石虎塘航電樞紐金灘防護(hù)區(qū)防護(hù)堤設(shè)計(jì)

尹慶華，宋 亮

（1.江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，南昌 330029；2.江西省水工結(jié)構(gòu)工程技術(shù)中心，南昌 330029；3.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

石虎塘航電樞紐金灘防護(hù)區(qū)防護(hù)堤設(shè)計(jì)

尹慶華1，2，宋 亮3

（1.江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，南昌 330029；2.江西省水工結(jié)構(gòu)工程技術(shù)中心，南昌 330029；3.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

石虎塘航電樞紐金灘防護(hù)堤全段存在地面高程低于水庫(kù)回水位，堤基表層壤土層薄、壤土含砂量高、淤泥質(zhì)粘土層厚等問題。根據(jù)防護(hù)區(qū)整體規(guī)劃、水文地質(zhì)、地形地貌及防護(hù)對(duì)象重要程度等條件，提出金灘防護(hù)堤規(guī)劃設(shè)計(jì)建議，優(yōu)選粘土心墻砂卵石堤、土工膜防滲斜墻堤，部分堤段采用高壓擺噴防滲墻和設(shè)置減壓井等技術(shù)方案。

金灘防護(hù)區(qū)；防護(hù)堤；河道裁彎取直；防滲墻；石虎塘航電樞紐

1 工程概況

石虎塘航電樞紐是一座以航運(yùn)為主、兼顧發(fā)電、生態(tài)旅游等功能為一體的綜合性大型水利工程，壩址位于江西省泰和縣的贛江上。水庫(kù)正常蓄水位56.5m，死水位56.2m，最大壩高25.0m，總庫(kù)容7.43億m3。依據(jù)水庫(kù)蓄水對(duì)庫(kù)區(qū)的影響程度及評(píng)審意見，水庫(kù)防護(hù)區(qū)由采取工程措施后的水庫(kù)淹沒區(qū)和淹沒影響區(qū)組成，具體為萬合、樟塘、沿溪、泰和縣城、金灘等防護(hù)區(qū)[1]。其中金灘防護(hù)區(qū)包括：金灘防護(hù)堤15.84km、金灘上導(dǎo)托渠5.625km、下導(dǎo)托渠7.96km、排澇（支）渠4.5km、金灘電排站、金湖電排站、永昌電排站、護(hù)岸工程6.689km、抬田工程683畝、導(dǎo)托渠上附屬建筑物（橋梁、渡槽）等治理工程[1]。

2 防護(hù)堤工程地質(zhì)及治理建議

金灘防護(hù)堤線起于云亭河右岸上洲村東丘崗，沿云亭河右岸順江而下，於南垅、趙家橋至瑤溪段新開河道，自瑤溪沿贛江而下，接金湖村東丘崗，堤線總長(zhǎng)約15.841km。

（1）K0+000～2+150段。該段位于云亭河右岸贛江一級(jí)階地，新建堤線長(zhǎng)2.15km，堤址自然地面高程一般59.1～60.3m，僅巷內(nèi)村K0+900～1+080段緊靠云亭河布置，地面高程較低，一般56.5～57.5m，該段自然地面高程大部分高于水庫(kù)回水位（約58.0m左右）。堤基表層為重粉質(zhì)壤土，一般厚度1.3～3.3m，局部偶夾薄層粉細(xì)砂。下伏白堊系基巖巖面高程一般51～53m。

該段堤基表層重粉質(zhì)壤土具弱透水性，防滲性能較好，但厚度較薄，建議堤后洼地、坑塘進(jìn)行粘土水平鋪蓋、填塘固基處理。巷內(nèi)村附近K0+820～1+220段堤基表層粉細(xì)砂直接出露，堤基座落粉細(xì)砂層之上，下部為強(qiáng)透水的砂礫石層，存在堤基滲漏或滲透穩(wěn)定問題，建議該段進(jìn)行垂直防滲處理。巷內(nèi)村K0+997～1+440堤段擬設(shè)置防洪墻，墻底高程55.92m，頂高程63.75～63.78m，墻高約7.8m，防洪墻基礎(chǔ)以砂礫石為持力層，下臥層為強(qiáng)風(fēng)化基巖，地基承載力可滿足墻體基礎(chǔ)應(yīng)力要求，建議防洪墻基底砼與砂礫石摩擦系數(shù)為0.45～0.50。K2+050～2+150段云亭河擬裁彎取直，堤基持力層為粉細(xì)砂或砂礫石，存在堤基滲漏或滲透穩(wěn)定問題，建議該段堤基進(jìn)行垂直防滲，或作堤后防滲排水處理。

