張 鵬

（河北省子牙河河務(wù)中心，河北 衡水 053000）

子牙河系是海河水系的重要組成部分，歷史上海河流域發(fā)生特大洪水多以子牙河系洪水為主，一直是海河流域防汛工作的重點。子牙河系包括滹沱河、滏陽河和黑龍港運(yùn)東諸河，滹沱河、滏陽河在獻(xiàn)縣匯合后稱子牙河。滏陽新河[1]位于滏陽河右側(cè)，為“63·8”洪水后河北省1967—1968 年開挖的人工排洪河道，是治理海河的骨干工程之一。滏陽新河起于河北省邢臺市寧晉縣小河口村，止于獻(xiàn)縣樞紐，全長132 km，主要任務(wù)是配合大陸澤、寧晉泊滯洪工程將滏陽河14 877 km2的洪水導(dǎo)入子牙新河。滏陽新河防護(hù)區(qū)人口密集，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，地理位置和防洪地位非常重要。

1 工程興建必要性

滏陽新河建成逾50 a以來未經(jīng)受過特大洪水的考驗，目前老化失修較為嚴(yán)重，存在堤頂欠高、堤寬不足等問題，并且當(dāng)時多為民工隊伍施工，部分堤段筑堤土料不符合規(guī)范要求，或碾壓不夠密實，以致現(xiàn)狀堤防險工險段較多。目前，工程過流能力介于2 900～4 700 m3/s，達(dá)不到《海河流域防洪規(guī)劃》[2]確定的5 700 m3/s的校核行洪流量，一旦遇較大洪水，無法確實保障兩岸人民生命財產(chǎn)安全。因此，為提高滏陽新河兩岸防洪安全、促進(jìn)地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和構(gòu)建和諧社會，對滏陽新河進(jìn)行綜合整治是十分必要的。

2 堤防加固方案

根據(jù)《海河流域防洪規(guī)劃》明確的治理標(biāo)準(zhǔn)，滏陽新河防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a 一遇洪水設(shè)計、“63·8”洪水校核，相應(yīng)設(shè)計流量為2 800 m3/s、校核流量5 700 m3/s。深槽設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為5 a一遇洪水不淹沒灘地，設(shè)計流量為250 m3/s。本次滏陽新河堤防加固工程的主要任務(wù)是通過恢復(fù)原設(shè)計堤防及險工治理等工程措施，使其達(dá)到設(shè)計和校核防洪標(biāo)準(zhǔn)，減少洪水災(zāi)害，穩(wěn)定沿岸群眾生活、生活。堤防加固范圍為艾辛莊樞紐至獻(xiàn)縣樞紐治理河道長度132 km，左堤長127.39 km，右堤長128.8 km。

2.1 復(fù)堤工程

2.1.1 原設(shè)計指標(biāo)

“63·8”洪水后開始進(jìn)行滏陽新河治理工程，先后于1965年冬至1968年春完成了滏東排河開挖、滏陽新河右堤填筑、滏陽新河深槽開挖、滏陽新河左堤填筑等工程。根據(jù)《滏陽新河初步設(shè)計》，河道左右堤頂寬8 m，迎水坡邊坡上部為1∶3、中部為1∶5、下部為1∶3（左堤斷面丙為1∶5）。左堤根據(jù)不同筑堤高度，分為3種設(shè)計橫斷面：①甲種斷面迎水坡堤頂4 m處設(shè)有10 m寬戧臺，背水坡距堤頂2.0 m處設(shè)有8.5 m寬公路平臺；②乙種斷面迎水坡距堤頂5 m 處設(shè)有10 m 寬戧臺，背水坡距堤頂 5.95 m 處設(shè)有 8.5 m 寬公路平臺；③丙種斷面迎水坡下部邊坡為1∶5，背水坡無公路平臺，其他尺寸與斷面乙相同。右堤設(shè)計為1 種斷面，迎水坡在距堤頂4 m 處設(shè)有10 m 寬戧臺，背水坡在距地面1.5 m 處設(shè)有10 m 寬戧臺。左、右堤設(shè)計堤頂高程為校核洪水位加1.0 m。

