哈尔滨市松花江段江堤水毁修复设计思路

韦富英

（哈尔滨市水利规划设计研究院有限公司，哈尔滨150028）

哈尔滨市松花江段江堤水毁修复设计思路

韦富英

（哈尔滨市水利规划设计研究院有限公司，哈尔滨150028）

2013年8月哈尔滨松花江干流发生的1998年以来的最大规模洪水，对哈尔滨市松花江段江堤造成了不同程度的损毁，尤其主城区的道里、道外段江堤损毁比较严重，文章对该次洪水造成道里、道外江堤的险情进行介绍，针对损毁情况分析原因，提出了水毁修复工程的设计思路及采取的措施。

堤防；险情；水毁修复；护坡；措施

1 概 况

哈尔滨市为黑龙江省省会，位于松嫩平原东南部，座落在松花江中游江畔，总面积5.31万km2。哈尔滨地处中温带，属半湿润大陆性季风型气候，四季分明，春季风大干旱，夏季短暂多雨，秋季冷凉霜旱，冬季漫长寒冷。城区多年平均气温3.5℃，无霜期平均135 d，历年平均冻结深度1.9 m，冰冻厚度为1.2～1.5 m。多年平均降水量545.7 mm，年内分配不均，6月—9月约占全年降水量的60%～80%，暴雨多集中在七、八月份，占全年暴雨的84%以上。

2013年6月份以来，黑龙江省暴雨频繁，雨区集中，强度大，持续时间长，导致大江大河水位普遍偏高，多条中小河流发生超警戒水位洪水，水库蓄水偏多，与历年同期相比，6－8月份全省降水较常年偏多20%以上。哈尔滨市多条河流先后发生洪水，7月份拉林河、蚂蚁河、巴兰河、阿什河等流域中小河流发生5～30 a一遇洪水，8月份松花江干流发生1998年以来最大洪水，哈尔滨站洪峰水位达到119.49 m，超警戒水位1.3 9 m，量级达15～20 a一遇，持续超警21 d。各类水利设施水毁严重［1］。

松花江流哈市城区段，由于洪峰流量较大，持续时间较长，在长期高水位的情况下，经过风浪淘刷使得很多堤防护坡出现了不同程度的损毁情况，严重影响了堤防安全。

2 堤防现状及险情介绍

哈尔滨市主城区堤防保护的是哈市繁华地区，人口密集，有重要的商业中心和城市基础设施；道里、道外段江堤是主城区的一部分，包括堤防道里堤、道外堤、港河口堤和东大堤，行政区划属于道里区和道外区。著名的斯大林公园位于主城区道里堤防上，该段堤防游人密集，是哈尔滨市旅游胜地，是哈市的名片、窗口，每年数以百万计游客到此旅游，代表着哈尔滨市的城市形象。

道里堤、道外堤和港河口堤在2013年防御松花江洪水的过程中，由于受洪水近一个月冲刷、浸泡，堤防坡面和台阶受风浪淘刷损毁严重，迎水面护坡石出现沉降、塌陷、松动和脱落、台阶出现沉降性裂缝等现象。堤防破坏情况如下：

1）公路大桥至江上俱乐部段（3＋300－5＋300）险情主要为：①马道裂缝；②马道以下护坡冲刷。

2）江上俱乐部至景阳街（5＋300－7＋610）险情主要为：①马道以下护坡冲刷，②马道上条石隆起和沉陷，③马道以上护坡局部破损、裂缝，④防洪墙与观景小平台之间产生裂缝。

3）景阳街至北十八道街（7＋610－9＋060）险情主要为：①平台块石年久失修，与上游衔接不齐；②航运站台阶破损。

4）港河口、东大堤（11＋510－17＋010）险情主要为：现场迎水面护坡破损。

不同类型的破坏形式见图1～图4。

图1 防洪墙与观景小平台

图2 马道以上护坡跌窝、裂缝之间产生裂缝

图3 马道裂缝及马道以下破损

图4 护坡及台阶裂缝

3 险情分析及采取的措施

3.1 防洪墙与市政景观小平台间的裂缝

该景观小平台在堤防前堤肩处，采用砖砌外贴大理石的结构形式，因回填土沉降、冻胀以及基础形式不同等因素与桩基础式防洪墙产生了相对位移，但该部分工程属于市政景观工程，对堤防及防洪无影响。采取以景观为主对裂缝处进行灌浆、表面抹平装饰的处理措施。