（2）K2+150～5+460段。K2+050～2+700、K4+900～5+460屬裁彎取直段，位于贛江一級(jí)階地，堤址自然地面高程一般58.2～59.3m，均高于水庫(kù)回水位（約58.0m左右）。K2+700～5+050段堤址位于現(xiàn)云亭河右岸贛江一級(jí)階地，局部位于云亭河高漫灘，堤址自然地面高程一般57.5～58.5m，局部56.0～57.3m，部分堤段自然地面高程低于水庫(kù)回水位。該段堤基上部粘性土以中～重粉質(zhì)壤土為主，厚度2.2～4.4m；下部為粉細(xì)砂、砂壤土和砂礫石，厚度5.7～10.4m。下伏白堊系基巖巖面高程一般44～51.5m。

該段堤基表層中～重粉質(zhì)壤土含砂量高，據(jù)試驗(yàn)成果，滲透系數(shù)大者可達(dá)1.06～5.65×10-4cm/s，具中等～弱透水性，防滲性能較差，建議進(jìn)行滲透穩(wěn)定核算，并對(duì)堤后沿線洼地、坑塘采取粘土水平鋪蓋、填塘固基工程處理。K2+650～2+700、4+900～5+180云亭河裁彎取直段堤基座落粉細(xì)砂層或砂礫石層之上，存在堤基滲漏或滲透穩(wěn)定問題，建議該段堤基進(jìn)行垂直防滲處理，或作好堤后的防滲排水處理。

（3）K5+460～11+950段。K5+460～7+000屬裁彎取直段，堤線沿云亭河故道至贛江右岸。K7+000～11+460段堤線沿贛江右岸一級(jí)階地或高漫灘至云亭河堵口處布置。該段堤址基本位于云亭河故道或贛江高漫灘，堤址自然地面高程一般56.5～59.0m，略高于或低于水庫(kù)回水位（約57.5～58.0m）。受云亭河及贛江的沖淤影響，該段堤基基本屬單一砂性土堤基，堤基上部為砂類土，主要由粉細(xì)砂、中砂、砂壤土組成，厚2.4～9.7m。下伏白堊系基巖巖面高程一般43.7～48.7m。

該段堤基工程地質(zhì)條件差，堤基基本由中～強(qiáng)透水的砂及砂礫石組成，且貫通堤內(nèi)外，水庫(kù)蓄水后，堤址自然地面高程與水庫(kù)回水位相差不大，部分低于水庫(kù)回水位，在汛期或非汛期都存在堤基滲漏或滲透穩(wěn)定問題，建議進(jìn)行垂直截滲處理[2]。

金灘排澇站（K11+660）附近地段堤基粉質(zhì)粘土下部分布有厚1.9m左右的淤泥質(zhì)粘土，埋深在0.6～1.4m以下，且該段堤高約8m，建堤對(duì)淤泥質(zhì)粘土產(chǎn)生的附加應(yīng)力較大，堤基可能存在抗滑穩(wěn)定和沉降變形問題[3]，建議對(duì)堤基進(jìn)行抗滑穩(wěn)定和變形驗(yàn)算，必要時(shí)可采取加固措施。

（4）K11+950～15+841段。堤址位于贛江右岸一級(jí)階地或高漫灘，堤址自然地面高程一般為56.5～58.4m，局部55.5～56.5m，略高于或低于水庫(kù)回水位（約57.3～57.5m）。該段堤基上部主要為粉質(zhì)粘土，厚度一般1.5～3.3m；下部為粉細(xì)砂、中砂及砂礫石，厚度一般11～14m，砂類土中多夾薄層粘性土。下伏白堊系基巖巖面高程一般42.5～45.2m。

