淺談住宅小區工程防洪評價的計算

潘正春

淺談住宅小區工程防洪評價的計算

潘正春

安徽省蚌埠市某小區改造工程位于淮河南岸，由于該項目緊鄰蚌埠市城市防洪圈堤，規劃建設紅線離堤腳僅30m左右，沿堤規劃建設住宅樓，住宅樓為高層建筑，并在樓下建設地下停車場，該工程基礎采用預應力高強混凝土管樁，基坑開挖深度為7.0～10.5m。

汛期時，小區改造工程發生過滲水現象。該項目建設雖不在堤防管理范圍內，但在堤防120m的保護范圍之內，應當就洪水對建設項目可能產生的影響和建設項目對防洪可能產生的影響做出評價，編制防洪評價報告，提出防御措施。

一、工程地質情況

工程處堤身土主要為輕粉壤土，堤基土以輕粉質壤土和砂土為主。為簡化計算，堤身取均勻單一輕粉質壤土，滲透系數為6.62×10-5cm/s，堤基土取均勻單一砂土，滲透系數為3.64×10-4cm/s，滲透系數取大值，計算結果也偏于安全。

二、工程防洪評價計算

1.設計洪水

工程位置處淮河干流設計洪水位為22.48m，設計洪水流量為13000m3/s。

2.計算斷面選取

斷面堤頂高程為25.50m，堤頂寬13m，內側堤腳高程為20.50m，外側堤腳高程為19.00m，內邊坡為1∶3，內坡3m以下設2m平臺，平臺高程22.50m，往下1∶5接地，外邊坡為1∶3。內邊坡堤腳距基坑頂約為60m，基坑底高程為14.8m。外邊坡設混凝土護坡，混凝土護坡從堤腳護至23.50m，板厚120mm。選取的典型斷面見圖1。

3.計算工況及水位選取

根據《堤防工程設計規范》（GB50286－98）的規定，河湖的堤防滲流計算應計算三種水位的組合：臨水側為設計洪水位，背水側為相應水位；臨水側為設計洪水位，背水側為低水位或無水；洪水降落時對臨水側堤坡穩定最不利的情況。結合該工程實際情況，取最不利的水位組合，臨水側設計洪水位為22.48m，背水側無水。洪水突然降落只對堤防的穩定性產生影響，對該工程滲流計算不構成計算工況，而堤身穩定計算在堤防建設時已計算過。

4.土的滲透變形判別

根據地質報告中的第18號鉆孔，該孔距離工程處較近，查得堤基土細砂d60為0.205mm，d10為0.082mm，則堤基土不均勻系數Cu=d60/d10=2.5。根據《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487-2008)的附錄G的判別標準，對于無粘性土不均勻系數小于等于5的土可判為流土，因此發生的滲透破壞類型為流土，堤基土的允許水力比降為0.25~0.35。

5.計算方法

滲流計算分析的方法可概括為三種：一是水力學法，二是流體力學法，三

是混合法，即水力學—流體力學法。水利工程常用水力學方法，此次設計采用河海大學工程力學研究所研發的《水工結構有限元分析系統（AutoBank 7.079）》（最新升級版）堤防滲流場計算程序進行分析計算，該軟件即是按照水力學的方法計算滲流。防滲計算采用兩種模型：一種是考慮外河側混凝土護坡的防滲作用，護坡的滲透系數取1.0×10-8cm/s，一種是未考慮外河側混凝土護坡的防滲作用，因為護坡修建的時間較長，耐久性難保障，難免滲水，且接縫處容易滲漏。

圖1 典型斷面圖

6.典型斷面滲流分析成果

外河側采用防洪水位22.48m，內河側無水。堤身的滲透系數為K1= 6.62×10-5cm/s，堤基的滲透系數為K2=3.64×10-5cm/s，有限元采用三角形基元。經計算，考慮外河側混凝土護坡的防滲作用的滲透比降為0.097，不考慮外河側混凝土護坡的防滲作用的滲透比降為0.212。當不均勻系數Cu不大于3時，允許比降為0.25~0.35。計算的滲透比降均小于流土滲透破壞的允許比降，不會發生滲透破壞。

三、計算結果分析

（1）基坑工程盡量不要在汛期施工。汛期施工時，外河側保持長時間的高水位，對滲透破壞非常不利，同時地質報告不可能完全反映工程所在廠區的地質情況，有可能發生意料之外的滲透變形及破壞，比如流土、管涌、接觸沖刷和接觸流失等，對工程造成影響，對防洪安全造成重大隱患。

（2）如果工程在汛期施工，選擇在外河側水位較低時開挖基坑，且要加快施工進度，完成地下工程的施工，回填土至原地面。

（3）在臨大堤一側基坑頂的外邊緣設置一排截滲溝，以攔截滲透過來的大堤外河側滲水。截滲溝平行于基坑外邊緣，全長420m，寬1m，溝深10m，回填砂碎石并壓實，地表設置水平排水系統，將滲水排出工程影響區外。

（4）建議施工時，截滲溝與基坑排水一起考慮，可減少工程投資。為防止滲透過來的滲水對樁孔的影響，樁基采用擠土樁，若采用非擠土樁時，宜用泥漿護壁。

（5）選擇有豐富經驗的施工單位組織施工，編制詳細的施工技術方案、度汛方案和防汛搶險應急預案。具體的工程設計及施工方案將報請當地水行政主管部門審批，并根據當地水行政主管部門的審批意見組織施工。

（6）在工程施工中若在護堤地內臨時堆放建筑物、搭建簡易工棚等，在工程完工后及時清除，恢復原貌，減小工程施工對堤防環境的破壞和影響■

（作者單位：蚌埠市誠信水利工程監理咨詢有限公司 233000）

（專欄編輯：周 權）