金溪县浒湾堤改线段加固工程设计

翟泽冰，李静

（江西省水利规划设计院，南昌 330029）

金溪县浒湾堤改线段加固工程设计

翟泽冰，李静

（江西省水利规划设计院，南昌 330029）

针对金溪县浒湾堤0+020～2+000段无防洪设施，无法抵御10年一遇设计洪水的问题，根据县城防洪规划、河道地形地貌、防洪标准等条件，结合乡镇防洪工程建设实践及工程区施工材料等因素，优化设计既能发挥防洪作用，又能使生态景观与防洪堤建设相协调的防洪墙与土堤相结合的堤线布置和堤型结构方案。抗滑稳定性分析结果表明：土堤和防洪墙堤身抗滑稳定均大于规范允许安全系数1.0，设计推荐方案技术上可行、经济上优越。

堤线布置；堤型；土堤；防洪墙

1 工程概况

金溪县浒湾堤保护着浒湾镇的防洪安全，保护面积12.13km2，保护耕地800hm2，保护人口2.35万人。

浒湾堤0+020～2+000改线段加固工程长1.98km，位于抚河中游右岸，为县城防洪工程中的一段。根据GB50201—94防洪标准，防洪工程等级Ⅴ等，防洪标准10年一遇。堤防工程级别5级，主要建筑物防洪堤5级，次要建筑物5级；穿堤永久水工建筑物设计洪水位比所在堤段设计洪水位高0.5m［1］。

2 堤线布置及堤型选择

2.1 防洪堤线布置

浒湾堤改造范围现状为“不设防”区域，为保护沿河1.2万多人民的生命财产安全，保护140hm2高产良田及国家316国道干线，需对浒湾堤浒湾老街段桩号3+000～6+000进行除险加固，使其达到防御10年一遇的洪水标准。根据现状，本工程在堤线布置中设计两条堤线进行比选确定。

方案1：全段沿老堤线加高加固，以现状土堤为轴线，部分堤段混凝土预制块护坡。圩堤内、外进行部分填土整坡，加固范围为3+000～6+000段，长3.0km，以满足城市防洪标准要求。

方案2：浒湾街（桩号改线0+020～2+000段）地势较低，每年受洪水淹没，现状居民区均在原防洪堤外侧，为保护居民生命财产安全，此段沿河岸新建堤防［2］。其中，桩号0+020～1+800段采用防洪墙形式，1+800～2+000段采用土堤形式，以新建防洪墙为轴线。

综合比较方案1利用现有防洪堤加高加固，保护面积比方案2小，拆迁征地投资大，而方案2增加了保护面积，解决了浒湾街居民受洪涝灾害的困扰，移民拆迁量少。浒湾街区段主要为河道凹进段，对其裁弯取直不会影响河道行洪。因此，推荐方案2的防洪加固堤线布置方案。

2.2 堤型比选择

根据乡镇防洪工程建设实践经验，新建堤防一般采用土堤或防洪墙两种方案［3］。

2.2.1 全堤段采用均质土堤断面型式（方案1）

防洪堤采用均质土堤型式，堤顶宽度4.0m，迎水坡和背水坡坡比均为1∶2.0，堤顶超高1.2m，迎水坡及背水坡均采用草皮护坡。抛石碾压基床，抛石顶高程为设计枯水位加0.5m，顶部宽度20～24m，外边坡采用1∶2.0。其典型断面如图1。

图1 均质土堤典型断面

2.2.2部分防洪墙与部分土堤堤型（方案2）

浒湾堤改线0+020～1+800段受地形限制，若采用土堤型式，为不涉及征地移民，堤线外移会造成河道被侵占，内移又会带来占地等问题。经综合考虑，该段拟采用混凝土重力式防洪墙型式。

防洪墙坐落在抛石基床上，抛石顶高程为设计枯水位加0.5m，顶部宽8.99～8.62m，外边坡采用1∶2.0，内边坡采用1∶1.5。防洪墙顶高程为设计洪水位加1.2m的安全加高，墙高5.14～4.92m，墙顶宽0.5m。迎水面坡度铅直，挡土侧坡度1∶0.6，底宽4.28～4.15m，每隔10.0m设一伸缩缝，按2m×2m梅花形布置排水孔，墙后采用粘性土填筑，填筑顶高程与防洪墙顶高程一致，顶宽4.0m，1∶2.0的坡与地面相接。其典型断面如图2。