該段堤基工程地質(zhì)條件較差。堤基表層由基本由粉質(zhì)粘土組成，局部分布重粉質(zhì)壤土，厚度較薄，連續(xù)性較差，局部缺失，如K13+700～14+240段出露砂壤土、粉細(xì)砂，K11+950～12+740段夾粉細(xì)砂，上部壤土厚僅0.8～1.4m。水庫(kù)蓄水后，K13+700～14+240段堤基易產(chǎn)生滲漏或滲透穩(wěn)定問題。堤后坑、塘等粘性土薄弱地段，汛期高水位易產(chǎn)生滲透穩(wěn)定問題，建議均應(yīng)采取工程措施。K14+980附近地段堤基表層分布薄層粉細(xì)砂，厚約0.5m，建議作清基處理。

K11+950～12+860段擬部分利用原堤防，進(jìn)行加高培厚，據(jù)勘探及室內(nèi)土工試驗(yàn)成果表明，該段老堤堤身填土厚1.8～2.9m，主要由重粉質(zhì)壤土組成，硬可塑狀，具弱透水性，防滲性能可滿足建堤要求。該段堤基粘性土夾有粉細(xì)砂夾層，上部壤土偏薄，建議堤后采取粘土鋪蓋和填塘固基處理。

3 工程整體布置

金灘防護(hù)區(qū)采用新建和加固的防護(hù)堤擋贛江和云亭河洪水，采用新建電排站（無自排條件）和整修現(xiàn)有導(dǎo)托（灌溉）渠的聯(lián)合排水方案，防護(hù)區(qū)防護(hù)堤起于上洲村，沿云亭河、贛江右岸經(jīng)棚下、老金灘，至麻洲止，堤線總長(zhǎng)15.84km。防護(hù)堤基本沿江布置，贛江段防護(hù)堤稍向區(qū)內(nèi)后靠，堤外側(cè)河道進(jìn)行疏浚，以保證河道行洪安全。排澇需要按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)整修現(xiàn)有的傍山導(dǎo)托（灌溉）渠為防護(hù)區(qū)的上（長(zhǎng)5.70km）、下導(dǎo)托渠（8.05km），兩渠基本上沿區(qū)內(nèi)山腳等高線分布，總長(zhǎng)13.75km。根據(jù)金灘防護(hù)區(qū)地形條件和水系情況，為減少工程量、節(jié)約工程投資，將庫(kù)區(qū)內(nèi)第一大外來水系云亭河裁彎取直，沿故河道出口于贛江，新開河道2.39km。改道后在防護(hù)區(qū)內(nèi)的云亭河，成為排澇中心渠。在區(qū)內(nèi)云亭河左側(cè)垂直防護(hù)堤軸線地勢(shì)低洼處修建排澇支渠通中心渠；同時(shí)，防護(hù)區(qū)修建防護(hù)區(qū)排水溝通中心排澇渠。新修（疏通）排澇支渠4.5km，新修防護(hù)區(qū)排水溝4.399km。

4 防護(hù)堤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及護(hù)坡措施

4.1 防護(hù)堤結(jié)構(gòu)及施工技術(shù)指標(biāo)

防護(hù)區(qū)堤身土方工程實(shí)施的范圍為樁號(hào)0+000～15+840，金灘防護(hù)堤全長(zhǎng)15.84km，設(shè)計(jì)堤頂高程60.97m～63.97m，最大堤高6m，堤頂寬4m，設(shè)泥結(jié)石路面。其中樁號(hào)0+000～0+997、1+140～2+160、2+320～7+000段為均質(zhì)土堤，堤內(nèi)外邊坡分別為1：2.5、1：3.0；樁號(hào)7+000～15+841為粘土心墻砂卵石堤，堤內(nèi)外邊坡均為1：1.8，粘土心墻頂高程為62.14～60.48m，頂寬2.0m，粘土心墻內(nèi)外邊坡均為1：0.25。樁號(hào)0+000～6+750段為土工膜防滲斜墻堤，其中樁號(hào)2+077～2+507、5+600～5+945段堤采用云亭河開挖料作為堤殼料，樁號(hào)0+000～2+077、2+507～5+600、5+945～6+750段采用砂卵石作為堤殼料，內(nèi)、外坡比均為1：2.5；樁號(hào)0+997～1+140、2+160～2+320為砼防洪墻段。防護(hù)堤部分堤段樁號(hào)2+080～2+180、2+610～2+710、5+050～5+200、8+437.5～8+818.3、8+872.3～9+105.85、11+709.5～11+787.25采用高壓擺噴防滲墻，墻厚22cm，深入基巖不小于0.5m。樁號(hào)0+000～0+560、14+900～15+852段設(shè)置減壓井。

