某軟土堤基堤防加高工程斷面型式設(shè)計

儲錫君，侯先明，張策

（浙江省錢塘江管理局勘測設(shè)計院，浙江 杭州 310016）

1 工程背景

平陽縣水頭鎮(zhèn)受地形及水系等自然因素限制，同時由于防洪工程建設(shè)相對滯后，歷年每次臺風(fēng)暴雨都會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，該區(qū)域薄弱的防洪減災(zāi)能力與其社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展地位不相適應(yīng)，嚴(yán)重阻礙了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

本工程的建設(shè)是區(qū)域防洪安全的需要，是促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，是防洪規(guī)劃工程的具體落實。工程的主要任務(wù)是防洪，使鰲江干流水頭段防洪工程形成閉合，提升水頭鎮(zhèn)區(qū)域防洪能力，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會和城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展。主要工程內(nèi)容為大灣至顯橋水閘新建堤防總長度955.4 m。工程等別屬ⅠV 等，水頭段防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇。

本工程地勘成果顯示，工程沿線除表層雜填土、深層巖層外，下部土層主要為淤泥夾砂和淤泥土等軟土，壓縮性高，強(qiáng)度較低，性質(zhì)較差。軟土具有高壓縮性，在荷載作用下，軟土層易產(chǎn)生沉降變形。同時軟土抗剪強(qiáng)度低，靈敏度較高，當(dāng)軟土受到擾動（比如施工機(jī)械振動、地震等）后，軟土的原狀結(jié)構(gòu)就會遭到破壞，其抗剪強(qiáng)度將大大降低。在構(gòu)筑物受到外側(cè)高潮海水產(chǎn)生的較高水平推力時，易引起構(gòu)筑物滑動破壞[1]。

現(xiàn)狀地面高程約為5.00 m（1985 國家高程基準(zhǔn)，下同），同時根據(jù)水文模型計算，工程沿線20 年一遇設(shè)計洪水位約為10.00 m，并考慮安全超高和波浪爬高等，設(shè)計堤頂高程取為10.40 m。堤防整體抬高5.40 m，抬升高度大。

基于此，如何在現(xiàn)有較差的軟土堤基上極大抬升堤防高度，同時保證堤防穩(wěn)定運(yùn)行、減少工程占地和后續(xù)沉降，結(jié)合工程實際情況選擇合適的斷面結(jié)構(gòu)型式是工程的重中之重，也是難點所在。本次方案結(jié)合本標(biāo)準(zhǔn)堤現(xiàn)狀堤防結(jié)構(gòu)及周邊類似已建工程，根據(jù)堤段所在的地理位置、筑堤材料等因素，結(jié)合上下游、交叉建筑物布置，進(jìn)行多方案的比較分析。

2 斷面結(jié)構(gòu)型式比選

2.1 A 型輕型空箱型式

本方案采用輕型空箱式結(jié)構(gòu)，堤防結(jié)構(gòu)型式采用C30 鋼筋砼輕型空箱結(jié)構(gòu)，頂高程為9.70 m，臨河側(cè)設(shè)擋浪墻兼作欄桿，其擋水高程為10.40 m，滿足20 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。堤頂?shù)缆穼?.80 m，厚30 cm，路面坡度為2%向內(nèi)側(cè)傾斜，以利于堤頂路面排水?？障浣Y(jié)構(gòu)底板厚50 cm，基礎(chǔ)采用C30Φ80 cm 鉆孔灌注樁進(jìn)行處理，共布置2 排，臨水側(cè)灌注樁間距1.0 m，背水側(cè)樁距4.0 m。為了防止空箱式底板與地基土間發(fā)生脫空，在空箱底板處設(shè)塑鋼板樁防滲，塑鋼板樁長6 m，以延長滲徑。為了增加空箱結(jié)構(gòu)自重，以利抗浮，減少工程棄渣，在空箱內(nèi)回填土方。考慮到后續(xù)工程會對帶溪進(jìn)行清淤，為了防止清淤對本堤防工程的影響，在堤防外側(cè)打設(shè)Φ80 cm 水泥攪拌樁，間距0.9 m，對堤防外側(cè)灘地進(jìn)行預(yù)加固。