2.1.2 設(shè)計堤頂高程確定

滏陽新河左右堤均為2 級堤防。由于多年自然侵蝕和沉降，目前堤頂高程普遍降低。按照設(shè)計洪峰流量2 800 m3/s和校核洪峰流量5 700 m3/s的水面進(jìn)行堤頂高程設(shè)計?；凇兜谭拦こ淘O(shè)計規(guī)范》（GB-50286-1998）[3]要求，堤頂高程只按設(shè)計水面線加堤頂超高計算，且2級堤防堤頂超高不得小于2.0 m。滏陽新河具有其特殊性，一是有校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，二是校核洪水流量遠(yuǎn)大于設(shè)計洪水流量。根據(jù)20 世紀(jì)60 年代設(shè)計成果，取設(shè)計洪水位加計算超高、校核洪水位加1.0 m 超高的較大值作為設(shè)計堤頂高程。在國務(wù)院批復(fù)的《海河流域防洪規(guī)劃》[2]中明確指出：滏陽新河在治理過程中，堤頂高程要在“63·8”型洪水水面線以上加1.0 m超高。

根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》，按設(shè)計洪水位確定堤頂高程，堤頂超高由設(shè)計波浪爬高、設(shè)計風(fēng)壅增水高度、安全加高組成。波浪爬高確定根據(jù)工程所在地理位置，采用沿河冀州、衡水、獻(xiàn)縣等氣象站的風(fēng)速統(tǒng)計資料，工程區(qū)內(nèi)汛期主風(fēng)向為S，歷年汛期最大風(fēng)速平均值為10.5 m/s。其他風(fēng)浪要素按照《堤防工程設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定確定，得到風(fēng)浪要素的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)平均波周期計算公式得到計算波長為9.01 m。波浪爬高、風(fēng)壅水面高度按相應(yīng)公式經(jīng)計算為0.918、0 m。安全加高按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，不允許越浪的2級堤防工程安全加高值為A=0.8 m，經(jīng)計算，設(shè)計洪水情況下的堤頂超高為1.74 m。按照規(guī)范要求，對于2級堤防來說，當(dāng)計算的堤頂超高小于2 m時，堤頂超高取2 m。

經(jīng)分析比較，按設(shè)計洪水位加2 m 超高所確定的堤頂高程均低于按校核洪水位加1 m 超高所確定的堤頂高程。因此，滏陽新河設(shè)計堤頂高程按校核洪水位加1 m 確定，該結(jié)果與《海河流域防洪規(guī)劃》相吻合。

根據(jù)有關(guān)規(guī)劃中的投資規(guī)模，同時考慮滏陽新河校核洪水標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)的實際情況，復(fù)堤頂高程暫按校核洪水位加0.5 m確定。經(jīng)分析，以此確定的復(fù)堤頂高程均高于或等于按設(shè)計洪水位加2 m 確定的設(shè)計堤頂高程，說明按此設(shè)計方案實施復(fù)堤能夠滿足設(shè)計洪水條件下的堤頂超高要求。

2.1.3 堤身橫斷面設(shè)計

滏陽新河復(fù)堤工程是在現(xiàn)有堤防斷面基礎(chǔ)上加高培厚的，為減小工程永久占地，采用在迎水坡戧臺上進(jìn)行復(fù)堤的工程設(shè)計方案，復(fù)堤斷面均為梯形斷面。根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》，2 級堤防堤頂寬度不宜小于6 m，堤坡不宜陡于1∶3。對于堤高超過6 m的地方，背水側(cè)宜設(shè)置戧臺。根據(jù)上述要求，參考堤防原設(shè)計斷面，復(fù)堤段左、右堤采用相同的斷面形式，堤頂寬度7 m，設(shè)計邊坡1∶3，迎水坡戧臺寬度維持現(xiàn)狀，在滿足堤防工程設(shè)計規(guī)范要求情況下，做到不因堤防加高培厚而增加永久占地。背水坡和迎水坡戧臺以下仍維持原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，只進(jìn)行邊坡整修。