土方開挖包括堤坡、岸坡削坡及護(hù)坡齒槽基礎(chǔ)開挖等，工作內(nèi)容包括場(chǎng)地清理、開挖料的運(yùn)輸與堆放等[4]。堤防加土培厚首先做好結(jié)合面清基工作，清基時(shí)將表層草皮、淤泥、腐殖土、廢渣及雜物清除干凈；土方填筑前對(duì)結(jié)合面進(jìn)行疏松、抓毛、平整，或?qū)⒃唐麻_挖成臺(tái)階狀。堤身土方填筑由底部開始，自下而上水平鋪筑，分層壓（夯）實(shí)，每次鋪料厚度不超過30cm，最大土塊粒徑小于10cm[5]。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50 286-98），粘土防滲心墻的土料滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s，堤身填土均質(zhì)土堤壓實(shí)度不低于0.92，堤身粘土心墻壓實(shí)度不低于0.92，具體碾壓施工參數(shù)通過碾壓試驗(yàn)確定[6]。填堤砂卵石料應(yīng)耐風(fēng)化、水穩(wěn)定性好，含砂量不小于10％，不大于40％，卵石料應(yīng)級(jí)配連續(xù)且含泥量小于5％，砂卵石的相對(duì)密實(shí)度不低于0.65，設(shè)計(jì)干密度不小于1.9g/cm3。施工時(shí)按填筑干密度進(jìn)行控制（填筑干密度=堤身壓實(shí)度×最大干密度）；填筑含水率是土方填筑施工前控制填筑質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，填筑含水率按最優(yōu)含水率控制，允許偏差為±2％。

4.2 防護(hù)提護(hù)坡措施

（1）草皮及砼預(yù)制塊護(hù)坡。堤身砼預(yù)制塊護(hù)坡工程實(shí)施的范圍為樁號(hào)0+994～15+841。防護(hù)堤迎水坡采用砼預(yù)制塊護(hù)坡，其它堤段及背水坡采用草皮護(hù)坡，C15砼護(hù)坡在圩堤土方工程達(dá)標(biāo)的前提下實(shí)施。設(shè)計(jì)采用兩種草籽混播，以“狗牙根”為主（設(shè)計(jì)種草密度為20g/m2）配少量比例的“高羊毛”草種。護(hù)坡齒槽深0.6m，寬0.5m，砼預(yù)制塊護(hù)坡型式為：邊長(zhǎng)300mm，厚100mm的正六邊形預(yù)制塊，M10水泥砂漿勾縫，下鋪100mm厚的砂卵石混合料墊層。砼護(hù)坡上至設(shè)計(jì)洪水位以上0.5m，下至堤腳。砼護(hù)坡坡面設(shè)置孔徑為Φ50排水孔，排水孔距為2 080mm×1 800mm梅花形布置，下墊鋪300mm×300mm土工布反濾，護(hù)坡底部和頂部設(shè)現(xiàn)澆砼C15砼塊封邊固腳和封頂，每5m設(shè)伸縮縫，縫寬15mm，瀝青杉板嵌縫。

