衢江航運(yùn)工程堤岸防護(hù)技術(shù)研究

戴勇

(天津天科工程監(jiān)理咨詢事務(wù)所，天津 132101)

衢江航運(yùn)工程堤岸防護(hù)技術(shù)研究

戴勇

(天津天科工程監(jiān)理咨詢事務(wù)所，天津 132101)

文章在分析樞紐地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合衢江航運(yùn)工程堤岸防護(hù)進(jìn)行技術(shù)研究，提出對(duì)衢江航運(yùn)工程堤岸防護(hù)后期設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議。

航運(yùn)工程；堤岸防護(hù)；技術(shù)

1 概述

衢江航道是錢塘江航道的重要組成成分，起于衢州，終于金華，全長80 km。其中衢州境內(nèi)57 km，金華境內(nèi)23 km，2006年列入《國家內(nèi)河航道及港口規(guī)劃》，為國家內(nèi)河高等級(jí)航道。衢江航道建成后年貨物運(yùn)輸能力可達(dá)近2 000萬t，于浙贛鐵路運(yùn)量相當(dāng)。衢江航運(yùn)開發(fā)工程金華境內(nèi)（洋埠至蘭溪馬安徐人渡）長23 km，經(jīng)梯級(jí)開發(fā)后，按內(nèi)河四級(jí)航道、通航500 t級(jí)船舶的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。將要興建游埠、姚家樞紐工程2座，規(guī)劃航道水深2.5 m，航道底寬50 m，最小轉(zhuǎn)彎半徑330 m?？紤]到航運(yùn)遠(yuǎn)期發(fā)展的需要，游埠、姚家樞紐工程閘門檻水深由3.5 m調(diào)整為4 m，以滿足1 000 t級(jí)船舶通航。工程建成后，壩址上游形成人工湖，不僅可發(fā)電，改善水環(huán)境，還有利于美化景觀，開發(fā)旅游。總投資約為20億元人民幣，建設(shè)地址位于金華市，計(jì)劃于2012年建成。其中游埠樞紐左岸位于蘭溪市游埠鎮(zhèn)騰家圩村，右岸位于婺城區(qū)洋埠鎮(zhèn)讓宅村。姚家樞紐左岸位于蘭溪市游埠鎮(zhèn)下葉村，右岸位于蘭溪市上華街道許家村?！夺榻竭\(yùn)工程堤岸防護(hù)專題》是對(duì)衢江航運(yùn)工程堤岸防護(hù)的前期設(shè)計(jì)的專題研究。

2 樞紐設(shè)計(jì)及地質(zhì)條件

2.1 游埠樞紐設(shè)計(jì)及地質(zhì)條件

游埠樞紐上游兩岸堤防均由砂礫石等材料經(jīng)人工筑堤而成，堤身高一般4～5 m，堤頂寬約4 m，早年修筑的堤身標(biāo)準(zhǔn)較低，堤身穩(wěn)定性相對(duì)較差，近年來部分堤防進(jìn)行了加固處理，庫岸基本穩(wěn)定。樞紐正常蓄水位34 m，兩岸由堤防組成，堤防土層結(jié)構(gòu)：

1）堤頂高程約39.7～41 m，堤身一般為砂礫卵石、粉質(zhì)粘土層組成，厚約2～5 m。

2）堤基上部為粉質(zhì)粘土，層厚1～5 m，分布高程為35～37 m。下部為砂礫卵石層，層厚3～6 m，分布高程30～33 m，低于正常蓄水位。

3）巖面高程一般在27.4～28 m，基巖為相對(duì)隔水層。壩址兩岸的砂礫地基存在繞壩滲漏問題，須進(jìn)行繞壩滲漏防滲處理。

工程正常蓄水位為34.0 m，高程34 m以上堤身砂礫卵石層對(duì)該工程無影響，上部堤基土以粉質(zhì)粘土為主，滲透系數(shù)值較小，一般為10-4～10-6cm/s，為弱透水層。下部為砂礫卵石層，分布高程位于庫水位內(nèi)，滲透系數(shù)一般為10-3～10-4cm/s，為中等透水層，對(duì)于庫區(qū)而言，存在滲漏影響。

游埠兩岸河床漫灘保留較少。河道采砂較劇，并向堤腳靠攏，對(duì)堤身穩(wěn)定造成威脅。右岸邵家至上宅段堤身較單薄，部分堤段與村道結(jié)合。如蔡家、葉家、邵家、洋埠及壩址下游的上宅村等，均有類似現(xiàn)象。對(duì)以上不利堤段，建議進(jìn)行防滲加固處理。

