王 婷

（蕪湖市水利工程建設(shè)管理處,安徽 蕪湖 241000）

0 引言

我國(guó)地域遼闊,許多大河源遠(yuǎn)流長(zhǎng),這也意味著我國(guó)常年遭受洪澇的困擾,洪澇災(zāi)害歷來(lái)是我國(guó)的主要要害[1]。威脅著人們的正常生活,并給生活在長(zhǎng)期遭受洪澇災(zāi)害的地域的百姓帶來(lái)巨大困惑[2],水災(zāi)主要發(fā)生在長(zhǎng)江、黃河等我國(guó)大江大河的中下游地區(qū)。因此堤防工程是洪澇災(zāi)害防治中最有效的一種措施。

1 工程概況

荊山河本次治理的河段是自方村河至歐陽(yáng)河段,總長(zhǎng)為16.4 km,主要建設(shè)內(nèi)容為荊山河、竹港河、歐陽(yáng)河河道疏浚、擴(kuò)挖、護(hù)坡護(hù)岸等。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及工程勘察情況,荊山河水系整治工程的主要內(nèi)容包括堤防加固及防汛道路、河道疏浚以及連通涵閘等建筑物。青弋江分洪道工程實(shí)施后,原荊山河白了灘右閘至四門站處的河道歸于青弋江分洪道,占用段兩端均已封堵或建閘控制,形成上下兩段兩條不相連的荊山河,即蕪湖縣荊山河和蕪湖市荊山河。蕪湖市荊山河位于原荊山河下段,下游在荊山圩王屋附近建荊方站與青弋江相通,上游在陶辛圩四大門處建荊山河閘與青安江相連,全長(zhǎng)約 20.6 km,其右側(cè)有歐陽(yáng)河與青弋江相通,左側(cè)有竹港河與青安江相通。

最近幾年,荊山河下游地區(qū)針對(duì)防洪措施也逐步進(jìn)行了一些防洪工程措施,實(shí)施了城南圩堤防加固、涵閘更新改造、青弋江分洪道工程、青弋江治理工程得到較大程度的改善,但在城南圩與荊山圩等聯(lián)圩實(shí)施后,荊山河上游段方村河段、青安江段、埭南圩段荊山河側(cè)新城南圩封閉圈堤堤防尚存在部分堤防堤身、堤基質(zhì)量差、斷面不達(dá)標(biāo)、堤防標(biāo)準(zhǔn)低等問(wèn)題,需進(jìn)一步完善該區(qū)域的防洪治理工程。

荊山河除下游段利民路橋至杭家凸村（文革斗門）總長(zhǎng)為 8.012 km 河段近年進(jìn)行疏浚治理外,其余河段包括竹絲港河、歐陽(yáng)河等支流未按排澇要求進(jìn)行疏浚治理,導(dǎo)致局部河道淤積嚴(yán)重,現(xiàn)狀河底高程普遍在4 m 以上,難以滿足城市排澇要求。另外荊山河沿岸水系因各自的地形條件、地理位置等因素,水位較難銜接,需要在荊山河水處修建控制涵閘等建筑物。

2 堤防加固工程計(jì)算

2.1 滲流穩(wěn)定計(jì)算

本次堤防治理范圍從樁號(hào)4+730 至樁號(hào)11+060,總長(zhǎng)6.33 km,堤防等級(jí)為二級(jí)。擬加固堤段堤防堤高 6 m~7 m,堤頂現(xiàn)狀為土路,堤坡無(wú)護(hù)坡措施。堤防為就近取土堆筑而成,經(jīng)過(guò)歷次加寬加高,堤身斷面呈梯形。堤身成分主要為中、重粉質(zhì)壤土,夾雜少量砂壤土等,存在裂隙、孔洞。根據(jù)上述描述分析,對(duì)河道全堤段堤基進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分,見(jiàn)表1。

