金溪縣滸灣堤改線段加固工程設計

翟澤冰，李靜

（江西省水利規劃設計院，南昌 330029）

金溪縣滸灣堤改線段加固工程設計

翟澤冰，李靜

（江西省水利規劃設計院，南昌 330029）

針對金溪縣滸灣堤0+020～2+000段無防洪設施，無法抵御10年一遇設計洪水的問題，根據縣城防洪規劃、河道地形地貌、防洪標準等條件，結合鄉鎮防洪工程建設實踐及工程區施工材料等因素，優化設計既能發揮防洪作用，又能使生態景觀與防洪堤建設相協調的防洪墻與土堤相結合的堤線布置和堤型結構方案。抗滑穩定性分析結果表明：土堤和防洪墻堤身抗滑穩定均大于規范允許安全系數1.0，設計推薦方案技術上可行、經濟上優越。

堤線布置；堤型；土堤；防洪墻

1 工程概況

金溪縣滸灣堤保護著滸灣鎮的防洪安全，保護面積12.13km2，保護耕地800hm2，保護人口2.35萬人。

滸灣堤0+020～2+000改線段加固工程長1.98km，位于撫河中游右岸，為縣城防洪工程中的一段。根據GB50201—94防洪標準，防洪工程等級Ⅴ等，防洪標準10年一遇。堤防工程級別5級，主要建筑物防洪堤5級，次要建筑物5級；穿堤永久水工建筑物設計洪水位比所在堤段設計洪水位高0.5m［1］。

2 堤線布置及堤型選擇

2.1 防洪堤線布置

滸灣堤改造范圍現狀為“不設防”區域，為保護沿河1.2萬多人民的生命財產安全，保護140hm2高產良田及國家316國道干線，需對滸灣堤滸灣老街段樁號3+000～6+000進行除險加固，使其達到防御10年一遇的洪水標準。根據現狀，本工程在堤線布置中設計兩條堤線進行比選確定。

方案1：全段沿老堤線加高加固，以現狀土堤為軸線，部分堤段混凝土預制塊護坡。圩堤內、外進行部分填土整坡，加固范圍為3+000～6+000段，長3.0km，以滿足城市防洪標準要求。

方案2：滸灣街（樁號改線0+020～2+000段）地勢較低，每年受洪水淹沒，現狀居民區均在原防洪堤外側，為保護居民生命財產安全，此段沿河岸新建堤防［2］。其中，樁號0+020～1+800段采用防洪墻形式，1+800～2+000段采用土堤形式，以新建防洪墻為軸線。

綜合比較方案1利用現有防洪堤加高加固，保護面積比方案2小，拆遷征地投資大，而方案2增加了保護面積，解決了滸灣街居民受洪澇災害的困擾，移民拆遷量少。滸灣街區段主要為河道凹進段，對其裁彎取直不會影響河道行洪。因此，推薦方案2的防洪加固堤線布置方案。

2.2 堤型比選擇

根據鄉鎮防洪工程建設實踐經驗，新建堤防一般采用土堤或防洪墻兩種方案［3］。

2.2.1 全堤段采用均質土堤斷面型式（方案1）

防洪堤采用均質土堤型式，堤頂寬度4.0m，迎水坡和背水坡坡比均為1∶2.0，堤頂超高1.2m，迎水坡及背水坡均采用草皮護坡。拋石碾壓基床，拋石頂高程為設計枯水位加0.5m，頂部寬度20～24m，外邊坡采用1∶2.0。其典型斷面如圖1。

圖1 均質土堤典型斷面

2.2.2部分防洪墻與部分土堤堤型（方案2）

滸灣堤改線0+020～1+800段受地形限制，若采用土堤型式，為不涉及征地移民，堤線外移會造成河道被侵占，內移又會帶來占地等問題。經綜合考慮，該段擬采用混凝土重力式防洪墻型式。

防洪墻坐落在拋石基床上，拋石頂高程為設計枯水位加0.5m，頂部寬8.99～8.62m，外邊坡采用1∶2.0，內邊坡采用1∶1.5。防洪墻頂高程為設計洪水位加1.2m的安全加高，墻高5.14～4.92m，墻頂寬0.5m。迎水面坡度鉛直，擋土側坡度1∶0.6，底寬4.28～4.15m，每隔10.0m設一伸縮縫，按2m×2m梅花形布置排水孔，墻后采用粘性土填筑，填筑頂高程與防洪墻頂高程一致，頂寬4.0m，1∶2.0的坡與地面相接。其典型斷面如圖2。

