熊 丹

(樟樹市水利工程服務(wù)中心，江西 宜春 331200)

1 工程概況

1.1 基本情況

三湖聯(lián)圩堤線全長78.976 km，袁河部分、贛江部分長度分別為38.326 km和40.650 km，保護(hù)范圍包括新干縣的三湖鎮(zhèn)、界埠鄉(xiāng)、荷浦鄉(xiāng)及樟樹市的洲上鄉(xiāng)，保護(hù)耕地0.73萬hm2,保護(hù)人口11.67萬人，總保護(hù)面積85.54 km2。本文研究主要圍繞三湖聯(lián)圩除險加固工程樟樹段項目展開，該項目堤線長24.8 km，保護(hù)耕地面積0.22萬hm2、保護(hù)人口3.42萬人，總保護(hù)面積31.75 km2。三湖聯(lián)圩除險加固工程樟樹段主要涉及堤身堤基防滲處理、堤頂混凝土路面設(shè)置、堤身加高培厚、護(hù)岸與護(hù)坡、穿堤建筑物加固改造等內(nèi)容，以此實(shí)現(xiàn)圩堤防洪能力提升。案例項目以4級建筑物設(shè)計堤基、護(hù)岸、堤身、涵閘，以20年一遇為防洪標(biāo)準(zhǔn)，三湖聯(lián)圩除險加固工程樟樹段項目屬于4級堤防[1]。

1.2 水文地質(zhì)

三湖聯(lián)圩樟樹段堤身填土以壤土、砂壤土為主，壤土的黏結(jié)性一般，砂壤土的黏結(jié)性差。堤基地勢較平坦，存現(xiàn)二元結(jié)構(gòu)，下部為較大透水性的粗礫及粉細(xì)砂，上部為壤土或砂壤土，同時存在泥質(zhì)粉砂巖的下伏基巖，基巖透水性微弱。沿線堤岸由粉細(xì)砂、壤土、礫砂層組成，局部堤岸迎流頂沖或臨河陡岸，抗沖能力較差，穩(wěn)定性差的堤岸存在塌岸、崩岸等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，表1為地基土的主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值。

表1 地基土的主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值

2 堤頂設(shè)計

2.1 堤頂高程確定

作為當(dāng)?shù)刂饕煌ǖ缆分?，三湖?lián)圩堤頂高程設(shè)計需結(jié)合交通和防汛需要，遵循《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286—2013)要求，科學(xué)確定堤頂高程，具體計算式(1)為：

Y=R+e+A

(1)

式中：Y為堤頂超高，m；R為設(shè)計波浪爬高，m；e為壅水高度，m；A為安全加高，取0.6 m。進(jìn)一步開展波浪的平均波周期、平均波高、平均波長計算，具體計算如式(2)～式(4)所示：

(2)

(3)

(4)

結(jié)合行業(yè)規(guī)范，進(jìn)一步計算風(fēng)壅水面高度，計算式(5)為：

(5)

式中：K為綜合摩阻系數(shù)，取3.6×10-6；β為堤軸線垂直法線與風(fēng)向夾角，取0°。

進(jìn)一步計算波浪爬高，公式(6)為：

(6)

式中：RP為累積頻率為P的波浪爬高，m。KΔ為斜坡糙率滲透性系數(shù)，取0.9；KV經(jīng)驗系數(shù)，取1.22；KP為爬高累積頻率換算系數(shù)，取2.07；m為斜坡坡度系數(shù)。表2為堤頂高程計算結(jié)果，結(jié)合計算可以確定，三湖聯(lián)圩除險加固工程的贛江段、袁河段超高分別為1.49 m、1.29 m，結(jié)合同類工程經(jīng)驗，贛江段、袁河段的堤頂超高分別取1.5 m、1.3 m。

表2 堤頂高程計算結(jié)果

2.2 堤頂細(xì)節(jié)設(shè)計

考慮到三湖聯(lián)圩堤頂?shù)牡缆饭δ?，為滿足防汛和交通要求，設(shè)計確定了6.0 m的堤頂寬度，結(jié)合現(xiàn)狀堤坡狀況和堤身穩(wěn)定分析成果，臨贛江段、臨袁河段背水邊坡均分別采用1∶3.0、1∶2.5設(shè)計，二者的堤頂超高分別為1.5 m、1.3 m，堤防加高培厚全長為24.8 km。結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范要求及項目實(shí)際，現(xiàn)有堤線不變是加固堤線的基本原則，如斷面無法滿足設(shè)計要求，加高培厚需基于設(shè)計斷面開展，加高培厚方式選擇應(yīng)保證堤線順直。設(shè)計需明確堤身土料的選擇原則，如加寬加高從外側(cè)進(jìn)行，需選擇防滲性能好的土，保證堤身土料能夠與原堤身土質(zhì)相當(dāng)，新老土結(jié)合面需做好疏松土質(zhì)處理。不合格土料和表面雜物需要嚴(yán)格清除。如加寬加高從背水側(cè)進(jìn)行，可選用與原堤身相同的土或防滲性能稍差的土，施工需逐層夯壓密實(shí)，采用相同方法處理新老土結(jié)合面，堤身浸潤線降低、圩堤防滲可由此順利實(shí)現(xiàn)，堤身的滲透穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定也能夠更好得到保障。此外，設(shè)計還需要做好對堤身填筑填土含水量的控制，具體控制以最優(yōu)含水量為依據(jù)，并保證最小0.91的壓實(shí)度，表3為堤身填筑土的主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值[2]。