图2 防洪墙典型断面

桩号1+800～2+000段地势较高，较平缓。因此采用均质土堤型式，堤顶宽4.0m，迎水坡和背水坡坡比均1∶2.0，堤顶超高1.2m，迎水坡及背水坡均采用草皮护坡。

经计算：方案1土方填筑为18.29万m3，抛石基床28.16万m3，工程总投资7008.45万元；方案2土方填筑为8.93万m3，抛石基床5.01万m3，工程总投资1974.10万元。且方案2侵占河道面积小，更有利于城市景观建设，生态环保，推荐方案2。

3 防洪堤设计

3.1 设计堤顶高程

堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定［4］，根据GB50286—98《堤防工程设计规范》（以下简称《规范》），金溪县浒湾堤改线段堤顶超高计算成果如表1。

表1 堤顶高程计算成果

由于浒湾堤对岸防洪堤堤顶超高为1.2m，考虑到一江两岸防洪要求的一致性，及“江西省五河治理防洪工程”的可研成果，确定此圩堤段堤顶超高为1.2m。

3.2 土堤

3.2.1 堤身标准断面

土堤设计堤顶高程47.51～47.45m，堤顶宽4m，临水坡和背水坡均为1∶2.0，堤顶布置防汛公路，路面宽3.0m，面层0.2m厚C25混凝土，下设厚0.2m水泥稳定砂砾基层。为方便居民生活休闲，治理段每隔500m设置一处下河踏步，宽3.0m。

3.2.2 堤身抗滑稳定计算

根据《规范》并结合工程实际情况，土堤抗滑稳定计算取设计洪水位渗流期的背水坡和设计洪水位骤降期的临水坡。静力稳定分析采用刚体极限平衡法［5］，按均质土坝简化计算，计算程序为《理正岩土软件》（5.11版）。根据堤身地质断面，选取桩号1+900堤身断面。经计算，断面在稳定渗流工况（背水坡，有效应力法计算）和洪水骤降工况（迎水坡，总应力法计算）下，其抗滑稳定安全系数Ks分别为1.30和1.18，均大于规范允许安全系数1.10要求，抗滑稳定满足要求。相应工况下的滑弧如图3和图4。

图3 设计洪水位背水坡稳定计算（桩号1+900，Ks=1.30）

图4 洪水骤降迎背水坡稳定计算（桩号1+900，Ks=1.18）

3.2.3土料及堤身土方填筑

工程区附近分布有粉质黏土、粉质壤土、砾质土，储量可满足筑堤土料要求。设计采用均质土堤，填筑土料应具备较好的防渗性和压实性。新老土结合必须清除杂草等物，疏松表土层，填筑土方须控制在最优含水量附近逐层夯压密实，压实度不小于0.90。

3.3 防洪墙

金溪县浒湾堤改线段（桩号0+020～1+800）由于占用土地多、工程投资大，以及浒湾镇一江两岸的景观要求，本段不宜做土堤，拟采用重力式挡土墙的型式。

3.3.1 断面尺寸

防洪墙墙高5.14～4.92m，墙顶宽0.5m，迎水面坡度铅直，挡土侧坡度1∶0.6，底宽4.28～4.15m，每隔10.0m设一伸缩缝，按2m×2m梅花形布置排水孔，墙后采用粘性土填筑，填筑顶高程与防洪墙顶高程一致，顶宽4.0m，1∶2.0的坡与地面相接。

3.3.2 抛石基床设计

防洪墙坐落在抛石碾压基床上，抛石顶高程为设计枯水位加0.5m，外边坡采用1∶2.0，内边坡采用1∶1.5。抛石体内侧上铺设一层土工布，铺设范围自挡墙墙踵至抛石体底部。土工布上填筑砾石反滤料，厚度为2.0m，要求相对密度为0.70。抛石石料质量控制要求为湿抗压强度应大于50MPa，软化系数大于0.7，比重不小于2.65t/m。外肩应抛大于60kg块石压肩，并填好缝。在抛石之前（挖槽的残余厚度应不大于30cm），应抛厚0.3m的二片石；基床顶面（夯实后）应预留向里（外肩向内肩倾斜）倾斜的倒坡1.0%。

