石虎塘航电枢纽金滩防护区防护堤设计

尹庆华，宋 亮

（1.江西省水利规划设计研究院，南昌 330029；2.江西省水工结构工程技术中心，南昌 330029；3.杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100）

石虎塘航电枢纽金滩防护区防护堤设计

尹庆华1，2，宋 亮3

（1.江西省水利规划设计研究院，南昌 330029；2.江西省水工结构工程技术中心，南昌 330029；3.杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100）

石虎塘航电枢纽金滩防护堤全段存在地面高程低于水库回水位，堤基表层壤土层薄、壤土含砂量高、淤泥质粘土层厚等问题。根据防护区整体规划、水文地质、地形地貌及防护对象重要程度等条件，提出金滩防护堤规划设计建议，优选粘土心墙砂卵石堤、土工膜防渗斜墙堤，部分堤段采用高压摆喷防渗墙和设置减压井等技术方案。

金滩防护区；防护堤；河道裁弯取直；防渗墙；石虎塘航电枢纽

1 工程概况

石虎塘航电枢纽是一座以航运为主、兼顾发电、生态旅游等功能为一体的综合性大型水利工程，坝址位于江西省泰和县的赣江上。水库正常蓄水位56.5m，死水位56.2m，最大坝高25.0m，总库容7.43亿m3。依据水库蓄水对库区的影响程度及评审意见，水库防护区由采取工程措施后的水库淹没区和淹没影响区组成，具体为万合、樟塘、沿溪、泰和县城、金滩等防护区[1]。其中金滩防护区包括：金滩防护堤15.84km、金滩上导托渠5.625km、下导托渠7.96km、排涝（支）渠4.5km、金滩电排站、金湖电排站、永昌电排站、护岸工程6.689km、抬田工程683亩、导托渠上附属建筑物（桥梁、渡槽）等治理工程[1]。

2 防护堤工程地质及治理建议

金滩防护堤线起于云亭河右岸上洲村东丘岗，沿云亭河右岸顺江而下，於南垅、赵家桥至瑶溪段新开河道，自瑶溪沿赣江而下，接金湖村东丘岗，堤线总长约15.841km。

（1）K0+000～2+150段。该段位于云亭河右岸赣江一级阶地，新建堤线长2.15km，堤址自然地面高程一般59.1～60.3m，仅巷内村K0+900～1+080段紧靠云亭河布置，地面高程较低，一般56.5～57.5m，该段自然地面高程大部分高于水库回水位（约58.0m左右）。堤基表层为重粉质壤土，一般厚度1.3～3.3m，局部偶夹薄层粉细砂。下伏白垩系基岩岩面高程一般51～53m。

该段堤基表层重粉质壤土具弱透水性，防渗性能较好，但厚度较薄，建议堤后洼地、坑塘进行粘土水平铺盖、填塘固基处理。巷内村附近K0+820～1+220段堤基表层粉细砂直接出露，堤基座落粉细砂层之上，下部为强透水的砂砾石层，存在堤基渗漏或渗透稳定问题，建议该段进行垂直防渗处理。巷内村K0+997～1+440堤段拟设置防洪墙，墙底高程55.92m，顶高程63.75～63.78m，墙高约7.8m，防洪墙基础以砂砾石为持力层，下卧层为强风化基岩，地基承载力可满足墙体基础应力要求，建议防洪墙基底砼与砂砾石摩擦系数为0.45～0.50。K2+050～2+150段云亭河拟裁弯取直，堤基持力层为粉细砂或砂砾石，存在堤基渗漏或渗透稳定问题，建议该段堤基进行垂直防渗，或作堤后防渗排水处理。

（2）K2+150～5+460段。K2+050～2+700、K4+900～5+460属裁弯取直段，位于赣江一级阶地，堤址自然地面高程一般58.2～59.3m，均高于水库回水位（约58.0m左右）。K2+700～5+050段堤址位于现云亭河右岸赣江一级阶地，局部位于云亭河高漫滩，堤址自然地面高程一般57.5～58.5m，局部56.0～57.3m，部分堤段自然地面高程低于水库回水位。该段堤基上部粘性土以中～重粉质壤土为主，厚度2.2～4.4m；下部为粉细砂、砂壤土和砂砾石，厚度5.7～10.4m。下伏白垩系基岩岩面高程一般44～51.5m。