庫內(nèi)左岸洋港以上段以山坡為主，庫岸穩(wěn)定。

庫內(nèi)馬家～下童的江心洲周邊設(shè)的堤防，局部單薄地段需進(jìn)行加固處理。

堤基土以粉質(zhì)粘土為主，滲透系數(shù)值較小，一般為10-4cm/s，為中等透水性。下部砂礫卵石層分布高程位于庫水位內(nèi)，滲透系數(shù)一般為10-3～10-4cm/s，為中等透水性，對(duì)于庫區(qū)而言，存在滲漏影響。距水庫左岸1.5 km和右岸0.2 km處存在老河道，河底高程小于34 m，可能存在向庫外的滲漏條件，但滲徑較長，不會(huì)造成水庫嚴(yán)重滲漏，必要時(shí)進(jìn)行防滲處理。

2.2 姚家樞紐設(shè)計(jì)及地質(zhì)條件

姚家樞紐上游兩岸均由砂礫石等材料經(jīng)人工筑堤而成，堤身高一般4～5 m，堤頂寬約4 m，堤外坡腳大都有寬約30 m灘地，對(duì)堤身保護(hù)有利。兩岸堤防多為砂礫卵石堆積而成，早年修筑的堤身標(biāo)準(zhǔn)較低，堤身穩(wěn)定性相對(duì)較差，近年來部分堤防進(jìn)行了加固處理，庫岸基本穩(wěn)定。兩岸堤防土層結(jié)構(gòu)：

1）堤頂高程約36 m，堤身一般為砂礫卵石、粉質(zhì)粘土層，層厚約4～5 m，高程分布36～31 m。

2）堤基為粉質(zhì)粘土，層厚5.5～8 m，分布高程為30～25 m。下部為砂礫卵石層，層厚2～6 m，分布高程30～23 m。

3）底部基巖為白堊系泥質(zhì)粉砂巖組成，巖面高程約21.3～21.5 m，為相對(duì)不透水層。

正常蓄水位為28.50 m，高程28.50 m以上堤身砂礫卵石層對(duì)本工程無影響，上部堤基土以粉質(zhì)粘土為主，滲透系數(shù)值較小，一般為10-4～10-6cm/s，為弱～微透水層。下部為砂礫卵石層，分布高程位于庫水位以下，滲透系數(shù)一般為10-3～10-4cm/s，為中等透水性，對(duì)于庫區(qū)而言，存在滲漏影響，但水庫兩岸地勢(shì)平坦，地域開闊，周邊無低洼地形存在，因此，庫內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的滲漏。對(duì)壩址而言，壩址兩岸的砂礫地基存在繞壩滲漏問題，須進(jìn)行繞壩滲漏的防滲處理。

3 庫區(qū)（岸基）防護(hù)工程設(shè)計(jì)布置

3.1 游埠樞紐庫區(qū)（岸基）防護(hù)工程設(shè)計(jì)布置

庫岸加固范圍包括：庫區(qū)深槽段防洪堤迎水坡未硬化部分和堤防結(jié)構(gòu)不滿足穩(wěn)定要求部分，加固總長度約12.70 km。壩址上游兩岸共約2.6 km防洪堤基礎(chǔ)須進(jìn)行防滲加固。

根據(jù)庫區(qū)兩岸地質(zhì)情況，由于兩側(cè)防洪堤修建時(shí)均就近取材填筑而成，主要為人工填筑，壓實(shí)度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，近年來河道采砂較劇，并向堤腳靠攏，對(duì)堤身穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。為防止洪水對(duì)防洪堤邊坡產(chǎn)生沖刷，同時(shí)減少船只行駛過程中形成的船行波對(duì)庫岸造成的不利影響，確保航道安全的運(yùn)行，河道深槽段原防洪堤迎水側(cè)坡面須進(jìn)行硬化處理。坡面硬化采用C20混凝土護(hù)坡，厚25 cm，坡比為1∶2。護(hù)坡以下鋪設(shè)碎石墊層，厚20 cm。護(hù)坡頂高程為35.0 m，底高程根據(jù)主航道的疏浚要求為30.5 m，當(dāng)原防洪堤一級(jí)平臺(tái)高程不足35.0 m時(shí)，采用土石混合料回填至35.0 m，并碾壓密實(shí)，其上設(shè)置3.0 m寬混凝土壓頂。防洪堤堤腳設(shè)1.0 m×1.5 m（寬×高）的C15混凝土大方腳。為防止由于土堤不均勻沉降引起裂縫，混凝土護(hù)坡需設(shè)鋼筋網(wǎng)一層，護(hù)坡分縫內(nèi)須設(shè)652橡膠止水。

