鄔建江

（進賢縣河道堤防安全保障中心,江西 南昌 331799）

0 引言

中小河流水文特性表現(xiàn)為源短流急、洪水暴漲暴落等[1]。由于河道清淤不及時,管理不完善,造成行洪通道嚴重萎縮,防洪能力不足,給區(qū)域構成了嚴重威脅。青嵐支河圩堤現(xiàn)狀部分堤段堤身單薄,險情較多,風浪水流對堤身、岸坡沖刷嚴重。擬采取堤防加高培厚、堤身堤基防滲處理、護坡護岸等綜合治理措施,使圩堤處于穩(wěn)定狀態(tài),以提高區(qū)域的防洪能力,改善生態(tài)環(huán)境,保障經(jīng)濟社會穩(wěn)定發(fā)展。

1 工程概況

青嵐支河河道治理工程位于江西省南昌市進賢縣張公鎮(zhèn)境內(nèi),是張公鎮(zhèn)的重要堤防之一,工程治理范圍內(nèi)堤防起自工程起點張王廟水電站,沿青嵐支河順流而下,終止于畔下萬家。現(xiàn)有圩堤堤身矮小,填土質(zhì)量差,局部迎流頂沖河岸已被洪水沖刷成陡岸,局部岸坡已發(fā)生崩塌,圩堤堤身單薄,堤頂路面大都為素土路面,雜草叢生,寬窄不一,凹凸不平,穿堤建筑物老化、毀損嚴重影響了堤身安全及防汛工作。鑒于此擬開展河流治理,整治河道總長16.386 km（其中主河10.225 km,支流6.161 km）,整治堤防總長18.138 km。青嵐支河擬整治范圍見圖1。

圖1 青嵐支河擬整治范圍

2 堤防護岸型式

護岸型式的選擇基于充分利用當?shù)夭牧?在滿足防洪安全和結構穩(wěn)定的基礎上,盡量按照生態(tài)護岸要求滿足美化環(huán)境、提高生物多樣性及促進水體自凈的原則,因地制宜開展材料和型式比選。

青嵐支河借鑒本地類似工程經(jīng)驗,綜合考慮征地、工程投資和景觀效益影響,根據(jù)各河段兩岸地形條件和水文特性提出了預制塊護坡+草皮護坡、干砌塊石護坡+草皮護坡、框格網(wǎng)草皮護坡和草皮護坡等4種方案予以分析。見表1。

表1 護坡方案比較表

護坡材料應在保證防洪安全的前提下,盡量選擇生態(tài)、環(huán)保材料。根據(jù)表2干砌塊石護坡雖然比砼預制塊護坡價格高些,但干砌塊石為散體,適應變形能力強,且較生態(tài),比砼預制塊更適用于長期受沖刷的岸坡段；草皮護坡造價低,生態(tài)美觀,但抗沖性能差,不適合沖刷嚴重堤。所以根據(jù)河岸不同現(xiàn)狀情況,設計采用以下三種護岸加固方式。

2.1 干砌塊石護坡+草皮護坡

設計在岸坡臨水坡洪水位以上50 cm采用400 mm厚干砌塊石護坡,下鋪150 mm厚砂礫石墊層,常水位以上采用草皮護坡。典型設計斷面見圖2。對迎流頂沖段,堤腳受沖刷作用明顯,大部分岸坡呈直立狀,堤段沿線坡腳淘蝕嚴重,局部見坍塌且現(xiàn)狀無襯護河段,采用干砌塊石護坡+草皮護坡加固,總長3.63 km。

圖2 堤防干砌塊石護坡+草皮護坡典型斷面圖

2.2 C20砼預制塊護坡+草皮護坡

設計在岸坡臨水坡洪水位以上50 cm采用100 mm厚C20砼預制塊護坡,下鋪100 mm厚砂礫石墊層,常水位以上采用草皮護坡。典型設計斷面見圖3。對現(xiàn)狀局部段為預制塊護坡,受風浪水流的沖刷作用,預制塊局部段掏空,堤段沿線坡腳淘蝕嚴重河段采用砼固腳+預制塊護坡+草皮護坡加固,總長1.20 km。

圖3 堤防預制塊護坡+草皮護坡典型斷面圖

2.3 草皮護坡

對河槽平順段,局部堤段離河床較遠河段,采用草皮護坡,總長12.153 km,典型設計斷面見圖4。

圖4 堤防草皮護坡典型斷面圖

3 堤身堤基防滲處理

3.1 防滲處理前滲流計算

3.1.1 計算斷面

按照堤后高程處于設計洪水位以下堤段作為滲流計算斷面的原則選取XZ1+000樁號作為典型計算斷面,分別計算浸潤線出逸點高程、背水側堤基最大滲透坡降和單寬滲流量等參數(shù)。填土、粉質(zhì)黏土和砂礫石的允許滲透坡降為J允=0.32、J允=0.35、J允=0.35。

