu)采用扶壁式擋墻，工程投資1907 萬元，沿著已批復(fù)的規(guī)劃岸線布置，即文新舊堤堤腳擋墻位置，堤型采用C30 鋼筋砼扶壁式擋墻，墻頂寬0.5 m，墻身垂直，頂部露出設(shè)計(jì)堤頂高程0.8 m 兼做防浪墻；根據(jù)墻高不同，墻趾挑懸長度2.5 m，墻踵挑懸長度5.0 m，基礎(chǔ)厚1.0 m，下設(shè)C15 素砼墊層厚0.1 m，堤腳與阻滑樁平臺(tái)齊平，擋墻后采用粘土回填。堤頂總寬3.5 m，泥結(jié)石路面厚0.2 m，堤防背水側(cè)坡比為1∶2.0，鋪設(shè)草皮護(hù)坡，坡腳設(shè)C15 砼排水溝。堤后地面與舊堤堤頂齊平，布置3.0 m 寬防汛道路，采用瀝青混凝土路面。

圖1 扶壁式擋墻斷面

3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)后

文新段堤段出現(xiàn)堤身滑塌，且舊堤填筑質(zhì)量較差，防洪堤優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提不宜在堤身上部增加過多荷載。由于原設(shè)計(jì)扶壁式擋墻地基接觸面積小，地基應(yīng)力較集中，根據(jù)實(shí)際情況考慮，原方案必須要更改。

3.2.1 優(yōu)化后堤防斷面

（1）考慮因素

復(fù)合式土堤對地基的適用性較好，堤身與地基接觸面積大，地基應(yīng)力相應(yīng)較小，在軟弱地基上容易保持穩(wěn)定，另外復(fù)合式為分級斜坡，可設(shè)置親水平臺(tái)，總工程投資需要1213 萬元。結(jié)合城鎮(zhèn)總體規(guī)劃，敖江周邊城區(qū)定位為“環(huán)境優(yōu)美的生態(tài)城鎮(zhèn)”“宜居城鎮(zhèn)”，規(guī)劃沿敖江下游重點(diǎn)打造濱水景觀。綜合以上因素，采用土堤結(jié)合上部防洪墻的復(fù)合式土堤方案。

堤后民房較密集，避免居民后期修建房屋擾動(dòng)堤防穩(wěn)定，堤軸線布置在文新舊堤防浪墻與規(guī)劃岸線之間，距離規(guī)劃岸線6 m～10 m，堤段樁號(hào)為WX0+000～WX0+511。優(yōu)化設(shè)計(jì)防洪堤長度511 m，堤防斷面為土堤+擋墻結(jié)構(gòu)，堤頂設(shè)C30 鋼筋砼懸臂式擋墻，擋墻基礎(chǔ)設(shè)高壓旋噴樁防滲墻，墻后填土，堤頂寬度3.5 m，堤坡采用生態(tài)砼護(hù)坡。

（2）堤防斷面的確定

堤型采用土堤+防洪墻，堤身迎水側(cè)采用粘土置換舊堤的填筑料，置換厚度不小于2.0 m，迎水側(cè)坡比1∶2.5，坡面結(jié)構(gòu)采用生態(tài)混凝土護(hù)坡，結(jié)構(gòu)自下而上為土工布一層，現(xiàn)澆生態(tài)砼0.15 m 厚，表面覆土0.03 m 厚，坡腳與已建的阻滑樁冠梁連接；為減少土堤高度，斜坡頂采用C30 鋼筋砼防洪墻，墻頂高于設(shè)計(jì)堤頂?shù)缆?.0 m，堤頂寬度為3.0 m，設(shè)置瀝青混凝土路面；擋墻頂寬0.5 m，墻身垂直，墻趾挑懸長度0.7 m，墻踵挑懸長度3.0 m，擋墻底板厚0.5 m，下設(shè)C15 素砼墊層厚0.1 m。擋墻洪水位以上部分采用可拆卸式防浪墻。

此段舊堤填筑材料主要為粉砂，滲透較大，在防洪墻下部設(shè)置高壓旋噴樁防滲墻，樁徑0.6 m，樁間距0.4 m，防滲墻穿透粉砂層。具體斷面圖見圖2。

3.2.2 上部防洪墻優(yōu)化設(shè)計(jì)

此次堤防優(yōu)化設(shè)計(jì)原則為上部減載，增加堤防的穩(wěn)固性，且工程緊鄰連江縣含光塔公園，對于后期景觀要求較高，堤后沿線村民多次要求降低擋墻高度，綜合以上因素，本次優(yōu)化設(shè)計(jì)上部防洪墻采用方案二懸臂式擋墻+防浪板方案。