（2）拋石固腳及砼預(yù)制塊護(hù)岸。對(duì)防護(hù)區(qū)庫(kù)岸迎流頂沖或距新建防護(hù)堤、民房較近，外灘狹窄的庫(kù)岸段，采用平順護(hù)岸方式進(jìn)行整治[2]。防護(hù)區(qū)護(hù)岸處理的范圍包括：金灘0+800～1+250、3+200～4+000、金灘古林段1.0km、永昌市泰和糧食加工廠到永昌油庫(kù)1.5km，云亭河改道云改0+000～1+800（右岸）段，云改0+050～0+150（左岸）段、云改0+825～1+175（左岸）段、云改1+700～1+800（左岸）段及云亭河取直云改一0+000～0+589段，共長(zhǎng)6.689km。主要是多年平均枯水位以下采用拋石固腳，以上采用砼預(yù)制塊護(hù)坡。

拋石頂高程為設(shè)計(jì)枯水位以上0.5m，岸坡陡于1：2，拋到1：2坡度，拋石體頂寬1～2m。坡度緩于1：2的陡岸，按原坡拋?zhàn)o(hù)，厚1.0m，均拋至1：3.0的平緩處或河深泓。拋石所用塊石小于30kg的含量不大于10％；拋投所采用的石料應(yīng)質(zhì)地均勻堅(jiān)固，抗沖刷、抗磨損性能強(qiáng)；拋投塊石強(qiáng)度≥Mu80，軟化系數(shù)Kd≥0.75。

拋石護(hù)坡需按設(shè)計(jì)的拋?zhàn)o(hù)范圍，標(biāo)定樁位和起止界限，分段、分層均勻拋投，厚度不宜大于2.0m。拋投要求拋準(zhǔn)、拋?zhàn)?、拋勻?/p>

5 結(jié)論與建議

（1）根據(jù)金灘防護(hù)堤各堤段工程地質(zhì)、地形地貌、防護(hù)對(duì)象重要程度等，選擇采取粘土心墻砂卵石堤、土工膜防滲斜墻堤，部分堤段采用高壓擺噴防滲墻和設(shè)置減壓井等技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的防護(hù)措施，確保工程高效優(yōu)質(zhì)的施工建設(shè)；

（2）防護(hù)堤迎水坡采用砼預(yù)制塊護(hù)坡，并采用拋石固腳及砼預(yù)制塊護(hù)岸，有效加強(qiáng)了防護(hù)堤的穩(wěn)定牢固性；

（3）在施工過程中嚴(yán)格按照內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量統(tǒng)一進(jìn)行全程動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)管，在分堤段施工時(shí)注重各堤段施工隊(duì)伍的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，工程最終施工質(zhì)量能夠滿足防護(hù)堤設(shè)計(jì)與規(guī)范技術(shù)指標(biāo)要求。

（4）金灘防護(hù)堤竣工后，歷經(jīng)多次大流量洪水考驗(yàn)，運(yùn)行狀況良好，工程質(zhì)量和安全穩(wěn)定性較高。

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（責(zé)任編輯：劉征湛）

Design of protective embankment in Jintan protection zone of Shihutang Navigation-Power Complex

YIN Qing-hua1,2,SONG Liang2
（1.Jiangxi Provincial Water Conservancy Planning and Designing Institute,Nanchang 330029,China;2.Jiangxi Provincial Hydraulic Structure Technical Center,Nanchang 330029,China；3.Yangling Vocational&Technical College,Yangling 712100,China）

Along the whole section of protective embankment in Jintan protection zone of Shihutang Navigation-Power Complex,the ground elevation is below the reservoir backwater level;dike foundation has thin surface loam layer,high sand content and thick silty clay layer.In view of these problems,suggestions were put forward for the planning and design of protective embankment according to the overall planning of Jintan protective zone,the hydrological,geological and topographical conditions,and the importance of protected objects etc.The selected technical schemes include the sand and gravel embankment with clay core wall,the inclined wall embankment with geomembrane,the high pressure swing spray impervious wall and the relief wells in part of the embankment.

Jintan protection zone;protective embankment;river cutoff;impervious wall;Shihutang Navigation-Power Complex

TV871

B

1003-1510（2016）04-0037-03

2016-05-09

尹慶華（1959-）男，江西南昌人，江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院工程師，主要從事水利水電工程水工建筑物設(shè)計(jì)。