2.1.4 復(fù)堤長度確定

滏陽新河經(jīng)過逾50 a的運(yùn)用，堤防車碾輪壓、風(fēng)吹雨淋、維修資金投入不足，加上堤頂大多未硬化和管理不善等諸多因素影響，堤頂高程普遍降低，達(dá)不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。受地下水超采影響，近些年來工程區(qū)內(nèi)地面沉降問題普遍存在。所以，在滿足堤防穩(wěn)定的前堤下，從工程必要性及節(jié)省工程投資等方面綜合考慮，確定復(fù)堤段原則為：以確定的設(shè)計高程為基礎(chǔ)，對現(xiàn)狀堤防高程與設(shè)計堤頂高程相差大于0.5 m且堤頂寬度不足7.0 m的堤段進(jìn)行復(fù)堤，其余段暫不復(fù)堤。按照上述原則，確定滏陽新河左堤需復(fù)堤長度為61.77 km，暫不復(fù)堤段長65.62 km；右堤需要復(fù)堤長度為97.85 km，暫不復(fù)堤段長30.95 km。

2.1.5 堤身復(fù)土位置

復(fù)堤方案分析了臨水側(cè)和背水側(cè)2 種方案。經(jīng)分析，大多數(shù)堤段臨水側(cè)灘地地勢高于背水側(cè)，復(fù)堤工程量較小，且沿堤防背水側(cè)村莊較多，有些村莊緊挨大堤，施工不便。另外，考慮目前的施工機(jī)械和施工質(zhì)量較20世紀(jì)60年代有很大不同，新復(fù)堤土的施工質(zhì)量將有所堤高，因此采用迎水坡復(fù)堤設(shè)計，將有利于堤身安全。背水側(cè)邊坡維持現(xiàn)狀。個別特殊堤段復(fù)土位置視具體情況可靈活掌握。

2.1.6 堤坡穩(wěn)定計算

（1）計算斷面選取。滏陽新河左、右堤復(fù)堤斷面形式相同。地質(zhì)勘察資料顯示，根據(jù)筑堤土料的不同，堤身分為壤土堤段、砂壤土堤段和砂土堤段。堤基土的分布主要為黏土段、壤土段、砂壤土段。邊坡穩(wěn)定計算斷面選擇從堤高、堤防土質(zhì)、堤基土質(zhì)、土的物理力學(xué)性質(zhì)等方面進(jìn)行綜合比較分析，選擇具有代表性的斷面進(jìn)行計算。經(jīng)綜合分析比較，共選取了16 個典型斷面。其中，除左堤21+000 斷面現(xiàn)狀堤頂高程與設(shè)計堤頂高程相差在0.5 m之內(nèi)、屬暫不復(fù)堤段典型斷面外，其他15個典型斷面均在復(fù)堤段內(nèi)。

（2）滲透穩(wěn)定分析。根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》，無黏性土按滲透變形類型為管涌型、土料級配按連續(xù)性考慮，允許坡降為0.15～0.25。以黏性土為主的重要的堤防，其允許坡降通過試驗確定。根據(jù)計算斷面堤身及堤基土的物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)，并參考土壩滲流穩(wěn)定計算，綜合比較后設(shè)計情況下取黏性土的允許坡降為0.28。按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行滲透穩(wěn)定計算，其水位組合為：①臨水側(cè)設(shè)計洪水位，背水側(cè)無水；②臨水側(cè)設(shè)計洪水位驟降。采用河海大學(xué)工程力學(xué)研究所《水工結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)（Auto BANKv4）》進(jìn)行計算。對所選典型斷面進(jìn)行穩(wěn)定計算，由該程序計算出浸潤線，為邊坡穩(wěn)定分析提供依據(jù)。由滲透穩(wěn)定計算成果可知，典型斷面迎水側(cè)及背水側(cè)堤防滲透坡降均小于允許滲透坡降，不會發(fā)生滲透破壞。

