某河流堤防險段安全加固工程巖土工程勘察

南東梅 何俊照 梁 東

(1．華北水利水電學院，河南鄭州 450045;2．河南地礦建設工程(集團)有限公司，河南 鄭州 450000)

1 概述

增城市某河流堤防險段安全加固工程位于增城市新塘鎮仙村西福河下游及東江北干流仙村涌的右岸。上游始于新塘鎮沙滘村，下游止于十字海水閘，擬加固堤圍全長約16．7 km。本工程舊堤興建于二十世紀五六十年代，后經逐漸加高、培厚而成，現階段整條堤段基本連續完整，堤段范圍內基本能通行。根據有關資料，舊堤在洪水期來臨時曾多次出現險情，特別是白石洲、竹園、沙灣及牛路涌等堤段尤為嚴重，曾多次出現過決堤現象。因此現階段舊堤防及其穿堤建筑物已不能滿足防洪標準的要求，存在較大的安全隱患，需對堤防險段和標準較低的堤段進行達標加固，加高、加寬大堤以達到防洪標準要求，對局部滲透性較大堤段采取防滲處理措施等。

該工程可行性研究階段的巖土工程勘察已完成，本次屬于初步設計階段勘察，主要是在前期勘察已取得資料的基礎上重點對堤防險段進行勘察。

2 場地穩定性評價

根據本次勘察結果，結合區域地質資料綜合分析，勘察場地及附近未發現有影響場地穩定性的地質構造和古河道、暗浜、古沖溝、古塘、決口口門、沙丘、埋藏谷等不良地質作用，也沒有巖溶或土洞塌陷、膨脹土、地裂縫、滑坡體等地質災害，場地是穩定的。但在7+040附近基巖中有地下洞穴，地下洞穴已經被淤泥完全填充，上覆巖體為較厚的中風化砂巖，對場地穩定影響不大。

根據GB 50011-2001建筑抗震設計規范及GB 18306-2001中國地震動參數區劃圖，勘察場地抗震設防烈度為6度，設計地震分組為第一組，設計基本地震加速度值為0．05g，地震動反應譜特征周期值為0．35 s。根據本次勘察結果，場地內場地土的類型為中軟土，建筑場地類別為Ⅱ類，該場地處于河岸，屬于建筑抗震不利地段，在6度地震力作用下，可不考慮飽和砂土或粉土的液化影響，但淤泥、淤泥質土、淤泥質粉細砂等土層屬于對震陷敏感的地層。

3 舊堤堤身工程地質特征及評價

本工程堤圍達標加固堤段全長約16．7 km，其中西福河堤段長約7．85 km，堤內主要為耕地，堤外距西福河較近，堤外一般有較窄的外灘分布。堤身斷面呈梯形，堤頂高程約為5．0 m～7．5 m，堤頂高程自北向南逐漸變低;堤頂相對于堤腳高約3．0 m～6．0 m。堤頂寬多為3．0 m～5．0 m。東江北干堤仙村涌堤段長約8．41 km，堤內主要為耕地，堤外距仙村涌較近，堤外一般有較窄的外灘分布。堤身斷面呈梯形，堤頂高程約為4．5 m～6．0 m;堤頂相對于堤腳高約2．0m ～4．0m，堤頂寬多為3．0m ～5．0m。本工程整條堤段堤身填筑土層厚約0．40 m～6．70 m，舊堤現階段存在的最大問題是堤身單薄，高度不能滿足防洪標準的要求，在多個局部地段河流逼近堤腳，嚴重威脅了堤防的安全，屬舊堤的險段，達標加固時應重點采取相應消險加固措施。本工程在可行性研究階段對堤身進行了現場注水試驗和室內滲透試驗，統計成果見表1。

表1 現場注水試驗及室內試驗滲透系數成果統計表

從表1的堤身現場注水試驗成果可以看出，堤身滲透系數在1．68×10－4cm/s～2．77 ×10－3cm/s之間，平均值為5．0 ×10－4cm/s;在堤身77段注水試驗中，除2段為微弱透水外，其余75段均屬中等透水性。

整條堤段堤身物質組成以粉質粘土、砂質粘土為主，土質不甚均勻，表層混雜少量砂土或磚瓦等雜填土成分，總體土質粘性一般，呈稍密狀，局部松散，其防滲性能一般，滲透系數可取5．0×10－4cm/s。但局部地段填土為粉細砂土，偶見紅磚、爐渣、碎石等物，主要集中在樁號3+300～4+500堤段以及1+520和5+410樁號斷面的前后50 m范圍內。該幾段的堤身填土多為粉細砂土，結構松散，呈微膠結或未膠結狀，粘性差，水泡易散塌，在鉆探過程中常出現無回水現象，漏水嚴重，說明其滲透性較強，防滲性能差，建議其滲透系數采用5．0×10－3cm/s。整條堤段大部分堤段堤身填土土層表面較干燥，表現為堅硬狀，下部呈硬塑～可塑狀。堤身土體壓實度不均勻，滲透性為中等滲透性。堤身填筑土體自身穩定性差，抗沖刷能力弱。