表1 堤防堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分段表

由表1 可知,對(duì)于Ⅱ1及Ⅲ2類堤基,均存在有抗滑穩(wěn)定等問(wèn)題：對(duì)于Ⅲ1類堤基還存在滲透穩(wěn)定問(wèn)題?？傮w來(lái)看堤坡整體穩(wěn)定性一般,部分臨溝塘堤段存在險(xiǎn)情隱患。

滲流穩(wěn)定計(jì)算公式如下：

式中：A 為越流系數(shù)；k1為弱透水地層滲透系數(shù)；T0為強(qiáng)透水地層的厚度；T1為弱透水地層的厚度；L 為河堤上游水位高度與上游堤坡交叉點(diǎn)距離下游堤腳位置；H 為堤防高度；J 為土的臨界水力比降；G 為土比重；n 為孔隙率；h 為強(qiáng)透水地層滲透系數(shù)。

滲流穩(wěn)定計(jì)算公式參數(shù)值,見(jiàn)表2。

表2 滲流穩(wěn)定計(jì)算公式參數(shù)值

滲流穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果,見(jiàn)表3。

表3 滲流穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

堤身填土注水試驗(yàn)成果,見(jiàn)表4。

表4 堤身填土注水試驗(yàn)成果表

根據(jù)鉆探資料及試驗(yàn)結(jié)果顯示,樁號(hào)F5+128,試段位置深度為0~6 m 滲透性為中等偏強(qiáng)和弱,F5+792 試段位置深度為0~9 m 滲透性為中等偏強(qiáng)和中等。由此可以看出本圩堤在修建整改的過(guò)程中存在處理不徹底問(wèn)題。因此部分堤段堤身在汛期高水位時(shí),易產(chǎn)生散浸、滲漏等險(xiǎn)情。另外,通過(guò)走訪調(diào)查,據(jù)當(dāng)?shù)卮迕窠榻B,本段堤防在汛期高水位時(shí),堤內(nèi)坡腳處存在散浸現(xiàn)象。

2.2 堤坡穩(wěn)定計(jì)算

由于荊山河堤防加固工程堤防的長(zhǎng)度比較長(zhǎng),治理上存在一定困難,根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告分析,堤身土體主要由重粉質(zhì)壤土組成。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)內(nèi)容顯示,通過(guò)瑞典圓弧滑動(dòng)法來(lái)進(jìn)行堤坡穩(wěn)定計(jì)算,一共可以分為兩種工況,分別是正常工況和非常工況。

正常工況：根據(jù)荊山河河道行洪特點(diǎn)和蓄滯洪區(qū)的綜合運(yùn)用情況,綜合分析得出結(jié)論,河道在行洪期間相對(duì)穩(wěn)定,基本不存在水位驟降的情況,給加固工程帶來(lái)保障,不必考慮突然驟降的情況[3],并且當(dāng)蓄滯洪區(qū)啟動(dòng)的時(shí)候,河道受到影響后,河道的水位會(huì)比較高,一般滯蓄洪水的時(shí)間平均在15 d以上,在這樣情況下,河道可以形成穩(wěn)定的滲流,當(dāng)蓄滯洪區(qū)處于退洪時(shí),這時(shí)水位開始慢慢下降,處于退水狀態(tài)[4]。

非常工況：在非常工況施工期間,由于土體整體的強(qiáng)度計(jì)算方法不同,導(dǎo)致堤坡穩(wěn)定計(jì)算方法也有不同,因此采用有效應(yīng)力法。

穩(wěn)定滲流期抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可按下方公式計(jì)算：

式中：Z 為堤坡外水位高于條塊底面中點(diǎn)的距離；b 為條塊的寬度；β為條塊重力線與通過(guò)此條塊底面中點(diǎn)的半徑之間的夾角；W1為在堤坡外水位以上的條塊重力；W2為在堤坡外水位以下的條塊重力；u為穩(wěn)定滲流期堤身；W為條塊重力；c 為土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。

堤坡穩(wěn)定計(jì)算公式參數(shù)值見(jiàn)表5,堤坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 堤坡穩(wěn)定計(jì)算公式參數(shù)值