块石粒径按《规范》推荐公式计算。倾斜坡上块石最小粒径d=0.09m，平缓底坡上块石最小粒径为0.15m，相应块石重量为9kg，考虑到枯水期的风浪影响和工程实际施工条件，水平底坡和斜坡上抛石粒径取不小于0.25～0.30m，相应块石重量不小于28～32kg。一般不小于块石粒径的2倍，水深急流处为粒径的3～4倍。抛石体顶高程为设计枯水位以上0.5m。3.3.3稳定应力分析

防洪墙的稳定应力分析考虑枯水期背水面无水和有水两种工况进行计算。按墙体自重、水压力、浪压力、扬压力、土压力及土重等荷载的不同组合［6］，分析墙体的抗滑、抗倾稳定性，并核算地基承载力。典型断面选择桩号1+250进行计算，基础为抛石基床，承载力为300kPa，基础与地基间摩擦系数为0.50。

防洪墙稳定应力成果如表2。

表2 防洪墙稳定应力计算成果

防洪墙基础为抛石基床，且墙后回填粘土。以设计枯水位42.18m为控制，选取与地勘资料相近的1+450典型断面进行分析。经计算，安全系数为1.67，整体抗滑稳定满足要求。

4 结语

金溪县浒湾堤0+020～2+000改线段加固工程，根据乡镇防洪规划、建设规划、流域防护标准和地形地貌，结合工程区防洪设置现状、人口居住密度、地质条件等因素，从技术、经济等方面进行综合对比分析，优化设计了既能满足防洪标准，又能实现乡镇生态景观与防洪堤建设相协调的防洪墙与土堤结合方案。经应力及抗滑稳定分析，设计方案能够满足设计规范要求，为工程高效优质施工建设提供了重要设计和技术指导。

［1］江西省水利规划设计院.金溪县浒湾堤改线工程初步设计报告［R］.2012.

［2］黄世国.嘉陵江蓬安防洪堤堤线设计方案优选［J］.陕西水利，2010（4）:110-111.

［3］赖勇，施林祥，郑旭明.山区河道生态防洪堤关键问题及对策［J］.中国农村水利水电，2011（9）:142-144.

［4］毛魁智，朱倩.北屯城市防洪工程堤防设计［J］.甘肃水利水电技术，2012，48（2）:41-43，52.

［5］杨长春，谭剑波.湄江河湄潭县政府新区河段防洪堤设计［J］.水利科技与经济，2014（10）:49-51.

［6］楼加仙.浙江省青山水库回水防洪堤设计［J］.水利水电快报，2007，28（15）:15-17.

The change line section reinforcement engineering optim ization design in Jinxi county Huwan flood control embankm ent

ZHAIZe-bing，LIJing
（Jiangxi ProvincialWater Conservancy Planning and Designing Institute,Nanchang 330029,China）

Aimed at the problems that there were no flood control facilities in 0+020～2+000 section of JinXi county HuWan flood control embankmentwhich cannot resist the 10 year design flood，according to the country watershed flood control planning，the river topography and the flood control standard，combining with the villages and towns flood control engineering practices，the construction materials in engineering area and other factors，the dike line layout and dike type structure optimization design schemeswhich canmeet the function requirements of both the flood control and realization the construction coordination between the ecological landscape and flood control embankment.The embankment stability analy-sis results show that the Seepage and stability against sliding safety coefficient is bigger than the specification 1.0 index.The optimization design schemes are economic eminence and technical feasible.

dike line layout，dike type，soil dam，flood controlwall

TV871

B

1672-9900（2015）01-0049-04

2014-11-20

翟泽冰（1982-），男（汉族），山西运城人，硕士，主要从事水工结构设计工作，（Tel）18182433245。