圖2 防洪墻典型斷面

樁號1+800～2+000段地勢較高，較平緩。因此采用均質土堤型式，堤頂寬4.0m，迎水坡和背水坡坡比均1∶2.0，堤頂超高1.2m，迎水坡及背水坡均采用草皮護坡。

經計算：方案1土方填筑為18.29萬m3，拋石基床28.16萬m3，工程總投資7008.45萬元；方案2土方填筑為8.93萬m3，拋石基床5.01萬m3，工程總投資1974.10萬元。且方案2侵占河道面積小，更有利于城市景觀建設，生態環保，推薦方案2。

3 防洪堤設計

3.1 設計堤頂高程

堤頂高程按設計洪水位加堤頂超高確定［4］，根據GB50286—98《堤防工程設計規范》（以下簡稱《規范》），金溪縣滸灣堤改線段堤頂超高計算成果如表1。

表1 堤頂高程計算成果

由于滸灣堤對岸防洪堤堤頂超高為1.2m，考慮到一江兩岸防洪要求的一致性，及“江西省五河治理防洪工程”的可研成果，確定此圩堤段堤頂超高為1.2m。

3.2 土堤

3.2.1 堤身標準斷面

土堤設計堤頂高程47.51～47.45m，堤頂寬4m，臨水坡和背水坡均為1∶2.0，堤頂布置防汛公路，路面寬3.0m，面層0.2m厚C25混凝土，下設厚0.2m水泥穩定砂礫基層。為方便居民生活休閑，治理段每隔500m設置一處下河踏步，寬3.0m。

3.2.2 堤身抗滑穩定計算

根據《規范》并結合工程實際情況，土堤抗滑穩定計算取設計洪水位滲流期的背水坡和設計洪水位驟降期的臨水坡。靜力穩定分析采用剛體極限平衡法［5］，按均質土壩簡化計算，計算程序為《理正巖土軟件》（5.11版）。根據堤身地質斷面，選取樁號1+900堤身斷面。經計算，斷面在穩定滲流工況（背水坡，有效應力法計算）和洪水驟降工況（迎水坡，總應力法計算）下，其抗滑穩定安全系數Ks分別為1.30和1.18，均大于規范允許安全系數1.10要求，抗滑穩定滿足要求。相應工況下的滑弧如圖3和圖4。

圖3 設計洪水位背水坡穩定計算（樁號1+900，Ks=1.30）

圖4 洪水驟降迎背水坡穩定計算（樁號1+900，Ks=1.18）

3.2.3土料及堤身土方填筑

工程區附近分布有粉質黏土、粉質壤土、礫質土，儲量可滿足筑堤土料要求。設計采用均質土堤，填筑土料應具備較好的防滲性和壓實性。新老土結合必須清除雜草等物，疏松表土層，填筑土方須控制在最優含水量附近逐層夯壓密實，壓實度不小于0.90。

3.3 防洪墻

金溪縣滸灣堤改線段（樁號0+020～1+800）由于占用土地多、工程投資大，以及滸灣鎮一江兩岸的景觀要求，本段不宜做土堤，擬采用重力式擋土墻的型式。

3.3.1 斷面尺寸

防洪墻墻高5.14～4.92m，墻頂寬0.5m，迎水面坡度鉛直，擋土側坡度1∶0.6，底寬4.28～4.15m，每隔10.0m設一伸縮縫，按2m×2m梅花形布置排水孔，墻后采用粘性土填筑，填筑頂高程與防洪墻頂高程一致，頂寬4.0m，1∶2.0的坡與地面相接。