表6 堤坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

通過(guò)以上結(jié)果分析可以看出,各堤防的安全系數(shù)比較高,斷面迎水坡和背水坡安全系數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)要求,并且相對(duì)穩(wěn)定,不會(huì)造成太多施工困難,因此滿足抗滑穩(wěn)定的要求。

3 建議措施

為保證荊山河堤基滲流的穩(wěn)定性,加固河道工程,根據(jù)不同的堤基地質(zhì)條件和堤基種類,不斷完善堤基鞏固,在堤防加固時(shí)采取了填塘固基、背水側(cè)透水蓋重、減壓溝等堤基滲流控制措施。

1）填塘固基。早期堤防鞏固工程大多數(shù)是由人們鄰近取土漸漸填筑而形成,迎、背水側(cè)堤腳的附近形成了非常多大小不一的深塘。形成的這些深塘對(duì)堤防的安全系數(shù)有嚴(yán)重影響,填塘固基就是將迎水側(cè)堤腳附近的較多深塘使用粘性土、背水側(cè)堤腳附近較多深塘使用砂性土進(jìn)行填平,以此來(lái)增加堤防鞏固的抗?jié)B穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定性,這是一種全堤線都很適用的常規(guī)加固措施[5]。

2）背水側(cè)透水蓋重。對(duì)河道上方為弱透水覆蓋層、下方臥為深厚透水層的堤基和單一性砂性土的型堤基,若對(duì)堤防迎、背水側(cè)執(zhí)行完填塘固基后,河道堤基滲流穩(wěn)定系數(shù)依然不滿足條件,則需要在堤防背水側(cè)加設(shè)透水蓋重,用此方法來(lái)降低覆蓋層的滲透出逸坡降,增加覆蓋層的抗?jié)B穩(wěn)定性。蓋重寬度及厚度通過(guò)滲流穩(wěn)定計(jì)算來(lái)確定。蓋重頂面一般設(shè)置橫向坡,橫向坡比例為1∶100~1∶50,這樣更有利于雨水的有效排除,因此來(lái)避免堤腳形成嚴(yán)重的積水、并形成沼澤。背水側(cè)蓋重材料的透水性嚴(yán)格要求需要大于覆蓋層10 倍以上,否則會(huì)增加覆蓋層下的滲流水位,減弱覆蓋層的抗?jié)B穩(wěn)定性,會(huì)得不償失。

3）減壓溝。在開挖減壓溝之后,將堤基覆蓋層切斷,大大縮減了堤基水平防滲長(zhǎng)度,并且增添了堤身的基本高度,為了能高效精準(zhǔn)地保證堤基下臥砂層的水平滲透穩(wěn)定性和堤防抗滑穩(wěn)定性,一般需求將減壓溝布置在堤防背水側(cè)堤腳平臺(tái)以外的區(qū)域,并更適合與迎水側(cè)防滲鋪蓋的鞏固方案一起使用,以此來(lái)加長(zhǎng)滲徑的長(zhǎng)度。由于堤后的減壓溝,不利于堤防抗滑穩(wěn)定性,且溝底可能存在淤積、減壓效果減退,因此也可以用符合級(jí)配需求的中粗砂將減壓溝填平,制造成排滲暗溝形式。

4 結(jié)語(yǔ)

以荊山河防洪治理工程為例,進(jìn)行滲流穩(wěn)定與堤坡穩(wěn)定計(jì)算,計(jì)算結(jié)果顯示,本圩堤在修建整改的過(guò)程中存在處理不徹底問(wèn)題,部分堤段堤身在汛期高水位時(shí),易產(chǎn)生散浸、滲漏等險(xiǎn)情；各堤防的安全系數(shù)比較高,斷面迎水坡和背水坡安全系數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)要求,并且相對(duì)穩(wěn)定,不會(huì)造成太多施工困難,因此滿足抗滑穩(wěn)定的要求。根據(jù)上述結(jié)果提出采用填塘固基、背水側(cè)透水蓋重、減壓溝等堤基滲流控制措施,以供參考。