表3 堤身填筑土的主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值

3 上堤公路路面設(shè)計

3.1 路面設(shè)計

案例項目加固堤段多處設(shè)置有混凝土路面，局部設(shè)置有土質(zhì)路面，現(xiàn)狀路面坑洼不平，無法滿足當(dāng)?shù)匕l(fā)展需要，同時混凝土路面局部存在嚴(yán)重破損。為滿足當(dāng)?shù)亟煌ㄐ枰?、防汛搶險需求并更好地服務(wù)于工程管理，案例項目除險加固設(shè)計需要增設(shè)混凝土路面，出現(xiàn)局部破損的混凝土路面需同時進(jìn)行修復(fù)，堤頂混凝土路面的總面積達(dá)17 800 m2。由于項目所在地周邊多為村莊，為滿足交通便利性需求，在科學(xué)設(shè)計上堤混凝土公路需要，上堤公路縱坡設(shè)置為8%，堤防軸線與上堤公路夾角設(shè)置為30°。設(shè)計選擇漿砌石結(jié)構(gòu)的擋土墻，規(guī)格為M7.5，坡比1∶0.4，頂寬0.4 m，基于地形變化控制底寬，漿砌石表面設(shè)置水泥砂漿抹面，規(guī)格為M10，厚度為2 cm。上堤公路總長5100 m，路面寬5.0 m，采用C25混凝土，土路肩設(shè)置于兩側(cè)，寬度為0.5 m，混凝土路面的厚度為0.20 m，下設(shè)水泥穩(wěn)定砂礫基層(5%)，厚度為0.15 m。為便于排泄堤頂雨水，采用路面向兩側(cè)傾斜的設(shè)計，設(shè)置1.5%的堤頂防汛公路路面傾斜坡度[3]。

3.2 水土保持設(shè)計

為保證三湖聯(lián)圩除險加固工程中堤頂及上堤公路路面設(shè)計發(fā)揮預(yù)期效果，案例項目針對性開展的水土保持設(shè)計也需要得到重視，該設(shè)計主要涉及以下幾方面內(nèi)容：第一，主體工程建設(shè)區(qū)。需按照適當(dāng)距離將棄渣沿河道岸邊集中堆放，并做到隨挖隨運(yùn)，臨時擋墻需要由裝土草袋裝填需回填利用的土石方修建，以此規(guī)避水土流失問題。完成施工后需要綠化場地，美觀和水土保持要求均需要設(shè)法滿足，具體選擇園林綠化模式，種植桂花、玉蘭、樟樹等花葉茂盛且樹形美觀的樹種；第二，棄渣場區(qū)。采用1∶2.0作為棄渣堆棄邊坡比，修筑擋渣墻后方可棄渣，棄渣場在任務(wù)結(jié)束后需開展土地整治。棄渣終止后將渣面由種植土覆蓋，厚度為30 cm，以此開展造林種草，植草皮護(hù)坡同時用于邊坡。完成建設(shè)后需要在棄渣堆放形成的裸露面進(jìn)行造林種草，選擇濕地松、混合草種作為造林種草種類，混合草種由狗牙根草和百喜草組成，選擇2 cm地徑的濕地松；第三，土料場設(shè)計。選擇土質(zhì)為重粉質(zhì)壤土的土料廠，需臨時集中堆放土料場剝離的表土并開展集中施工，不留陡邊坡，不得在雨季施工，施工結(jié)束后需針對性開展土地整治。在開采土料前需要完成表土剝離，按照3 m左右控制平均堆置高度，同時按照1∶1.5控制堆置邊坡比，臨時堆放表土由苫布覆蓋。造林樹草種選擇混合草種、胡枝子、馬尾松?；旌喜莘N選擇撒播法，具體由狗牙根草、百喜草、多年生黑麥草組成，具體種植需設(shè)法實(shí)現(xiàn)喬、灌、草相結(jié)合。

4 結(jié) 論

三湖聯(lián)圩除險加固工程中堤頂及上堤公路路面設(shè)計具備較高實(shí)用性。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的堤頂高程確定、堤頂細(xì)節(jié)設(shè)計、公路路面設(shè)計等內(nèi)容，則提供了可行性較高的聯(lián)圩除險加固設(shè)計路徑。為更好開展除險加固設(shè)計，還應(yīng)圍繞工程量、防滲效果、耐久性、可靠性、施工難易度、經(jīng)濟(jì)效益等方面開展綜合考慮。