3.3.2 拋石基床設計

防洪墻坐落在拋石碾壓基床上，拋石頂高程為設計枯水位加0.5m，外邊坡采用1∶2.0，內邊坡采用1∶1.5。拋石體內側上鋪設一層土工布，鋪設范圍自擋墻墻踵至拋石體底部。土工布上填筑礫石反濾料，厚度為2.0m，要求相對密度為0.70。拋石石料質量控制要求為濕抗壓強度應大于50MPa，軟化系數大于0.7，比重不小于2.65t/m。外肩應拋大于60kg塊石壓肩，并填好縫。在拋石之前（挖槽的殘余厚度應不大于30cm），應拋厚0.3m的二片石；基床頂面（夯實后）應預留向里（外肩向內肩傾斜）傾斜的倒坡1.0%。

塊石粒徑按《規范》推薦公式計算。傾斜坡上塊石最小粒徑d=0.09m，平緩底坡上塊石最小粒徑為0.15m，相應塊石重量為9kg，考慮到枯水期的風浪影響和工程實際施工條件，水平底坡和斜坡上拋石粒徑取不小于0.25～0.30m，相應塊石重量不小于28～32kg。一般不小于塊石粒徑的2倍，水深急流處為粒徑的3～4倍。拋石體頂高程為設計枯水位以上0.5m。3.3.3穩定應力分析

防洪墻的穩定應力分析考慮枯水期背水面無水和有水兩種工況進行計算。按墻體自重、水壓力、浪壓力、揚壓力、土壓力及土重等荷載的不同組合［6］，分析墻體的抗滑、抗傾穩定性，并核算地基承載力。典型斷面選擇樁號1+250進行計算，基礎為拋石基床，承載力為300kPa，基礎與地基間摩擦系數為0.50。

防洪墻穩定應力成果如表2。

表2 防洪墻穩定應力計算成果

防洪墻基礎為拋石基床，且墻后回填粘土。以設計枯水位42.18m為控制，選取與地勘資料相近的1+450典型斷面進行分析。經計算，安全系數為1.67，整體抗滑穩定滿足要求。

4 結語

金溪縣滸灣堤0+020～2+000改線段加固工程，根據鄉鎮防洪規劃、建設規劃、流域防護標準和地形地貌，結合工程區防洪設置現狀、人口居住密度、地質條件等因素，從技術、經濟等方面進行綜合對比分析，優化設計了既能滿足防洪標準，又能實現鄉鎮生態景觀與防洪堤建設相協調的防洪墻與土堤結合方案。經應力及抗滑穩定分析，設計方案能夠滿足設計規范要求，為工程高效優質施工建設提供了重要設計和技術指導。

［1］江西省水利規劃設計院.金溪縣滸灣堤改線工程初步設計報告［R］.2012.

［2］黃世國.嘉陵江蓬安防洪堤堤線設計方案優選［J］.陜西水利，2010（4）:110-111.

［3］賴勇，施林祥，鄭旭明.山區河道生態防洪堤關鍵問題及對策［J］.中國農村水利水電，2011（9）:142-144.

［4］毛魁智，朱倩.北屯城市防洪工程堤防設計［J］.甘肅水利水電技術，2012，48（2）:41-43，52.

［5］楊長春，譚劍波.湄江河湄潭縣政府新區河段防洪堤設計［J］.水利科技與經濟，2014（10）:49-51.

［6］樓加仙.浙江省青山水庫回水防洪堤設計［J］.水利水電快報，2007，28（15）:15-17.

The change line section reinforcement engineering optim ization design in Jinxi county Huwan flood control embankm ent

ZHAIZe-bing，LIJing
（Jiangxi ProvincialWater Conservancy Planning and Designing Institute,Nanchang 330029,China）

Aimed at the problems that there were no flood control facilities in 0+020～2+000 section of JinXi county HuWan flood control embankmentwhich cannot resist the 10 year design flood，according to the country watershed flood control planning，the river topography and the flood control standard，combining with the villages and towns flood control engineering practices，the construction materials in engineering area and other factors，the dike line layout and dike type structure optimization design schemeswhich canmeet the function requirements of both the flood control and realization the construction coordination between the ecological landscape and flood control embankment.The embankment stability analy-sis results show that the Seepage and stability against sliding safety coefficient is bigger than the specification 1.0 index.The optimization design schemes are economic eminence and technical feasible.

dike line layout，dike type，soil dam，flood controlwall

TV871

B

1672-9900（2015）01-0049-04

2014-11-20

翟澤冰（1982-），男（漢族），山西運城人，碩士，主要從事水工結構設計工作，（Tel）18182433245。