吉安市城市防洪工程敦厚堤除險加固設計分析

余風華

(吉安縣財政投資項目服務中心，江西 吉安 343100)

1 工程現狀及存在問題

吉安市城市防洪工程敦厚堤位于瀘水出口段左岸及禾水、瀘水匯合口下段左岸，堤線總長10.93km。

敦厚堤屬吉安市城市防洪工程一部分，位于吉安縣(吉安市河南片區)，現狀堤防起于渡頭村，沿禾水河下游右岸延伸至肖家閘止，全長4.0km，未形成封閉防洪圈。敦厚堤現狀防洪標準為5～10a一遇，堤身低矮、單薄，回填土主要從堤內、堤外的地表淺層土挖取，主要為黏性土，堤身填筑質量較好，防滲效果總體較好。堤基為細砂，砂卵石，存在滲漏通道，堤防目前存在堤基滲漏、局部河段岸坡崩塌、迎水坡風浪沖刷等險情。

在近年洪水中又暴露出的各類險工險段，主要表現在圩堤局部堤段堤身斷面達不到設計要求，現有堤防斷面不能滿足抗風浪水流沖刷的要求，建筑物老化等問題，嚴重影響大堤的防洪安全，遇到十年一遇標準以上的洪水，險象環生，多次發生險情，給防汛工作帶來極大困難和給當地經濟造成重大損失。且現狀堤防只有3.9km，未形成防洪封閉圈，禾埠村等大量房屋未設防。

經現場調查，本次設計范圍內圩堤仍有堤基滲漏險段2 處，長0.61km；迎流頂沖險段3處，長2.6km無硬護坡，塌岸險段4處，長2.3km 需要進行護岸治理；現狀堤防未形成防洪封閉圈，還需新建5.6km堤防形成封閉圈。

2 工程總體布置

2.1 堤線布置

要形成完整防洪封閉圈，本次敦厚堤除險加固包括加固現狀堤段(樁號0+000～3+900)及新建堤段(樁號3+900～9+500)。加固堤防段堤線布置方案仍維持現狀不變，在現有堤段基礎上進行除險加固[1]。

新建堤防段(樁號3+900～9+500)主要制約堤線布置點為禾埠村段(樁號4+650～5+100)，此處房屋密集，河道斷面相對較窄。根據水文計算成果，此處堤距最小斷面需保證300m，根據新建堤段軸線布置原則，為使征地拆遷量最小且保護面積最大，本次設計堤軸線在禾埠村段(樁號4+650～5+100)離河岸邊線約35m，其余堤段現狀為農田，不受房屋拆遷面積受限，基本以順直堤線及滿足最小堤距控制。

2.2 土堤加高培厚

本次設計堤防加固樁號0+000～3+900，長3.9km，新建堤防樁號3+900～9+500，長5.6km。設計斷面為堤頂寬6.0 m，臨水坡、背水坡均為1∶3.0，堤頂超高1.5m，另設5.0m寬的混凝土防汛公路。

敦厚堤樁號0+000～3+900現狀堤身高度3.1～5.7m，堤頂寬3.1～5.1m，內外坡比1∶1.6～1∶2.5，堤頂高程56.64～53.75m。新建堤防現狀地面高程為47.01～52.01m。

敦厚堤興建時，由于受當時技術、經濟條件限制，堤身施工質量較差，堤身斷面不滿足規范要求。本次設計堤段堤頂現狀高程均未達到設計堤頂高程，迎水坡基本不滿足要求，背水坡除局部堤段邊坡較緩外，基本不滿足設計要求。堤段斷面不達標的原因是當初工程建設時，群眾挑土上堤，沒有施工碾壓設備，堤身碾壓密實度不夠，經多年運行，堤身存在沉降問題，經雨水沖刷，堤頂、堤坡高低不平。

根據本次設計堤段大堤現狀情況，加固堤防堤軸線維持現狀堤軸線不變，對堤身低矮單薄的現狀堤身進行加高培厚處理，新建堤防為沿禾水右岸布置。

2.3 護坡固岸

敦厚堤部分河段外灘相對較窄，水流直沖堤身，存在崩岸塌坡險情，汛期河面寬闊，風浪大，吹程遠，風浪對堤坡毀壞嚴重，造成堤坡滑坡，局部堤段出現坡腳被水流淘蝕現象。

本次設計范圍內堤身都沒有硬護坡，樁號0+400～1+100、2+800～3+900、6+700～7+500等3段堤段現狀為草皮護坡，堤身受風浪、水流、雨淋破壞較為嚴重，不能滿足抗風浪水流沖刷要求，設計在臨水坡采用硬護坡，結合城市景觀要求，本次設計采用預制混凝土生態護坡結構形式，護坡長度2.6km，其余堤段采用草皮護坡。

