淺談山區河流堤防工程基礎問題及處理方法

張玉強

（佛坪縣水利局 陜西 佛坪 723400）

1 山區河流特點

山區河流河床多為砂卵石，河流兩岸常為階地，是農田或居民生活重要區域。因山區特殊地質、地形限制，河流蜿蜒曲折，沖淤變幻無常。此外，河流多為大江大河源地，坡降大，水流急，沖刷力強。河流集雨面積較小，洪水匯流歷時短暫，陡漲陡落。

2 河道整治情況

山區河道整治的主要任務是解決河岸的沖刷問題，常見的方式是修筑擋墻或護坡。早前的防洪工程建設主要集中在縣城或重點鄉鎮，近幾年的中小河流治理、農田水利、水土保持和國土部門的土地整理項目則涉及所有村鎮。佛坪縣椒溪河、蒲河、金水河三條主要河流的鄉鎮防洪（中小河流治理）工程，現已完成了椒溪河、蒲河兩期，金水河鄉鎮防洪工程正在施工，屆時，全縣主要河流兩岸重點村鎮均可形成比較完善的防洪體系。

3 椒溪河治理工程設計簡況

椒溪河鄉鎮防洪工程分為兩河口、教場壩、塘灣、立房溝、東岳殿、三教殿六段，總長度約6.5km，設防標準20年一遇。斷面形式為漿砌石擋墻，墻頂寬度0.8 m，迎水面坡比1∶0.4，背水面坡比1∶0.15（反坡），高度4.5 m～7.5 m（其中：基礎為1.0 m～2.0 m直墻，基底為0.1 m混凝土墊層），基礎埋深2.0 m～4.5 m，堤背為砂礫石夯填，相對密度大于0.65，堤腳為粒徑大于30cm卵石拋填。

4 運行情況及存在問題

椒溪河鄉鎮防洪工程于2011年6月建成，驗收評價為優良工程，獲得全省表彰。雖然工程建設順利，口碑良好，但在運行過程中發現仍存在一些問題。

（1）堤腳抗沖能力差。當年汛期，工程所在河流發生了幾次量級不足10年一遇的洪水，卻造成兩河口中段、教場壩中段和三教殿中上段三段約250 m堤防工程基礎嚴重沖刷，致使堤基暴露或懸空，出現重大安全隱患。問題發生后，水利主管部門及時采用鉛絲籠卵石護腳措施處理，方遏制沖刷破壞現象繼續發生，現運行情況良好。

（2）除上述沖刷問題外，該工程自運行以來，個別堤段始終處于淤積狀態，如教場壩上段近100m堤防，堤前淤積深度接近2.0 m，淤積面至堤頂已不足1.0 m。該段堤防位于右岸凸岸上游，巨大完整巖體余家崖以下，基礎設計挖深2.0 m～3.0 m，表層1.0 m左右為砂礫石，底層為老黃土或基巖。因大部分堤身被淤埋，說明堤防基礎投入過大，堤基埋設過深。

5 原因分析

據《佛坪縣椒溪河鄉鎮防洪工程初步設計報告》（陜西華秦水電工程咨詢有限公司），河床砂礫石層不沖刷流速為1.0m/s～1.8m/s，設計洪水流速4.0m/s～5.0m/s，平沖段沖刷深度0.86 m～1.52 m，斜沖段沖刷深度1.45 m～1.86 m，詳見表1。基礎埋設在沖刷深度以下0.5 m～1.0 m，且位于深泓線以下1.0 m～1.5 m，堤背為砂礫石夯填，相對密度大于0.65，護腳采用粒徑大于30cm卵石拋填。

從表1數據不難看出，設計洪水流速遠大于河床砂礫石層不沖刷流速，洪水沖刷現象極易發生。有沖刷就會有淤積，沖刷、淤積導致河道演變，設計數據符合天然河道演化規律。堤防工程設計沖刷深度按水流平行岸坡和水流斜沖岸坡兩種工況考慮，同一河段兩種工況計算沖刷深度相差不足0.5 m，說明淤積凸岸和沖刷凹岸的堤基埋設深度相差不大。結合其他相同類型工程，筆者認為，原因主要有以下兩點。