（3）抗滑穩(wěn)定計算。滏陽新河興建于1967—1968 年，整治工程將有部分堤段在現(xiàn)有堤防斷面基礎(chǔ)上進(jìn)行加高培厚，針對堤防“96·8”行洪期間存在的問題和設(shè)計資料，對堤防進(jìn)行了補(bǔ)充勘探和內(nèi)業(yè)土工試驗。參照《堤防工程技術(shù)規(guī)范》，并根據(jù)地質(zhì)勘察試驗資料，結(jié)合險工段堤防進(jìn)行堤防抗滑穩(wěn)定分析復(fù)核。典型斷面黏性土凝聚力、內(nèi)摩擦角、干濕密度根據(jù)地質(zhì)勘察成果及料場擊實試驗成果取值。

滏陽新河左右堤為2 級堤防，根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》不進(jìn)行抗震設(shè)計。堤防抗滑穩(wěn)定計算工況為：①正常情況1，設(shè)計洪水位情況下穩(wěn)定滲流期的背水側(cè)堤坡；②正常情況2，設(shè)計洪水驟降期的臨水側(cè)堤坡。根據(jù)建筑物級別及規(guī)范要求，確定2 級堤防堤坡抗滑安全系數(shù)正常運(yùn)用條件下為1.25。邊坡穩(wěn)定計算采用河海大學(xué)工程力學(xué)研究所《邊坡穩(wěn)定分析程序（SLOPE 2.31）》進(jìn)行，由計算結(jié)果可知，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)大于允許穩(wěn)定安全系數(shù)，滿足規(guī)范要求。因此，堤防設(shè)計邊坡是穩(wěn)定的。

2.1.7 堤防填筑設(shè)計

根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》，均質(zhì)土堤宜選用亞黏土，黏粒含量宜為15%～30%，塑性指數(shù)宜為10～20，且不得含植物根莖、磚瓦垃圾等雜質(zhì)；填筑土料含水率控制在17.5%～20%。筑堤土料場定于深槽右側(cè)100 m寬范圍內(nèi)，取土總深度1.5 m，平均取土寬度約53 m，長約62 km，取土前應(yīng)進(jìn)行清表，清表厚度為0.3 m，實際取土厚度1.2 m；清表土回填出料場用于復(fù)耕，禁止用于筑堤。滏陽新河左、右堤防均為2級堤防，黏土設(shè)計壓實度為0.92。

2.2 堤防險工及隱患治理

2.2.1 砂土堤段

根據(jù)工程地質(zhì)勘察結(jié)果，滏陽新河左、右堤根據(jù)筑堤土質(zhì)的不同，分為壤土堤段、砂壤土堤段和砂土堤段。其中，砂土堤段主要分布在左堤123+750—124+750 以及右堤 124+500—126+500 段內(nèi)。為減少堤身的透水性，對砂土堤段進(jìn)行內(nèi)坡包黏處理。根據(jù)以往工程設(shè)計經(jīng)驗，包黏厚度為0.6 m，沿堤內(nèi)坡到堤腳。堤腳處黏土局部加厚為1.0 m，包黏順堤長度在砂土堤段上下各延長50 m。包黏范圍左堤為123+700—124+800，右堤為124+450—126+550。

2.2.2 堤身土體疏松段

壓力灌漿是加固堤防、消除隱患、解決堤防土質(zhì)疏松段的有效方法，適用于以黏土或壤土為主的堤段。根據(jù)《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》（SD 26688），堤防灌漿可以解決的主要問題是：①堤防碾壓不實、密實度普遍較差；②堤防內(nèi)有滲漏通道、軟弱夾層、堤后坡浸潤線出逸點過高，發(fā)生涸濕現(xiàn)象或滲透破壞（管涌、流土）現(xiàn)象；③堤防由于不均勻沉陷而產(chǎn)生的裂縫（不包括滑坡裂縫）；④堤防內(nèi)存在生物洞穴，如蟻穴、鼠洞、獾洞及腐爛樹根等。堤防灌漿分為充填式灌漿和劈裂式灌漿。充填式灌漿適用于處理性質(zhì)和范圍都已確定的局部隱患；劈裂式灌漿適用于處理范圍較大，問題性質(zhì)和部位又都不能完全確定的隱患。從滏陽新河左、右堤防各階段的地質(zhì)勘探、物探、電測結(jié)果來看，對堤防土體疏松段采用劈裂式灌漿處理比較適合。