壩址左岸滕家?guī)Z村地勢(shì)較低，堤內(nèi)均為農(nóng)田，現(xiàn)狀高程33.5～35.0 m，中間有中央溪通過，中央溪原河道進(jìn)口距左壩頭約1.5 km，現(xiàn)狀采用復(fù)式土堤封堵。壩址右岸游埠鎮(zhèn)南面有莘畈溪通過，河道兩側(cè)為農(nóng)田，地勢(shì)均較低，現(xiàn)狀高程33.2～35.5 m，莘畈溪原河道進(jìn)口距右壩頭約0.5 km，現(xiàn)有堤防封堵。中央溪與莘畈溪均為西南～東北走向，最終匯入下游姚家水利樞紐庫區(qū)。根據(jù)地質(zhì)勘察成果，由于庫區(qū)兩岸地基下部砂礫卵石層分布高程位于庫水位以上，滲透系數(shù)一般為10-3～10-4cm/s，為中等透水性，存在滲流問題?；炷练治觯虄?nèi)局部區(qū)域采用墊高復(fù)墾方案處理，但由于中央溪、莘畈溪河道兩側(cè)范圍廣，涉及面積大，且地下水通過河道均排向下游梯級(jí)庫區(qū)，不會(huì)對(duì)土地產(chǎn)生較大浸沒影響，僅需對(duì)樞紐壩址兩岸及原河道封堵段防洪堤基礎(chǔ)進(jìn)行防滲處理，增長滲徑，保護(hù)堤內(nèi)基本農(nóng)田，同時(shí)防止庫水繞壩滲流。

根據(jù)河道現(xiàn)狀堤防分布情況，左、右岸防洪堤基礎(chǔ)，分別設(shè)置長1.65 km，0.95 km的C15混凝土防滲薄墻一道，墻厚30 cm，總長約2.6 km。防滲墻頂部設(shè)1.0 m×1.0 m的C20混凝土頭墻與C20混凝土護(hù)坡連接，頭墻頂高程為30.5 m，根據(jù)壩址區(qū)巖面線分布情況，基巖面平均高程為27.0 m，混凝土防滲薄墻底部需深入基巖面50 cm以上，因此混凝土防滲薄墻平均高度為4.0 m。

3.2 姚家樞紐庫區(qū)（岸基）防護(hù)工程設(shè)計(jì)布置

庫區(qū)（岸基）加固范圍包括：庫區(qū)深槽段防洪堤迎水坡未硬化部分、堤防結(jié)構(gòu)不滿足穩(wěn)定要求部分，加固總長約10.20 km；壩址兩岸上游防洪堤基礎(chǔ)需進(jìn)行防滲加固，防滲加固段長度約650 m。

坡面硬化采用C20混凝土護(hù)坡，厚25 cm，坡比為1∶2。護(hù)坡以下鋪設(shè)碎石墊層，厚20 cm。護(hù)坡頂高程為29.5 m，底高程根據(jù)主航道的疏浚要求為25.0 m，當(dāng)原防洪堤一級(jí)平臺(tái)高程不足29.5 m時(shí)，采用土石混合料回填至29.5 m，并碾壓密實(shí)，其上設(shè)置3.0 m寬混凝土壓頂。防洪堤堤腳設(shè)1.0 m×1.5 m（寬×高）的C15混凝土大方腳。為防止由于土堤不均勻沉降引起裂縫，護(hù)坡需設(shè)鋼筋網(wǎng)一層，分縫內(nèi)設(shè)652橡膠止水。

由于伍家?guī)Z、下葉村段堤身與村道結(jié)合，堤腳坡度約40°，無法滿足堤防自身穩(wěn)定，該段堤防在迎水坡回填砂礫石，設(shè)計(jì)邊坡為1∶2，坡面設(shè)置C20混凝土護(hù)坡，厚25 cm。護(hù)坡以下鋪設(shè)碎石墊層，厚20 cm。護(hù)坡頂高程為29.5 m，底高程為25.0 m，腳設(shè)1.0 m×1.5 m（寬×高）的C15混凝土大方腳。