该段堤基表层中～重粉质壤土含砂量高，据试验成果，渗透系数大者可达1.06～5.65×10-4cm/s，具中等～弱透水性，防渗性能较差，建议进行渗透稳定核算，并对堤后沿线洼地、坑塘采取粘土水平铺盖、填塘固基工程处理。K2+650～2+700、4+900～5+180云亭河裁弯取直段堤基座落粉细砂层或砂砾石层之上，存在堤基渗漏或渗透稳定问题，建议该段堤基进行垂直防渗处理，或作好堤后的防渗排水处理。

（3）K5+460～11+950段。K5+460～7+000属裁弯取直段，堤线沿云亭河故道至赣江右岸。K7+000～11+460段堤线沿赣江右岸一级阶地或高漫滩至云亭河堵口处布置。该段堤址基本位于云亭河故道或赣江高漫滩，堤址自然地面高程一般56.5～59.0m，略高于或低于水库回水位（约57.5～58.0m）。受云亭河及赣江的冲淤影响，该段堤基基本属单一砂性土堤基，堤基上部为砂类土，主要由粉细砂、中砂、砂壤土组成，厚2.4～9.7m。下伏白垩系基岩岩面高程一般43.7～48.7m。

该段堤基工程地质条件差，堤基基本由中～强透水的砂及砂砾石组成，且贯通堤内外，水库蓄水后，堤址自然地面高程与水库回水位相差不大，部分低于水库回水位，在汛期或非汛期都存在堤基渗漏或渗透稳定问题，建议进行垂直截渗处理[2]。

金滩排涝站（K11+660）附近地段堤基粉质粘土下部分布有厚1.9m左右的淤泥质粘土，埋深在0.6～1.4m以下，且该段堤高约8m，建堤对淤泥质粘土产生的附加应力较大，堤基可能存在抗滑稳定和沉降变形问题[3]，建议对堤基进行抗滑稳定和变形验算，必要时可采取加固措施。

（4）K11+950～15+841段。堤址位于赣江右岸一级阶地或高漫滩，堤址自然地面高程一般为56.5～58.4m，局部55.5～56.5m，略高于或低于水库回水位（约57.3～57.5m）。该段堤基上部主要为粉质粘土，厚度一般1.5～3.3m；下部为粉细砂、中砂及砂砾石，厚度一般11～14m，砂类土中多夹薄层粘性土。下伏白垩系基岩岩面高程一般42.5～45.2m。

该段堤基工程地质条件较差。堤基表层由基本由粉质粘土组成，局部分布重粉质壤土，厚度较薄，连续性较差，局部缺失，如K13+700～14+240段出露砂壤土、粉细砂，K11+950～12+740段夹粉细砂，上部壤土厚仅0.8～1.4m。水库蓄水后，K13+700～14+240段堤基易产生渗漏或渗透稳定问题。堤后坑、塘等粘性土薄弱地段，汛期高水位易产生渗透稳定问题，建议均应采取工程措施。K14+980附近地段堤基表层分布薄层粉细砂，厚约0.5m，建议作清基处理。

K11+950～12+860段拟部分利用原堤防，进行加高培厚，据勘探及室内土工试验成果表明，该段老堤堤身填土厚1.8～2.9m，主要由重粉质壤土组成，硬可塑状，具弱透水性，防渗性能可满足建堤要求。该段堤基粘性土夹有粉细砂夹层，上部壤土偏薄，建议堤后采取粘土铺盖和填塘固基处理。