根據(jù)物探報告，1999年曾對衡水湖段右提1.2 km（48+400—49+1600）進(jìn)行了劈裂灌漿處理，物探工作中著重對該段進(jìn)行了探測，結(jié)果該段無明顯異常，表明大堤密實度均勻，處理效果較好。從2002 年已實施的10.5 km（43+900—54+400）衡水湖段右堤劈裂灌漿工程效果來看，基本達(dá)到了堤身土壤干重度要求。滹沱河北大堤局部段“96·8”洪水前也實施了堤身劈裂灌漿處理。根據(jù)“96·8”洪水對滹沱河大堤行洪的影響情況，凡是堤身灌漿堤段險情均較小。鑒于上述情況，堤身土體疏松段治理將堤防灌漿作為工程推薦方案。本次工程只對復(fù)堤段內(nèi)的堤身土體疏松段結(jié)合復(fù)堤進(jìn)行堤身防滲，堤防灌漿列入下期工程中。

結(jié)合復(fù)堤，對堤身土體疏松段進(jìn)行防滲處理。具體措施是在復(fù)堤段迎水坡上鋪設(shè)復(fù)合土工膜，材料為兩布一膜，重量為600 g/cm。本次復(fù)堤段堤身防滲總長為30.15 km，其中左堤12.05 km、右堤18.1 km。根據(jù)滏陽新河設(shè)計流速和坡腳處土壤計算粒徑，按水流斜沖防護(hù)岸坡產(chǎn)生的沖刷公式，計算得出局部沖刷深度為0.15 m。從工程安全性出發(fā)，坡腳處土工膜埋深取1 m，水平長度為2 m。復(fù)合土工膜鋪設(shè)方式沿復(fù)堤開蹬斷面鋪設(shè)，堤肩處與校核洪水位齊平。

2.2.3 其他隱患治理

人工取土造成的堤外多處取土坑，使得堤身斷面縮小，一遇較大洪水背水坡易產(chǎn)生滲水而危及大堤安全。因此，需結(jié)合實際，對堤后土坑采取填塘固基的工程措施，填塘30 m，邊坡1∶3，高度與附近地面相同，堤身斷面不足處結(jié)合復(fù)堤工程使其達(dá)到設(shè)計斷面；受“96·8”洪水影響，下游獻(xiàn)縣段個別臨堤村莊處出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，結(jié)合復(fù)堤、土坑填塘固基等工程，對堤防迎水面鋪設(shè)土工膜進(jìn)行堤身防滲處理，鋪設(shè)方式同堤身防滲段，未出滲水段防滲長度100 m；對上游新河縣劉莊穿堤故道進(jìn)行鋪黏處理。

3 社會效益

滏陽新河堤防加固工程不僅具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，其社會效益更加顯著。隨著我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)和改革開放的全面推進(jìn)，工程保護(hù)范圍內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟(jì)總量迅速增長，洪災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失和影響也快速增加。滏陽新河堤防加固工程，關(guān)系到京九鐵路、石德鐵路、青銀高速公路、衡德高速公路、邢衡高速公路、大廣高速公路、石黃高速公路等交通要道的正常運(yùn)行和衡水、冀州、武強(qiáng)、武邑、獻(xiàn)縣、阜城等重要市、縣人民生命財產(chǎn)安全問題。保持滏陽新河安瀾，不僅具有重要的經(jīng)濟(jì)意義，更具有全局性重大政治意義。滏陽新河堤防加固工程的實施，必將有效改善區(qū)域社會發(fā)展的物質(zhì)生活條件，從而全面促進(jìn)社會進(jìn)步。