對防洪墻穩定安全系數選擇問題的商榷

茹建輝

摘 要：本文通過分析，指出現國家標準《堤防工程設計規范》（GB 50286-98）和某些地方性堤防工程設計導則中，規定的防洪墻穩定安全系數偏小，提出改進的建議，供規范修編參考。

關鍵詞：防洪墻；安全系數

Discussion for choosing problem on flood control wall stability and safe coefficient

Ru Jianhui

（ Guangdong province water conservancy bureau）

Abstract： The article analyzed and pointed out national standard《dike engineering design norm （GB 50286-98）》leads to then win with some and local dike engineering design， rule of flood control wall stable the safe coefficient be partial to small， put forward an improved suggestion， be provided for norm to fix plait reference.

Keywords： ood control wall； Safe coefficient

防洪墻一般指在水邊修筑防止洪水（潮水）漫溢的墻式結構物[1]。通常有兩種形式，一類為完全用混凝土或漿砌石體建造的墻體，建于與基礎面有較高結合強度的巖基；另一類為同樣用混凝土或漿砌石體建造的墻體，但建于與基礎面結合強度很低、粘結力很小的土基上，往往需在背水側設填土以增強其抗滲流破壞能力。土基上防洪墻的受力狀態在某種程度上類似于擋土墻。

1.兩種不同的安全系教

國家標準《堤防工程設計規范》（GB 50286—98）（以下簡稱《堤防設計規范》）第2.2.5條規定，防洪墻抗滑和抗傾安全系數不應小于下表1和表2之值[2]。

上述安全系數的取值規定己收錄入2000年頒發的《中華人民共和國工程建設標準強制性條文水利工程部分》[3]；一些地方性堤防工程的設計規范或設計導則和大量堤防工程設計文件，均以此作為衡量建筑物的主要指標。《水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準（山區、丘陵區部分）SDJ 12-78》（試行）（以下簡稱《78基本規范》）表2的注說明，擋土墻是水工建筑物，故有的《海堤設計導則》直接把表1稱為“擋土墻抗滑穩定安全系數”[4]。在另一國家標準的《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007—2002）（以下簡稱《建筑地基基礎設計規范》）規定[5]：

“擋土墻的抗滑安全系數應不小于1.3”（與《建筑地基基礎設計規范》與此前執行的（GBJ 7—89相同）；

“擋土墻的抗傾安全系數應不小于1.6” （比此前執行的（GBJ 7—89）提高了0.1）。

從上可見，同樣是國家標準，結構形式相似且功能類近，但作為水利水電工程的防洪墻，其失事后造成的損失遠大于普通擋土墻，而無論是它的抗滑還是抗傾的安全系數都明顯低于后者，顯然不合理。

2.計算方法和合理性分析

2.1抗滑安全系數計算方法

眾所周知，結構安全系數的取值是和它所用的計算方法以及參數取值方法是密切相關的，三者不可分割地組成一個完整的工程安全評價系統。對不同的計算方法和參數取值方法，應相應有不同的安全系數。有些堤防設計的地方性法規或導則[4]在套用表1和表2時，連應采用什么計算方法和指標選擇方法也未作準確的說明和規定，這樣盲目套用，難避免導致的設計失誤甚至造成工程事故。

《堤防設計規范》的編制說明規定[2]，表1“所列安全系數適用于抗剪強度公式計算”。然而，同一規范第8.2.8條規定[2]：防洪墻的抗滑安全系數“應符合本規范附錄F的有關規定”，即抗滑穩定安全系數按

進行計算；式中 及 分別為作用在墻體上的全部垂直力及全部水平力之總和，f為底板與堤基之間的摩擦系數。（1）式是只使用了地基與基礎間抗剪強度的部分而不是全部、沒有計及基礎與地基之間粘結力的”純摩（或摩擦）”公式。很多規范包括《堤防工程設計規范》編制說明第2.2.5條均稱（1）式為抗剪強度公式。實際它所考慮的抗剪強度是不完整的，沒考慮基礎破壞面上的粘結力（或凝聚力）C，容易產生誤解。為區別于真正的抗剪強度公式，本文稱（1）為純摩公式。

建議明確，抗滑穩定安全系數應使用只考慮基礎破壞面上的摩擦作用、不計及粘結力（或凝聚力）C的抗剪強度公式即純摩公式進行計算；若采用包含C值在內的抗剪強度進行抗滑穩定計算時，必須采用另外的、與之相應的安全系數。

2.2巖基上的防洪墻的抗滑安全系數

巖基上的防洪墻的結構和功能類似于較矮的重力壩，《堤防設計規范》頒布時所執行的《重力壩設計規范（試行）》（SDJ21—78）用純摩公式計算的安全系數要求如下表3。

用抗剪斷強度方法計算時，規定安全系數“不分級別，基本組合采用3.0；特殊組合（1）采用2.5；特殊組合（2）不小于2.3”（上述條文己含其后的補充規定）。

由二者比較可見：

第一、 防洪墻和重力壩的抗滑安全系數，對 1、2級建筑物，前者比后者大0.05；3級建筑物則完全相同。但防洪墻若按《堤防設計規范》規定、用“抗剪強度”之一的抗剪斷強度方法計算出的抗滑安全系數，比同一等級重力壩按“抗剪強度”公式計算的抗滑穩定安全系數小得多，后者約為前者的2.4～2.6倍。

第二、 重力壩與巖基接觸面的結合，無論在設計還是施工的要求，比一般防洪墻要嚴格得多。現階段的防洪墻設計，很少（亦無明確規定）按《水利水電工程地質勘察規程》，對“巖基”與防洪墻基礎接觸面的風化程度進行嚴格的劃定；處理亦缺乏嚴格的、具體的技術標準，據筆者多年所見，大多數防洪墻是參照《建筑地基基礎設計規范》對普通擋土墻的要求設計和提出施工技術要求。因而無論是己建還是在建的防洪墻，其基礎與“巖基”的結合強度遠比重力壩低。endprint