环湖大堤长兴段堤前加固方案比选

王 鑫 赵 珺

（浙江省水利水电勘测设计院 杭州 310002）

1 工程概况

环太湖公路及环湖沿路大堤加固工程(浙江段)为Ⅰ等工程，是集交通、水利、旅游于一体的综合性工程。公路全长约50km，环湖沿路大堤加固段全长49.2km，沿线新建桥梁22 座，其中特大桥1 座，大型桥梁6 座；涉及节制闸改建18 座，涵闸改建10 座。工程于2008年12月底开工建设，工期3年。环湖大堤现状堤前挡墙已建成十多年，经历多年的风浪考验，部分挡墙已产生下沉、外倾。在近几年的防汛抢险中，直立挡墙外全线均作了抛石加固，顶高程与原挡墙持平，顶宽约1m，迎水侧边坡约1:1.5～1:2。此外还局部抛了二级抛石平台，平台顶高程约1.76m，平台宽约10m。从现场看，部分风口段因风浪大，加固的抛石已被风浪卷走。因此，每年都要在挡墙前不间断的加抛块石并维护。

2 大堤抗风浪稳定性分析

2.1 现状断面复核计算成果

经复核计算，现状挡墙的墙底应力、抗滑和抗倾安全系数不能完全满足规范要求。现状不计抛石影响，堤前直立挡墙在设计工况下，抗倾安全系数可满足规范要求；不计波浪和波峰工况抗滑稳定能满足安全要求。但计及波浪影响后，在波谷情况下抗滑稳定则不能满足规范要求，而且安全系数较小，同时挡墙前后趾地基应力不均匀系数不满足规范要求。

波峰作用时，直立挡墙承受波浪推力作用，大部分堤段墙后土压力转化为静止或被动土压力，前趾处压应力减小，甚至出现拉应力，地基应力不均匀性较大；波谷作用时，墙前水位降低，挡墙前趾应力增加、后趾应力减小，甚至出现拉应力，墙底应力的不均匀系数不能满足安全要求。堤前挡墙稳定与否直接关系到大堤及环太湖公路的安危，故必须对其进行加固处理。

2.2 断面物理模型试验成果

为更科学的验证挡墙抗风浪效果，对现状断面及设计加固断面进行了水槽波浪模型试验。试验结论为：现状堤前挡墙基础埋置深度较浅，在百年一遇洪水位及波浪组合作用下，水流挟带空气爬上大堤混凝土护面斜坡或冲击掏刷防浪墙齿脚，挡墙前产生剧烈的水体紊动，挡墙基础产生明显的下陷、下沉，挡墙前倾失稳并产生不同程度的浆砌块石塌陷现象，需采取加固措施。设计采用的五铰格网方案能满足稳定与堤顶越浪控制要求，施工时应采用整体铺装，以提高其抗风浪能力，挡墙前采用抛石防护时，表面两层单体抛石重量必须大于100kg。

3 堤前加固处理方案

3.1 五铰格网加固处理方案

设计考虑到本工程的重要性，为确保消浪效果及镇压抛石加固后不被风浪卷走，减少占用太湖库容，提高堤前挡墙的抗风浪能力，确保路堤结合后大堤迎水侧的抗滑稳定，结合模型试验成果，采用五铰格网进行堤前加固，见图1。

金属格网采用PVC 包覆合金钢丝做成网箱，将普通抛石置于网箱之中，网箱与网箱之间采用同质材料绑扎做可靠连接，使得表层的抛石体形成一个整体。金属格网已比较普遍的应用于护坡加固和挡墙修建等永久工程中，江苏、浙江都有较广泛的应用。其主要指标如下：

（1）抛石指标。要求石料新鲜完整，湿抗压强度大于40MPa，软化系数大于0.8，单块重量20～1000kg，级配曲线要求连续光滑，单块重量大于70kg 的块石比例大于60%。

（2）五铰格网指标。网目：100 mm×120mm，允许公差±5%，铰制部分长度不得小于50mm。五铰格网采用包覆PVC+锌—5%铝—混合稀土合金镀层钢丝制造。

（3）网箱、网垫内填石指标。填石要求干净、耐久性好、不易碎、无风化迹象，级配良好。填石容重应达到1.7t/m3。填石要有棱角以便互锁，比重应大于2.4t/m3。湿抗压强度大于40MPa，软化系数大于0.8。