3 工程整体布置

金滩防护区采用新建和加固的防护堤挡赣江和云亭河洪水，采用新建电排站（无自排条件）和整修现有导托（灌溉）渠的联合排水方案，防护区防护堤起于上洲村，沿云亭河、赣江右岸经棚下、老金滩，至麻洲止，堤线总长15.84km。防护堤基本沿江布置，赣江段防护堤稍向区内后靠，堤外侧河道进行疏浚，以保证河道行洪安全。排涝需要按设计标准整修现有的傍山导托（灌溉）渠为防护区的上（长5.70km）、下导托渠（8.05km），两渠基本上沿区内山脚等高线分布，总长13.75km。根据金滩防护区地形条件和水系情况，为减少工程量、节约工程投资，将库区内第一大外来水系云亭河裁弯取直，沿故河道出口于赣江，新开河道2.39km。改道后在防护区内的云亭河，成为排涝中心渠。在区内云亭河左侧垂直防护堤轴线地势低洼处修建排涝支渠通中心渠；同时，防护区修建防护区排水沟通中心排涝渠。新修（疏通）排涝支渠4.5km，新修防护区排水沟4.399km。

4 防护堤结构设计及护坡措施

4.1 防护堤结构及施工技术指标

防护区堤身土方工程实施的范围为桩号0+000～15+840，金滩防护堤全长15.84km，设计堤顶高程60.97m～63.97m，最大堤高6m，堤顶宽4m，设泥结石路面。其中桩号0+000～0+997、1+140～2+160、2+320～7+000段为均质土堤，堤内外边坡分别为1：2.5、1：3.0；桩号7+000～15+841为粘土心墙砂卵石堤，堤内外边坡均为1：1.8，粘土心墙顶高程为62.14～60.48m，顶宽2.0m，粘土心墙内外边坡均为1：0.25。桩号0+000～6+750段为土工膜防渗斜墙堤，其中桩号2+077～2+507、5+600～5+945段堤采用云亭河开挖料作为堤壳料，桩号0+000～2+077、2+507～5+600、5+945～6+750段采用砂卵石作为堤壳料，内、外坡比均为1：2.5；桩号0+997～1+140、2+160～2+320为砼防洪墙段。防护堤部分堤段桩号2+080～2+180、2+610～2+710、5+050～5+200、8+437.5～8+818.3、8+872.3～9+105.85、11+709.5～11+787.25采用高压摆喷防渗墙，墙厚22cm，深入基岩不小于0.5m。桩号0+000～0+560、14+900～15+852段设置减压井。

土方开挖包括堤坡、岸坡削坡及护坡齿槽基础开挖等，工作内容包括场地清理、开挖料的运输与堆放等[4]。堤防加土培厚首先做好结合面清基工作，清基时将表层草皮、淤泥、腐殖土、废渣及杂物清除干净；土方填筑前对结合面进行疏松、抓毛、平整，或将原堤坡开挖成台阶状。堤身土方填筑由底部开始，自下而上水平铺筑，分层压（夯）实，每次铺料厚度不超过30cm，最大土块粒径小于10cm[5]。根据《堤防工程设计规范》（GB50 286-98），粘土防渗心墙的土料渗透系数不大于1×10-5cm/s，堤身填土均质土堤压实度不低于0.92，堤身粘土心墙压实度不低于0.92，具体碾压施工参数通过碾压试验确定[6]。填堤砂卵石料应耐风化、水稳定性好，含砂量不小于10％，不大于40％，卵石料应级配连续且含泥量小于5％，砂卵石的相对密实度不低于0.65，设计干密度不小于1.9g/cm3。施工时按填筑干密度进行控制（填筑干密度=堤身压实度×最大干密度）；填筑含水率是土方填筑施工前控制填筑质量的重要指标之一，填筑含水率按最优含水率控制，允许偏差为±2％。

4.2 防护提护坡措施

（1）草皮及砼预制块护坡。堤身砼预制块护坡工程实施的范围为桩号0+994～15+841。防护堤迎水坡采用砼预制块护坡，其它堤段及背水坡采用草皮护坡，C15砼护坡在圩堤土方工程达标的前提下实施。设计采用两种草籽混播，以“狗牙根”为主（设计种草密度为20g/m2）配少量比例的“高羊毛”草种。护坡齿槽深0.6m，宽0.5m，砼预制块护坡型式为：边长300mm，厚100mm的正六边形预制块，M10水泥砂浆勾缝，下铺100mm厚的砂卵石混合料垫层。砼护坡上至设计洪水位以上0.5m，下至堤脚。砼护坡坡面设置孔径为Φ50排水孔，排水孔距为2 080mm×1 800mm梅花形布置，下垫铺300mm×300mm土工布反滤，护坡底部和顶部设现浇砼C15砼块封边固脚和封顶，每5m设伸缩缝，缝宽15mm，沥青杉板嵌缝。