4 堤防地基與岸坡巖土特征及穩定性評價

1)地基土分布特征。

勘察區主要分布有堤防填筑土及堤基中第四系全新統沖積層及殘積層等，所揭露堤基地層一般上部為粉質粘土、淤泥質土、淤泥等細粒土，中下部為粉細砂、中砂、粗砂等粗粒土，深部為殘積層及各風化帶基巖，地層結構表現為典型的雙層結構，局部地段表現為含夾層形式的多層結構特征。

2)抗滑移及抗沖刷穩定性評價。

本工程堤基土層主要由粉質粘土、淤泥質土、淤泥、粘土、粉細砂、中砂、粗砂及殘積土等組成。堤基土層中粉質粘土、粘土及殘積土層抗滑移、抗沖刷能力較好;堤基土層中淤泥質土、淤泥抗滑移、抗沖刷能力較差;堤基中的粉細砂、中砂、粗砂等砂層抗滑移穩定性較好，抗沖刷能力較弱。本工程堤外河流在險段處逼近堤圍，使得堤基土層暴露于河流沖刷、掏蝕之中，故建議堤圍達標加固設計、施工時應充分考慮到堤基中淤泥質土等軟弱土層對堤防安全的不利影響，對險段等局部河道逼近堤防地段采取相應防滑、防沖刷措施。

3)地基滲漏及滲透變形問題評價。

本工程堤圍沿線堤基中下部均分布有粉細砂、中砂、粗砂等砂層，厚度較大，粘粒含量較低，滲透性中等～強透水，分布連續，局部堤段砂層埋深較小，甚至直接暴露與河水相連，在汛期當河水位較高時，堤基易發生滲漏。本工程勘察場區西福河堤段地基表層一般覆蓋有較厚的粉質粘土、淤泥質土等滲透性相對較弱的土層，防滲性能較好，有利于堤基抗滲穩定;其下粉細砂層厚度較大為中等透水層，對堤基抗滲穩定不利。在東江北干堤仙村涌堤段大部分地段堤基表層粉質粘土等較弱透水性土層覆蓋相對較薄，其下一般為較厚的粉細砂層，為中等透水層，堤內外水力聯系強，當汛期內外水頭相差較大時，構成了發生管涌和流土等滲透破壞的不良因素，使得堤基易發生滲透變形問題。本工程在多個局部堤段由于上覆粉質粘土或淤泥質土弱透水鋪蓋層較薄或堤身直接與粉細砂土層接觸，易出現管涌、流土等不良工程地質問題，屬于堤基防滲薄弱地段，應采取相應防滲加固處理措施。

4)岸坡穩定問題評價。

本工程堤圍外側大部分地段分布有窄外灘，局部無外灘，因堤外河流河道邊坡較陡，河水位在上游來水、漲潮、汛期等情況下變化幅度較大，組成岸坡的巖土體主要為粉質粘土、淤泥質土及粉細砂等，抗沖刷能力較差，堤防岸坡坡腳受水流沖刷掏蝕，穩定性較差。舊堤在多個局部地段河流逼近堤腳，屬舊堤的險段，堤基表層主要為淤泥質土等軟弱土層，易受河水沖刷掏蝕，河岸坡坍塌逼近堤圍，并有向堤圍不斷發展的趨勢。因此本工程除了對舊堤進行加寬、培厚外，還應對險段等局部地段河道岸坡采取整治措施。

5 舊堤達標加固及穿堤建筑物基礎方案

本工程舊堤堤身單薄，寬度及高度均不能達到防洪標準的要求，堤身物質組成以粉質粘土為主，局部地段表層混雜少量砂層或磚瓦等雜填土成分，壓實度不均勻，填筑質量較差。舊堤達標加固的任務主要是進行加寬、培厚堤身，在局部河道逼近堤防地段采取防沖、抗滑措施等;對于填土、砌置擋墻等可直接以堤身填土或堤基淺層部位的粉質粘土、粉細砂等土層為地基持力層;對穿堤建筑物地段若上部荷載不大，可直接以堤基中的粉質粘土、粉細砂等土層為天然地基持力層，若荷載較大，也可選擇樁基礎形式，以堤基中埋藏較深的砂層、殘積土層或基巖為樁端持力層。

［1］韋 港，冀建疆．堤防工程地質勘察中的若干問題［J］．水利水電技術，2001，32(3):53-57．

［2］何 淼，田春玲．飲馬河堤防塌岸險段工程除險加固工程設計方案［J］．東北水利水電，2010(3):5-7．

［3］GB 50286-98，堤防工程設計規范［S］．

［4］華東水利學院．水工設計手冊［M］．北京:水利電力出版社，1984．

［5］中山市水利水電勘測設計咨詢有限公司．增城市仙村大圍安全加固工程巖土工程勘察報告［R］．2008．