設計擬對現狀河段水下陡岸采取拋石固岸結合干砌石護岸進行處理，水下部位進行拋石，水上部位為干砌石護岸，設計拋石固岸堤段樁0+975～1+075、4+625～4+725 等2 段總長0.325km。設計干砌石護岸樁號0+400～1+100、3+400～3+900、5+100～5+700、7+000～7+500等4段總長2.3km。

預制混凝土生態護坡厚度為10cm，下設土工布，干砌石厚40cm，下設砂礫石墊層，厚10cm。

2.4 堤身堤基防滲處理

敦厚堤堤身填土主要取自堤內外兩側地表土，主要為黏土、壤土，透水性較弱，防滲性較強，填筑質量較好。

敦厚堤歷年加固過程中，對部分堤基滲漏險段進行了處理，但險情和隱患沒有根除，根據險情情況調查，本次設計范圍內存在圩堤堤基滲漏險段2處，樁號為0+860～0+950、1+260～1+780，共長0.61km。為保證堤基的滲透穩定，防止堤基條件進一步惡化，需對長險情堤基進行處理。針對堤基險情，根據地形地質條件，結合當地搶險除險的實踐和經驗，經分析，采用堤內填塘的處理方法，為保證效果，結合地形及坑塘情況，對0+700～0+970、1+260～1+950 段進行填塘固基處理[2]。

3 土堤加高培厚

3.1 堤身設計標準斷面

經計算，堤身設計斷面為：堤頂安全超高值為1.5m，堤頂寬6.0m，并設5.0m寬的混凝土防汛公路。迎水坡與背水坡坡度均為1∶3.0。

據實測，敦厚堤樁號0+000～3+900 現狀堤身高度3.1～4.6m，堤頂寬3.1～5.1m，內外坡1∶1.6～1∶2.5，堤頂高程56.64～53.75m，新建堤防段現狀地面高程47.01～52.01m。

經實測斷面資料與設計斷面資料對比分析，現狀堤身斷面達不到設計要求。

3.2 堤身穩定分析

3.2.1 滲流及穩定分析

根據堤身土方填筑情況，設計選取樁號1+500、7+695 典型斷面進行滲流計算與分析。典型斷面按臨水側設計洪水位、背水側無水工況兩種工況進行計算[3]。堤身背水坡滲流出逸比降計算結果詳見表1。

計算結果表明，樁號1+500 斷面現狀及加固斷面將情況下，Jmax

表1 最大滲透坡降Jmax計算成果表

3.2.2 堤身抗滑穩定復核

圩堤經過多年運行，部分堤段汛期因堤身滲漏引起滑坡，本次設計選擇典型斷面對堤身抗滑穩定情況進行復核。

計算斷面：選取堤高最大斷面，堤基屬于軟基或存在滲漏通道的典型斷面進行分析計算。

計算工況：設計洪水位工況下的穩定滲流期的背水坡穩定，設計洪水位驟降工況下的迎水坡穩定[4]。

經計算，各工況下堤身抗滑穩定安全系數均>規范規定允許值。各典型斷面個工況下堤身抗滑穩定安全系數計算成果見表2。

表2 堤坡抗滑穩定計算成果表

3.3 堤身加高培厚

按照《堤防工程設計規范》(GB50286-2013)，根據敦厚堤現狀情況，加固堤防堤軸線維持現狀堤軸線不變，對堤身低矮單薄的現狀堤身進行加高培厚處理。在保持堤線順直情況下，合理選擇加高培厚方式，新建堤防沿禾水右岸新建。

對堤身回填土在迎水側加高培厚的，要求選取防滲性能好的黏性土料，滲透系數至少≤現狀堤身土的滲透系數，從背水側加寬加高的，選防滲性能稍差或與原堤身相同的土，新建堤防采用黏土填筑，為均質土堤。新老土結合面必須先疏松土層，并清除表面雜物和不合格土料，逐層夯壓密實。新建堤防要求選取防滲性好的土。按照《堤防工程設計規范》(GB50286-2013)，堤身填土填筑含水量按最優含水量控制，壓實度要求≥0.91[5]。

4 護坡工程

4.1 概述

敦厚堤迎水岸坡的險工險段較多：①在河段轉彎處的凹岸，因長期受水流淘刷，逐步形成岸坡陡立的深水河槽，水流淘空堤腳產生崩岸塌坡現象，引起滑坡；②河流分叉口，汛期洪水來臨，水面寬廣，水深增大，風猛浪高，直接破壞大堤岸坡和堤坡。