壩址現(xiàn)狀左岸地勢(shì)較低，堤內(nèi)均為農(nóng)田，平均高程約29.8 m，局部高程29.5 m，根據(jù)地質(zhì)分析，兩岸岸砂礫石地基均存在繞壩滲流問題，為增長滲徑，保護(hù)左岸堤內(nèi)基本農(nóng)田，壩址兩岸防洪堤沿堤腳新建C15混凝土防滲薄墻（厚30 cm）一道，根據(jù)河道現(xiàn)狀堤防分布情況，左、右岸防洪堤防滲墻長分別為350 m、300 m。防滲墻頂部設(shè)1.0 m×1.0 m的C20混凝土頭墻，頭墻頂高程為25.0 m，根據(jù)壩址區(qū)巖面線分布情況，基巖面平均高程為20.0 m，防滲墻底部需深入基巖面50 cm以上，因此防滲墻平均高度為5.5 m

4 庫區(qū)（岸基）防護(hù)工程技術(shù)分析

4.1 堤防堤基滲透狀態(tài)

游埠樞紐正常蓄水位為34 m高程，庫區(qū)（岸基）防護(hù)頂高程設(shè)計(jì)為35 m，兩岸堤內(nèi)均為農(nóng)田，平均高程為35.0～37.0 m。姚家樞紐正常蓄水位為28.5 m高程、庫區(qū)（岸基）防護(hù)頂高程設(shè)計(jì)為29.5 m，兩岸堤內(nèi)均為農(nóng)田，左岸地勢(shì)相對(duì)較低，平均高程約29.2 m。右岸地勢(shì)較高，平均高程約31.5～32.0 m。

4.2 反向滲透可能造成的破壞情況分析

如果遇到連續(xù)降雨的情況，堤外農(nóng)田地表形成積水，形成反向水頭差，由于堤外地面高程為35～37 m，反向水頭差最大可以達(dá)到0.3 kg/cm2。如果在反向水頭長期、循環(huán)作用下，可能對(duì)堤基防護(hù)結(jié)構(gòu)形成反向壓力，反向壓力最大可以達(dá)到3 000 kg/m2。而堤基防護(hù)防滲護(hù)坡自重只有750 kg/m2，在反向壓力作用下會(huì)造成堤基護(hù)坡變形，從而反向滲流通道可以進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)然，在反向滲透壓力作用下不會(huì)導(dǎo)致堤基防護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，但形成的滲流通道是可逆的，反向滲流通道在遇洪水狀態(tài)下就會(huì)成為堤防滲流通道，在洪水水位大幅度抬高形成的水壓力作用及沖刷作用下，堤基防護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞具有可能性。

5 技術(shù)建議

5.1 關(guān)于繞壩滲流調(diào)整建議

游埠及姚家樞紐防繞壩滲流設(shè)計(jì)方案，雖然在樞紐軸線上游布置了防滲薄墻，但對(duì)強(qiáng)風(fēng)化和中等風(fēng)化的基巖未做防滲處理，建議增加樞紐上游一定范圍內(nèi)對(duì)基巖的防滲處理設(shè)計(jì)。

5.2 “工可”階段工作量的平衡

根據(jù)《堤岸防護(hù)專題》文件本中庫區(qū)（堤基）防護(hù)設(shè)計(jì)布置，可以判斷“庫區(qū)C20混凝土護(hù)”坡工程量以及與其相關(guān)的各項(xiàng)工程的工程量與實(shí)際有差距，姚家樞紐堤防防護(hù)底高程是25 m，而疏浚底高程為26 m。另一方面，疏浚工程只布置在航道內(nèi)，其底寬度為50 m，除航道緊靠近堤腳的情況外，對(duì)航道疏浚不會(huì)影響堤腳的穩(wěn)定?！肮た伞蔽谋局械摹皫靺^(qū)C20混凝土護(hù)”大于實(shí)際的工程量，在“工可”審查階段可能會(huì)被扣除，從而可能會(huì)造成總體投資不足。

建議根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)一步核定“庫區(qū)C20混凝土護(hù)”及其相關(guān)工程的設(shè)計(jì)工程量，同時(shí)適當(dāng)增加堤基防滲工程量，復(fù)墾土地頂面高程也應(yīng)該適當(dāng)提高。

6 結(jié)語

通過結(jié)合衢江航運(yùn)工程堤岸防護(hù)進(jìn)行技術(shù)研究，提出對(duì)衢江航運(yùn)工程堤岸防護(hù)后期設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議，提高衢江航運(yùn)工程堤岸防護(hù)安全性。

U617

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1002－0624（2011）06－0019－03

2011-04-25