3.1.2 計算結果

滲流計算采用AutoBank同時考慮迎水面和背水面水位設計水位進行有限元分析,計算成果見表2。

表2 加固前堤防典型斷面滲流計算成果表

由表2可知,背水面的滲透坡降超過了允許值,即堤防存在滲透破壞現(xiàn)象,需采取相應措施予以保護。

3.2 堤身防滲處理

堤身填土主要為重粉質(zhì)壤混合中粗砂、粉細砂,局部夾雜碎石等填筑,呈松散～稍密狀、可塑～硬塑狀,堤身材料及填筑質(zhì)量均較差,防滲性能較差,汛期常會出現(xiàn)滲水、塌坡等險情。

根據(jù)本地前期類似工程經(jīng)驗,擬采取粘土斜墻培厚的方法處理存在滲透破壞的堤段。即清除臨水面表土、整平雜物,加設黏土斜墻,回填防滲性能優(yōu)良的新黏土,分碾壓夯實,要求設計黏土斜墻的高程高于非常運用條件下的靜水位。

回填料要求粘粒含量在35%～50%范圍內(nèi),滲透系數(shù)不得大于1×10-5cm/s,且有良好的滲透穩(wěn)定性和塑性；含水量在20%～30%范圍內(nèi),靠近塑限為宜；要求設計干密度應大于天然干密度的1.02～1.12 倍,且不得小于1.5 g/cm3。

3.3 堤基防滲處理

青嵐支河堤基按照粘性土、巖石、特殊土和粗粒土的分布組合關系,主要分為單一結構（Ⅰ類）和雙層結構（Ⅱ類）。若內(nèi)河水位高于堤內(nèi)自然地面且持續(xù)一段時間后,Ⅱ類結構堤基往往存在滲透變形的可能。鑒于青嵐支河圩堤內(nèi)地腳線均采用人工開挖池塘,削弱了上部的粘性不透水層,在持續(xù)高水位的工況下,河水必將沿著蓋層薄弱處和滲徑較短處產(chǎn)生滲透破壞。

3.3.1 方案擬定

堤基滲控措施按其作用可分為減壓、排滲、截滲等,具體措施包括：臨水側防滲鋪蓋、垂直防滲、背水側壓滲蓋重、排水減壓井（溝）等。

（1）水平壓蓋

水平壓蓋分為臨水面的防滲鋪蓋和背水面壓滲蓋重,主要作用是通過延長滲流路徑而減小滲透逸出坡降,使其小于允許值。根據(jù)工程經(jīng)驗,在背水面采用壓滲蓋重,填平堤內(nèi)水塘和土坑,修筑壓浸臺能增加內(nèi)坡抗滑穩(wěn)定性,起到良好的工程效果。

（2）射水造砼墻

射水造砼墻是利用高速射流沖擊破壞土層結構,將流沙和土水混合物溢出水面,通過成槽孔進行混凝土澆筑,構造連續(xù)防滲墻。要求成墻厚度在22 cm～45 cm范圍內(nèi),薄墻造價約170 元/m2,防滲效果好,可結合堤基處理形成連續(xù)防滲墻,但遭遇穿堤建筑物時破壞了其防滲整體。

（3）高噴砼防滲墻

利用高壓噴射水、氣和漿液介質(zhì)沖刷切割土體,并使?jié){液與土體顆粒置換成砼而形成防滲墻體,適用條件廣,技術成熟,處理深度大,防滲效果好,造價較高,單價約350元/m3。主要用于射水造砼墻過穿堤建筑物的堤段。

（4）排滲減壓

修建堤內(nèi)減壓井或排水減壓溝,可將承壓水反濾導排出來,降低基礎的承壓水頭,防止出現(xiàn)滲透破壞。其單次投資額較低,施工簡單,但后期易出現(xiàn)堵塞,效果比較差,運行維護費用較大。

3.3.2 方案確定

通過以上分析比較,根據(jù)各堤段險情分布和地形地質(zhì)條件,堤內(nèi)采用防滲蓋重可明顯改善滲流險情和隱患,且工程量可控,效果較好。因此決定采用水平壓蓋壓浸臺的防滲措施。

3.4 處理后防滲計算分析

采用前述方法進行堤處理后滲流計算,結果見表3。

表3 處理后堤防典型斷面滲流計算成果表

由表3計算成果可知,背水側堤基最大滲透坡降小于允許值,說明堤防經(jīng)過處理后不存在滲透破壞。

4 結語

青嵐支河就存在的河工病險問題,從堤岸型式選擇和防滲加固處理兩個核心要素入手,從減少征地、工程投資及生態(tài)景觀三方面結合各河段現(xiàn)狀特征,選擇了適宜各河段的堤岸型式,為后續(xù)治理方案的設計打下了堅實基礎。防滲處理是否到位河道整治工程的安全保證程度,結合工程經(jīng)驗和當?shù)噩F(xiàn)狀對堤身和堤基提出了適宜的防滲加固措施,計算結果表明防滲效果顯著,可以滿足工程安全運行的要求。