柔性擋土墻在地震區的應用

2011-08-13 08:05:24李興華李峙松

黑龍江水利科技 2011年4期

李興華，李峙松

(1.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱1500080;2.東莞市水利勘測設計院有限公司，廣東東莞523000)

1 引言

2008年5月12日四川省阿壩州汶川縣發生里氏8.0級特大地震，地震造成映秀鎮堤防出現垮塌、裂縫、滑坡、沉陷等多種險情，嚴重影響防洪安全。

本次設計柔性擋土墻應用于堤防工程，工程河段位于岷江上游右岸一級支流漁子溪河段，由于部分河段巖石節理、裂隙發育，侵蝕較為嚴重，透水性強，兩岸松散堆積物較多，滑坡及泥石流時有發生，成為本流域河流泥沙的主要來源。

2 工程概況

工程所在地映秀鎮位于四川盆地西北側，紫坪鋪水利樞紐的尾部，在區域構造部位上處于北東向龍門山構造帶的中南段內;映秀鎮位于北川～映秀斷裂的下盤。根據國家質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會于2008年6月11日批準，GB18306－2001《中國地震動參數區劃圖》國家標準第1號修改單，以及《四川、甘肅、陜西部分地區地震動峰值加速度區劃圖》(1∶100萬)，工區地震動峰值加速度為0.20 g，反映譜周期0.35 s，對應地震基本烈度為Ⅷ度，場地構造穩定性屬穩定性差區，根據《水工建筑物抗震設計規范》(DL5073－1997)規定，本工程抗震設防烈度為Ⅷ度。

圖1 漁子溪河俯視圖

擬建河堤沿漁子溪河東西兩岸分布，漁子溪河總體由南西向北東流出，并匯入岷江河。

堤防總長2.7 km，左岸堤長1.36 km，右岸堤長1.34 km。堤防設計標準為20 a一遇標準，為4級堤防，堤防采用均質土堤，堤身采用嵌塊與土工格柵反包土工袋相結合的全柔性封閉結構。設計堤頂寬4.0 m，迎水坡基本垂直，與水平面成78°角，背水側基本與地面相平。

河堤區地貌上為岷江一級階地。地層巖性主要由第四系沖洪積層卵礫石土組成。兩岸均已修建河堤，高度為8～10 m，分為二級臺階，河堤坡度約為75°。地震時兩岸河堤大部分有開裂現象，現有河堤穩定性較差。

3 工程設計難點

工程設計的難點是本地區為四川汶川大地震的震中，地震基本烈度為8度，場地抗震設防烈度為8度，在設計中要特別注意工程的抗震性能。并且由于漁子溪河坡降較陡，在1 km長的河道中，水面降落能達到20 m的高差，使洪水期的流速接近6 m/s，在設計中要充分考慮河道中推移質在高速水流中對堤防的破壞。

新建堤防由堤腳、堤身、景觀護坡3部分組成，堤身采用加筋土擋墻結構。

堤腳的最下部分是1 m高的混凝土斜坡，可以讓沿河底滾動的石塊遠離堤防;堤腳上部為1 m高2 m厚的混凝土防撞墻，可以抵抗直徑1 m的大石撞擊(由于大石塊一般會沿河底滾動，距離河底2 m以上的部位不會有大的石塊)。

4 堤身設計結構與效果

堤身設計中采用的是自嵌式擋土墻與土工柵格反包土工袋相結合結構。臨水側采用自嵌式擋土墻，堤身臨土側采用土工柵格反包土工袋的全柔性封閉結構，自嵌式擋土墻與土工柵格反包土工袋之間用碎石充填以增加擋土墻柔性。土工格柵層距45 cm。

在設計中采用土工柵格反包土工袋的全柔性封閉結構來承受土壓力及地震力，避免較高擋土高度時自嵌式擋土塊這種硬性結構對土工柵格由于受力不均產生局部破壞，利用外襯自嵌式擋土塊抵御洪水沖刷及外部惡劣環境如銳物切割、紫外線、火災等對土工格柵的破壞。外立面采用自嵌式擋土墻，擋墻外形美觀、顏色豐富、施工便捷。最主要的是土工柵格反包土工袋全柔性結構，使本堤防具有較好的抗震性能，能充分發揮其“以柔克剛”的特性，具有型式新穎、施工方便快速、節約工程造價、具有適應基礎變形能力強、抗震性能好的特點，特別是其強度高、變形小、耐久性好等特點更為顯著。(詳見圖1、圖2)。

景觀護坡設計中采用生態柔性結構，既有綠化美觀的特點，又有抵御超標準洪水沖刷的功能。

在工程即將竣工時，映秀發生了“8·14”特大泥石流。本結構在經過泥石流的正面沖刷及漫頂淘刷下，主體結構沒有任何破壞變形。