3.2 马道以上护坡裂缝（高程119 m左右）、局部跌窝

1）根据管理单位的介绍，该处裂缝形成于大顶子山蓄水以后且逐年加宽，尤其在2013年的大汛期间更为突出。初步分析其原因是堤防填土为黏性土，蓄水后在毛细作用下导致116～119 m堤身范围内的黏性土含水量增大，造成土体抗剪强度降低，冻融现象明显，另外由于马道处未设固脚，在上述原因共同作用下，使护坡形成了较为连续性的裂缝，属于表层滑动。针对以上原因进行了理论计算和现场复核，分析过程如下：

a含水率对边坡稳定性的影响分析：

边坡在不同含水率下的实验结果见表1，内摩擦角及黏聚力和含水率的关系曲线见图5和图6。

图5 内摩擦角与含水率的关系曲线

图6 黏聚力和含水率的关系曲线

表1 边坡重塑土样不同含水率下直剪试验结果

根据快剪实验得出结论：含水率越大抗剪强度越小，含水率对黏聚力c和内摩擦角φ的影响都比较大，内摩擦角φ随含水率ω的增大而逐渐减小；黏聚力c随含水率ω的增大，先增大后减小。

b堤防稳定计算：

根据不同含水率对堤防进行了稳定计算，采用瑞典圆弧法，计算公式为：

式中：W为土条重量，kN；Q、V为水平和垂直地震惯性力（V向上为负，向下为正），kN；b为土条宽度；u为作用于土条底面的孔隙压力，kN／m2；c′、φ′为土条底面的有效凝聚力，kN／m2和有效内摩擦角，°；a为条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角，°；MC为水平地震惯性力对圆心的力矩，kN· m；R为圆弧半径，m。

选择典型断面进行计算，其计算图示见图7。

图7 圆弧滑动条分法计算图示

通过计算，含水率较低的情况计算边坡稳定的安全系数K＝3.165；含水率较高的情况计算边坡稳定的安全系数K＝2.768。

由计算结果可知，在现状情况下堤防边坡理论上满足边坡稳定的安全系数，因此初步推断不存在整体滑坡的险情。

c现场勘查：

通过对道外堤段顺航码头裂缝处护坡以下的土体进行内部挖掘，并未发现护坡裂缝以下土体产生裂缝，由此推断堤防主体完好。

通过以上分析，本次设计思路采取在马道加设固脚措施，起到阻滑作用。

2）局部跌窝分析是受局部填土质量、护坡反滤的质量以及人为等因素造成的跌窝现象。该种情况可通过局部拆除修复即可。

3.3 马道裂缝及马道以下破损

马道裂缝及破损分析是由于马道处于水位变动区，在长期淘刷、冻胀及冰推力的挤压共同作用下，产生了隆起、裂缝、淘空和破损现象。本次设计思路采取对破损处进行拆除重建或局部修复的工程措施；水下部分参考大顶子山下游区域堤防所采取增设戗台的措施，同时为便于水下施工采取常水位以下抛石，下设无纺布，抛石即能缓解冰推同时也起到压载阻滑的作用，另考虑到该处景观需求，抛石表面采取干砌。

3.4 破旧台阶、港河口和东大堤迎水侧护坡

对于道外航运站前台阶、港河口和东大堤因迎水侧护坡，由于年久失修及破损比较严重，存在潜在险情，本次设计思路对其采取拆除重建和局部修复的工程措施。

4 结论及建议

1）道里、道外堤段虽然存在险情，防汛期间，水文勘测站对该区域的水下地形进行了勘测，未探测到险情段出现冲坑、塌岸等较为严重的隐患，而且堤防险情也是逐年累计形成的，根据目前推测不具备突发性。本次设计思路的原则是按原标准原规模进行修复修补，马道以上以修补为主，马道以下部分的修复作为本次设计思路的重点。

2）马道以下护坡处理提出两种设计思路：

a）全部采用抛石固脚、下设无纺布，边坡为1∶3，水面以上采用砌石，顶宽3.0 m，顶高程为与马道齐平。

优点：抛石对马道的保护作用增强，减少了冰推力以及淘刷等对原有马道的损坏，拓宽了马道的宽度；缺点：工程造价偏高，存在较低概率行人亲水时的安全隐患。

b）全部采用抛石固脚、下设无纺布，边坡为1∶3，顶宽3.0 m。顶高程为常水位116.5 m。

优点：造价较低，保持原有马道宽度，不存在行人安全隐患；缺点：相对于方案一对马道的保护作用偏低。

3）该段堤防为大顶子山的库区，由于水位的提高，改变了堤防的运行状态，导致冻胀、淘刷、冰推和浸泡等对堤防造成险情，尤其在水位变动区现象明显，建议在设计中考虑库区的边界条件；对于一些局部裂缝的产生，可能存在偶然因素，但是存在较为连续且范围较大的通缝，说明其内部存在某一因素条件的影响，建议对其他受库区影响的两岸堤段进行调查和类比分析，增加佐证。

建议下一步为了彻底消除堤防安全隐患，委托权威部门对堤防进一步分析鉴定，并通过一定周期的观测对比，提出扎实的数据和分析报告，为采取正确措施提供依据。

［1］中华人民共和国水利部.GB50201—94防洪标准［S］.北京：中国计划出版社，1995.

TV871

B

1007－7596（2015）05－0053－03

2014－10－31

韦富英（1975－），女，黑龙江鸡西人，高级工程师，工学硕士，从事水利规划设计工作。