表1 椒溪河鄉鎮防洪工程堤岸沖刷深度計算成果表

（1）凸岸部分堤段基礎埋設過深。教場壩段堤防基礎挖深2.0 m～3.0 m，且大部分為老黃土或基巖，建成堤防超出床面近3.0 m，堤身經常年淤積僅剩不足1.0 m。該段堤防在基礎開挖期間顯示的地層巖性明顯不同于一般的砂礫石，顯露的老黃土或基巖說明較長時期無沖刷或沉積現象發生，參建人員對于設計堤基埋設有過不同意見，但最終還是保守地按照設計要求完成了施工建設。現今從運行情況來看，因堤防工程施工和河道采砂取石造成的棄渣和松散體日益增多，凸岸淤積持續發生，該段堤防淤積更趨明顯，接近4/5的堤身埋入地下。顯然，堤防基礎埋設過深，造成了投資浪費。

（2）迎水面護腳回填措施不當，標準較低。堤防工程基礎埋設在沖刷深度以下0.5 m～1.0 m，且位于深泓線以下1.0 m～1.5 m，因此，沖刷造成堤基裸露和懸空的主要原因并非基礎埋設深度不夠，而是回填體強度不高，抗沖刷能力不足。雖然設計護腳為粒徑大于30cm卵石拋填，但因為挖墊平衡和造價問題，往往采用的是無大粒徑卵石（大粒徑卵石用于擋墻砌筑）的基礎開挖棄渣。其次，因砌筑施工交通、上料等需要，堤腳超挖溝槽大部分被砂礫石自然淤填。再次，設計要求墻背回填相對密度為0.65，墻腳卻沒有要求，致使強度質量無控制依據，填平了事。原河床砂礫石經常年沉積，其密度遠大于自然回填體，勢必在堤腳位置形成一軟弱槽帶，造成沖刷隱患。

其實，不單是椒溪河鄉鎮防洪工程，像城區和一些鄉鎮的重點堤防，都存在比較嚴重的沖刷或淤積現象。嚴重沖刷致使基礎暴露或懸空，常用的處理措施就是鉛絲籠卵石護腳，這種處理措施雖然簡單易行，但運行年限較短，常常疊加使用，外觀缺乏美感，且持續投資，費用較大。淤積河岸的堤防工程往往與其他河段建設標準相同，但運行期間不受或很少受到洪水沖刷，常常是不沖不淤或持續淤積，基礎部分的大量投入造成投資浪費。

6 處理方法和和注意事項

（1）工程設計階段除了認真復核各河段的沖刷深度外，還應與現狀河勢、水流特性及河岸、河床細部地址情況充分結合，并與同河段同類型工程對比參考，力求提出科學合理的設計數據。

（2）基礎開挖過程中，縝密觀察底層巖土性狀，緊密結合設計工況，及時調整不合理的各種設計參數，不斷優化設計，避免基礎開挖過深，造成投資浪費。

（3）采用更加合理有效的堤腳處理措施，如拋石碾壓、潛丁壩或固結灌漿，以提高堤腳抗沖能力，一勞永逸。本固結灌漿不同于地基處理中的為改善節理裂隙發育或有破碎帶的巖石的物理力學性能而進行的灌漿工程，較之后者方法簡單，要求較低，造價不高，主要目的是提高填筑料的整體性，提高其抗沖能力，具體方法為在填筑體中灌注較高標號砂漿或混凝土。

另外，還要注意做好以下幾點：

（1）加強設計審查工作，充分察勘工程現場，不讓審查工作停留在圖紙和報告上，做到地質、水文、布置、結構、概算并重，促使設計工作高效高水平運轉。

（2）嚴格質量管理，堅決按照設計和相關施工規范要求進行施工，確保各項工程質量達標。

（3）積極開展設計后評價工作和學習交流活動，不斷汲取經驗教訓，大膽嘗試新技術、新工藝，努力提高建設理念和工作水平。

7 結語

山區城鎮防洪和中小河流治理工程是當地經濟社會發展進步的安全屏障，與人民群眾生命財產安全息息相關，應予高度重視，但由于其建設內容主要是擋墻和護坡，形式單一，結構簡單，容易引起建設者疏忽，特別是在基礎問題上，常出現填筑不力和埋設過深等問題，造成安全隱患和投資浪費。但只要重視理論與實踐結合，提高設計水平，強化質量管理，一定能夠找到一些行之有效的辦法，避免不合適的工作和投資浪費現象發生，保證長治久安。