4.2 護坡范圍及型式選擇

4.2.1 護坡范圍

樁號0+400～1+100、2+800～3+900、6+700～7+500 等3段堤段現狀為草皮護坡，堤身受風浪、水流、雨淋破壞較為嚴重，不能滿足抗風浪水流沖刷要求，設計擬在迎水側岸坡采用硬質護坡，設計新增硬質護坡總長2600m。

護坡范偉圍堤腳至設計洪水位以上0.5m，處于臨河陡岸段的堤腳，采用護坡與護岸固腳結合的處理措施。

對無需進行硬質護坡的河段，針對其坡面不平整、雜草等植被覆蓋較厚，按設計邊坡整坡后，采用草皮護坡。

4.2.2 護坡型式選擇

本工程位于吉安縣城北新區，為打造城市生態，提高城市品位，本次設計對迎水面采用預制混凝土生態護坡。預制混凝土生態護坡單塊混凝土預制塊骨架外形尺寸與普通混凝土預制塊相同，施工方法與普通混凝土預制塊護坡類似，用于工程堤身護坡，可以有效防止堤坡土壤沖刷，同時其預留孔洞可播種草籽，形成生態護坡。預制混凝土生態護坡通過與普通混凝土預制塊護坡類似的制作與施工方法，具有同樣的抗沖刷能力，起到穩定岸坡的作用。混凝土生態護坡的孔洞內并未阻止岸坡土體與河道水體的聯系，從而可以助力植被生長，植被具有固土的作用，同時起到穩定岸坡的功效，兼具綠化環境，穩固岸坡雙城功效。

5 護岸工程

5.1 護岸范圍

敦厚堤存在多處迎流頂沖險工險段，堤腳受沖刷程度較嚴重，現狀堤身多處出現岸坡崩塌情況，如敦厚堤段樁號0+400～1+100、3+400～3+900、5+100～5+700、7+000～7+500等堤段。

敦厚堤現狀共有岸坡崩塌險段3處，其中拋石固岸處理范圍為0+400～0+625、0+975～1+075，長0.325km，干砌石護岸范圍為0+400～1+100、3+400～3+900、5+100～5+700、7+000～7+500 長2.3km。

5.2 護岸設計

設計枯水位以上部位靠近堤腳的陡岸，即灘地地面至拋石體頂面之間部位，將陡于1∶2的岸坡削坡至1∶2，并用干砌塊石進行護岸，干砌塊石厚0.4m，下鋪0.1m厚的砂礫石墊層。

枯水位以下采用拋石固岸處理，以穩定河勢。參照鄱陽湖區重點圩堤護岸工程處理措施經驗，拋石固腳頂部高程為設計枯水位加0.5m超高。岸坡陡于1∶2 的，按邊坡1∶2拋護，拋石體頂寬2.0m，再外拋厚1.0m，寬2.0～6.0m的水平護腳。坡度緩于1∶2的陡岸，按原坡拋護，斜坡上拋石厚度按0.9m控制，拋到緩于1∶3平緩處或河深泓。

本次設計拋石固腳堤線長0.325km，干砌石護岸堤線長1.8km。

6 堤基防滲處理

6.1 滲流計算與分析

計算按現狀未進行防滲處理的工況進行計算，計算結果見表3。

表3 堤基滲透坡降Jmax匯總表

6.2 堤基滲控方案

根據滲流計算結果、地形地質條件和險情分布，經計算采用堤內水平蓋重能滿足防滲要求，且蓋重厚度不大，工程量相對較小，故對堤后無居民房堤段采用水平壓蓋(壓浸臺)防滲措施。

經計算，蓋重厚度為1.0～1.5m，寬度為30～40m。參照鄱陽湖區堤防工程堤內壓浸實踐，結合工程管理范圍和滲流計算成果，設計壓浸臺寬度為30m，對出現滲流險情堤段，作壓蓋處理，壓蓋厚1.0～1.5m；壓蓋臺末端外邊坡為1∶2。填塘所用土料，應采用砂質土料。

7 結 語

文章針對敦厚堤現狀存在的險情選取合理的加固設計方案。對現狀堤頂不滿足規范要求的堤段進行加高培厚處理，對現狀無堤防河段擬新建堤防，加固后與現狀堤防形成防洪封閉圈；對堤身受風浪、水流、雨淋破壞較為嚴重的臨水坡，采用預制混凝土生態護坡，兼具抗沖刷與美化環境功能；對迎流頂沖、急流傍岸等原因形成的逼近堤腳的陡岸段，采用拋石固腳結合干砌石護岸方式進行處理；對堤基滲漏段采取堤后壓浸臺防滲措施。

敦厚堤除險加固工程設計方案均經過復核計算，計算結果均滿足相關規范要求，文章總結了城市防洪工程防洪堤除險加固的一套設計思路與方法，可供類似工程借鑒。