對防洪墻穩(wěn)定安全系數(shù)選擇問題的商榷

茹建輝

摘 要：本文通過分析，指出現(xiàn)國家標(biāo)準(zhǔn)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286-98）和某些地方性堤防工程設(shè)計導(dǎo)則中，規(guī)定的防洪墻穩(wěn)定安全系數(shù)偏小，提出改進(jìn)的建議，供規(guī)范修編參考。

關(guān)鍵詞：防洪墻；安全系數(shù)

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(jié)構(gòu)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(chǔ)面有較高結(jié)合強(qiáng)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(chǔ)面結(jié)合強(qiáng)度很低、粘結(jié)力很小的土基上，往往需在背水側(cè)設(shè)填土以增強(qiáng)其抗?jié)B流破壞能力。土基上防洪墻的受力狀態(tài)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(biāo)準(zhǔn)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286—98）（以下簡稱《堤防設(shè)計規(guī)范》）第2.2.5條規(guī)定，防洪墻抗滑和抗傾安全系數(shù)不應(yīng)小于下表1和表2之值[2]。

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

“擋土墻的抗滑安全系數(shù)應(yīng)不小于1.3”（與《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》與此前執(zhí)行的（GBJ 7—89相同）；

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

從上可見，同樣是國家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)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(yuǎn)大于普通擋土墻，而無論是它的抗滑還是抗傾的安全系數(shù)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(shù)計算方法

眾所周知，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)的取值是和它所用的計算方法以及參數(shù)取值方法是密切相關(guān)的，三者不可分割地組成一個完整的工程安全評價系統(tǒng)。對不同的計算方法和參數(shù)取值方法，應(yīng)相應(yīng)有不同的安全系數(shù)。有些堤防設(shè)計的地方性法規(guī)或?qū)t[4]在套用表1和表2時，連應(yīng)采用什么計算方法和指標(biāo)選擇方法也未作準(zhǔn)確的說明和規(guī)定，這樣盲目套用，難避免導(dǎo)致的設(shè)計失誤甚至造成工程事故。

《堤防設(shè)計規(guī)范》的編制說明規(guī)定[2]，表1“所列安全系數(shù)適用于抗剪強(qiáng)度公式計算”。然而，同一規(guī)范第8.2.8條規(guī)定[2]：防洪墻的抗滑安全系數(shù)“應(yīng)符合本規(guī)范附錄F的有關(guān)規(guī)定”，即抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)按

進(jìn)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(shù)。（1）式是只使用了地基與基礎(chǔ)間抗剪強(qiáng)度的部分而不是全部、沒有計及基礎(chǔ)與地基之間粘結(jié)力的”純摩（或摩擦）”公式。很多規(guī)范包括《堤防工程設(shè)計規(guī)范》編制說明第2.2.5條均稱（1）式為抗剪強(qiáng)度公式。實(shí)際它所考慮的抗剪強(qiáng)度是不完整的，沒考慮基礎(chǔ)破壞面上的粘結(jié)力（或凝聚力）C，容易產(chǎn)生誤解。為區(qū)別于真正的抗剪強(qiáng)度公式，本文稱（1）為純摩公式。

建議明確，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)使用只考慮基礎(chǔ)破壞面上的摩擦作用、不計及粘結(jié)力（或凝聚力）C的抗剪強(qiáng)度公式即純摩公式進(jìn)行計算；若采用包含C值在內(nèi)的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計算時，必須采用另外的、與之相應(yīng)的安全系數(shù)。

2.2巖基上的防洪墻的抗滑安全系數(shù)

巖基上的防洪墻的結(jié)構(gòu)和功能類似于較矮的重力壩，《堤防設(shè)計規(guī)范》頒布時所執(zhí)行的《重力壩設(shè)計規(guī)范（試行）》（SDJ21—78）用純摩公式計算的安全系數(shù)要求如下表3。

用抗剪斷強(qiáng)度方法計算時，規(guī)定安全系數(shù)“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(bǔ)充規(guī)定）。

由二者比較可見：

第一、 防洪墻和重力壩的抗滑安全系數(shù)，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(shè)計規(guī)范》規(guī)定、用“抗剪強(qiáng)度”之一的抗剪斷強(qiáng)度方法計算出的抗滑安全系數(shù)，比同一等級重力壩按“抗剪強(qiáng)度”公式計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)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(jié)合，無論在設(shè)計還是施工的要求，比一般防洪墻要嚴(yán)格得多。現(xiàn)階段的防洪墻設(shè)計，很少（亦無明確規(guī)定）按《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)程》，對“巖基”與防洪墻基礎(chǔ)接觸面的風(fēng)化程度進(jìn)行嚴(yán)格的劃定；處理亦缺乏嚴(yán)格的、具體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)筆者多年所見，大多數(shù)防洪墻是參照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》對普通擋土墻的要求設(shè)計和提出施工技術(shù)要求。因而無論是己建還是在建的防洪墻，其基礎(chǔ)與“巖基”的結(jié)合強(qiáng)度遠(yuǎn)比重力壩低。endprint