空箱式堤防內(nèi)側(cè)布置一條寬4.00 m 的瀝青防汛道路，路面頂高程為8.50 m，背坡采用1∶3 坡度與現(xiàn)狀地面進(jìn)行銜接，坡腳設(shè)置干砌塊石擋墻，外設(shè)磚砌排水溝。在巡查道路與空箱式擋墻間設(shè)置植喬灌木混合的景觀綠化帶，寬1.50 m。A 型輕型空箱型式的結(jié)構(gòu)型式如圖1 所示。

圖1 A 型輕型空箱型式

2.2 B 型輕型空箱+組合式移動防洪墻型式

為了降低堤防的高度，提升區(qū)域的景觀效果，在A 型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，降低空箱結(jié)構(gòu)的頂高程，堤防自身按5 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，汛期在堤防上部加裝移動防洪墻，墻頂高程達(dá)到20 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。移動防洪墻是一種可拆卸、可移動的防洪墻體，主要由擋水板、立柱、壓緊裝置及預(yù)埋件等部分組成[2]，具有方便、快捷、安全系數(shù)高等特點。其工作原理為：當(dāng)遭遇洪水時，可通過在立柱的卡槽中快速疊加擋水板以滿足擋水需求；當(dāng)無洪澇災(zāi)害時期，可將各部件拆卸并做好標(biāo)記放置指定倉庫，以備下次使用[3]。

降低后的空箱結(jié)構(gòu)頂高程為8.80 m，路面寬度3.80 m，厚30 cm，空箱結(jié)構(gòu)頂面預(yù)埋移動防洪墻的埋件，在汛期防洪期間安裝上移動防洪墻，墻高1.60 m?；A(chǔ)處理及防汛道路的設(shè)置等同A 型輕型空箱型式。B 型輕型空箱+組合式移動防洪墻型式如圖2 所示。

圖2 B 型輕型空箱+組合式移動防洪墻型式

2.3 C 型立墻結(jié)構(gòu)型式

堤防結(jié)構(gòu)型式采用C30 鋼筋砼立墻結(jié)構(gòu)，墻頂高程為10.40 m，滿足20 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。在防洪墻外側(cè)和墻頂設(shè)置景觀綠化，以減少圬工結(jié)構(gòu)的硬度。

基礎(chǔ)處理及防汛道路的設(shè)置等同A 型輕型空箱型式。C 型立墻結(jié)構(gòu)型式如圖3 所示。

圖3 C 型立墻結(jié)構(gòu)型式

2.4 D 型復(fù)合式土石堤型式

復(fù)合式土石堤型堤身采用土堤結(jié)構(gòu)，堤頂凈寬5.00 m，堤頂高程為10.40 m，堤頂路面為C30 砼結(jié)構(gòu)。河道側(cè)上級邊坡坡比1∶3，采用C25 砼梁格+植草護(hù)坡，坡腳5.0 m 高程處設(shè)3.0 m 寬平臺，鋪透水磚步行道，平臺臨水側(cè)設(shè)置漿砌塊石重力式擋墻?；A(chǔ)采用灌注樁加固處理，外側(cè)設(shè)預(yù)制樁+干砌塊石防沖護(hù)底。

背水坡采用三維土工網(wǎng)植草護(hù)坡，坡度為1∶2.5。坡腳設(shè)C30 砼大方腳。D 型復(fù)合式土石堤型式如圖4所示。

2.5 各方案比較

對上述4 種堤防加高斷面結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，具體如表1 所示。

通過對上述4 個方案的優(yōu)缺點進(jìn)行比較得出，雖然A 型輕型空箱型式在投資造價上價格較高，但在施工速度、政策處理、自身穩(wěn)定、后期運(yùn)行維護(hù)等方面均具有一定的優(yōu)勢，因此推薦采用A 型輕型空箱型式設(shè)計。

3 結(jié)束語

堤防加高斷面結(jié)構(gòu)型式的選擇，直接影響防洪安全、工程造價、施工難度、后期運(yùn)維等，選擇合適的斷面結(jié)構(gòu)型式能夠使工程發(fā)揮最大的功能效益。本工程目前已經(jīng)完工且已取得較好的效果，可為后續(xù)軟土堤基上的堤防加高工程提供思路和參考。