堤坡上部采用C30 懸臂式擋墻，墻頂高于舊堤頂1.3 m，填筑粘土0.3 m 作為堤頂?shù)缆?，堤頂寬度?.0 m，路面與擋墻高差1.0 m；擋墻頂寬0.5 m，墻身垂直，墻趾挑懸長度0.7 m，墻踵挑懸長度3.0 m，擋墻底板厚0.5 m，下設(shè)C15 素砼墊層厚0.1 m。擋墻頂部采用可拆卸式防浪墻，防浪墻高度1.0 m，由5 塊防浪板拼插而成。

3.3 防洪墻穩(wěn)定計(jì)算

防洪墻斷面按最大高度4.3 m 進(jìn)行計(jì)算，采用“理正巖土計(jì)算軟件”6.5 版進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下：

（1）物理力學(xué)指標(biāo)

堤基土層及回填土料物理力學(xué)指標(biāo)詳見地質(zhì)章節(jié)，地基考慮樁基效果。

（2）計(jì)算工況

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286-2013）規(guī)定，穩(wěn)定計(jì)算取用的工況如下。

工況1：施工期的臨水、背水側(cè)堤坡（非常情況）；

工況2：設(shè)計(jì)洪水位下的穩(wěn)定滲流期的背水側(cè)堤坡（正常情況）；

工況3：設(shè)計(jì)洪水水位驟降期的臨水側(cè)堤坡（正常情況）。

（3）穩(wěn)定計(jì)算成果分析

計(jì)算成果見表1。

表1 防洪墻抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果表

由表1 可以看出，防洪墻自身穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

3.4 堤防滲流穩(wěn)定計(jì)算

（1）堤防現(xiàn)狀滲流穩(wěn)定計(jì)算

根據(jù)地質(zhì)鉆探、實(shí)驗(yàn)，堤防各巖土層物理力學(xué)參數(shù)選用建議值，并參照工程經(jīng)驗(yàn)值，選取各土層滲透系數(shù)見表2。建模材料：①素填土，②粉砂，③淤泥，④粉質(zhì)粘土，⑤強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，⑥弱風(fēng)化花崗巖，⑦拋石。

表2 堤防各土區(qū)滲透系數(shù)K

計(jì)算斷面選用堤防最不利斷面，按有限深透水地基計(jì)算，采用河海大學(xué)編寫的“水工結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)Autobank 7.07”進(jìn)行滲流計(jì)算。

計(jì)算工況為：外江水位為設(shè)計(jì)洪水位，下游無水時(shí)現(xiàn)狀堤防滲流情況。經(jīng)計(jì)算，堤防滲流計(jì)算成果見表3。

表3 現(xiàn)狀堤防滲流計(jì)算成果表

根據(jù)計(jì)算可以看出：堤后出逸點(diǎn)位于粉砂層，最大水力坡降大于允許水力坡降（[J允]＝0.2），理論上在反濾失效的情況下堤防土體會(huì)發(fā)生滲透破壞。

鉆孔現(xiàn)場注水試驗(yàn)堤身粉砂層滲透系數(shù)平均值K=2×10-3cm/s，屬強(qiáng)透水性；根據(jù)鉆探揭示成果和現(xiàn)場注水試驗(yàn)，壩體土層均勻性較差，存在滲漏隱患。故采用高壓旋噴防滲墻對堤身進(jìn)行防滲加固。

（2）堤防加固后滲流穩(wěn)定計(jì)算

本次加固后的堤防滲流計(jì)算方法和計(jì)算工況與前節(jié)一樣，單管高壓旋噴防滲墻滲透系數(shù)取1.0×10-6cm/s 進(jìn)行滲流分析計(jì)算。

表4 加固后堤防滲流計(jì)算成果表

堤防通過單管高壓旋噴防滲墻加固后最大水力坡降均小于允許值，堤身將不會(huì)產(chǎn)生滲流破壞。理論計(jì)算上單寬滲流量減少顯著。因此，本次采用防滲墻對堤身進(jìn)行防滲加固是必要可行的。

4 結(jié)果及結(jié)論

連江敖江流域防洪治理工程（文新段）堤防優(yōu)化設(shè)計(jì)后對連江敖江流域防洪治理工程綜合整治長度和旱閘規(guī)模無影響，受影響主要是由于堤軸線變動(dòng)，原堤防長度523.0 m 減少至511.0 m，總投資減少506.86 萬元，比連江敖江流域防洪治理工程初設(shè)批復(fù)概算總投資減少1.96%；堤型由扶壁式擋墻變更為經(jīng)濟(jì)生態(tài)的復(fù)合式，下部土堤上部可拆卸防浪墻，不僅減輕了堤防的荷載力，而且解決了原設(shè)計(jì)中上部懸臂式擋墻對堤后居民視野造成阻擋的問題，增強(qiáng)堤后居民視野通透性。綜上所述，工程優(yōu)化變更后經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、防洪各方面效果顯著。