填石尺寸一般应介于1.5～2.0D(D 值为扭铰中心线距)之间，以防止填石从网目中掉出。允许不超过15%的填石粒径小于100mm，但其不得用于网箱、网垫外露面。

包覆PVC+锌—5%铝—混合稀土合金镀层钢丝应符合EN 10244－2和BS1052 标准的规定，同时执行GB/T20492—2006 国家标准。

钢丝技术要求如下：

钢丝直径：网丝φ 2.7/3.7mm；边丝φ 3.4/4.4mm；扎丝φ2.2/3.2mm；抗拉强度400～500MPa；延伸率不得小于12%。

区域认知是高中学生学习地理的重要载体，以本地区域认知为前提开展高中地理教学，在帮助学生进行具体区域下学习地理知识的同时，更是将地理知识与区域发展有机联系起来。因此，密切联系区域认知，以本土化或本地区域为案例，对教学内容与教学知识进行有效互动，是提高高中地理教学效果的较好手段。一方面学生在熟悉的素材中进行教学互动，可以更大胆发表自己的认识；另一方面，地理知识渗透到教学互动中，更有助于学生理解掌握。

锌层重量：网丝φ2.7mm 不得小于245g/m2；边丝φ3.4mm 不得小于265g/ m2；扎丝φ2.2mm不得小于230g/ m2。

镀锌层的附着力：把钢丝围绕4倍直径的圆轴缠6 圈，用尖针刮擦涂层，不会剥落或产生裂缝。

包覆的PVC 材料应符合ASTM A 975—97 标准，抗拉强度≥20MPa，延伸率≥180%，厚度0.38～0.50mm。

PVC 包覆的镀锌钢丝须经2000h 盐雾试验检测，其腐蚀率不得大于30g/m2。

网箱抗压强度不小于4500kPa。

图1 五铰格网方案典型断面图

为了摸索施工经验，在长兴段进行了20m 的五铰格网试验段施工。经过一段时间的摸索，发现五铰格网方案施工存在一些问题：

（1）五铰格网抛石水下施工部分难度较大且质量难以控制；

（3）实际施工中由于运输、堆放、施工等原因，五铰格网外包的PVC 存在较多破损现象，包覆的内部钢丝外露，影响了材料的耐久性，导致工程的使用年限降低。

3.2 大抛石加固处理方案

鉴于试验段施工中暴露出的问题，设计提出大抛石方案替代五铰格网方案,见图2。考虑到取消五铰格网以后，表层块石均为单一块石，整体性较差，结合物理试验的结论，须适当加大断面尺寸，设置2 层以上不小于100kg 的块石，抛石平台宽度加宽为3.5m，顶高程3.16m，迎水面边坡1:2。

图2 大抛石方案典型断面图

4 方案比选

表1 列出了五铰格网与大抛石加固处理方案的优缺点及可比性投资。

表1 方案可比性投资及优缺点比较表

比较结果表明：

（1）造价方面。从可比性投资比较可得出，大抛石方案比五铰格网方案每延米可节约投资247 元，长兴段全线优化后可节约工程投资近500万元。

（2）石材方面。长兴当地石材资源较丰富，抛石粒径较大，大部分能满足波浪模型试验提出的抛石块保持自身稳定要求所需重量大于100kg的要求，而用作五铰格网内填充的小石料数量相对较少。

（3）施工质量及进度方面。本工程为省重点工程，质量要求高、进度要求紧，而施工单位欠缺五铰格网抛石水下施工经验，施工质量及监督较难控制，施工进度较缓慢，不能满足工程总体质量、进度要求。

（4）管理方面。五铰格网施工完成后可能存在防火、防盗等问题，给后期管理带来不便。

综合比较后，确定采用大抛石方案作为环湖大堤长兴段堤前加固处理的推荐方案。

5 结语

环湖大堤长兴段堤前加固处理目前已经完工，实际施工采用了大抛石方案，根据地形、地质及风口段的分布情况，在堤前形成一级抛石平台断面和二级抛石平台断面，加快了施工进度，减少了后期人为破坏和防盗等忧虑，节省了工程投资，取得了良好的经济效益和社会效益。

1 王鑫，楼加仙.环太湖公路及环湖沿路大堤加固工程（浙江长兴段）堤前加固方案局部调整专题报告，2010.

2 河海大学.浙江环太湖大堤加固工程断面模型波浪试验报告.2008