（2）抛石固脚及砼预制块护岸。对防护区库岸迎流顶冲或距新建防护堤、民房较近，外滩狭窄的库岸段，采用平顺护岸方式进行整治[2]。防护区护岸处理的范围包括：金滩0+800～1+250、3+200～4+000、金滩古林段1.0km、永昌市泰和粮食加工厂到永昌油库1.5km，云亭河改道云改0+000～1+800（右岸）段，云改0+050～0+150（左岸）段、云改0+825～1+175（左岸）段、云改1+700～1+800（左岸）段及云亭河取直云改一0+000～0+589段，共长6.689km。主要是多年平均枯水位以下采用抛石固脚，以上采用砼预制块护坡。

抛石顶高程为设计枯水位以上0.5m，岸坡陡于1：2，抛到1：2坡度，抛石体顶宽1～2m。坡度缓于1：2的陡岸，按原坡抛护，厚1.0m，均抛至1：3.0的平缓处或河深泓。抛石所用块石小于30kg的含量不大于10％；抛投所采用的石料应质地均匀坚固，抗冲刷、抗磨损性能强；抛投块石强度≥Mu80，软化系数Kd≥0.75。

抛石护坡需按设计的抛护范围，标定桩位和起止界限，分段、分层均匀抛投，厚度不宜大于2.0m。抛投要求抛准、抛足、抛匀。

5 结论与建议

（1）根据金滩防护堤各堤段工程地质、地形地貌、防护对象重要程度等，选择采取粘土心墙砂卵石堤、土工膜防渗斜墙堤，部分堤段采用高压摆喷防渗墙和设置减压井等技术上可行、经济上合理的防护措施，确保工程高效优质的施工建设；

（2）防护堤迎水坡采用砼预制块护坡，并采用抛石固脚及砼预制块护岸，有效加强了防护堤的稳定牢固性；

（3）在施工过程中严格按照内在质量和外观质量统一进行全程动态质量监管，在分堤段施工时注重各堤段施工队伍的协调统一，工程最终施工质量能够满足防护堤设计与规范技术指标要求。

（4）金滩防护堤竣工后，历经多次大流量洪水考验，运行状况良好，工程质量和安全稳定性较高。

[1] 张志林.赣江石虎塘航电枢纽工程万合导排渠淤泥开挖浅析[J].江西水利科技，2015，41（01）：39-40.

[2] 阿米娜.新疆K河下游宽滩区摆动性河段防洪堤的设计[J].水利科技与经济，2012，18（9）：20-21.

[3] 屠慧林，冯磊.平湖市城市防洪工程的建设与运行[J].浙江水利水电学院学报，2014（01）：33-35.

[4] 覃元义，徐扬民.岷江航电犍为枢纽工程库区防护分析及方案选择[J].红水河，2011（05）：24-28.

[5] 连惠瑶，周森，何蕴华.黄河下游堤防现有隐患处理技术[J].黄河水利职业技术学院学报，2010，22（1）：8-9.

[6] 张达斌.连城县水利工程水毁修复措施的探讨[J].中国水能及电气化，2013（05）：7-10.

（责任编辑：刘征湛）

Design of protective embankment in Jintan protection zone of Shihutang Navigation-Power Complex

YIN Qing-hua1,2,SONG Liang2
（1.Jiangxi Provincial Water Conservancy Planning and Designing Institute,Nanchang 330029,China;2.Jiangxi Provincial Hydraulic Structure Technical Center,Nanchang 330029,China；3.Yangling Vocational&Technical College,Yangling 712100,China）

Along the whole section of protective embankment in Jintan protection zone of Shihutang Navigation-Power Complex,the ground elevation is below the reservoir backwater level;dike foundation has thin surface loam layer,high sand content and thick silty clay layer.In view of these problems,suggestions were put forward for the planning and design of protective embankment according to the overall planning of Jintan protective zone,the hydrological,geological and topographical conditions,and the importance of protected objects etc.The selected technical schemes include the sand and gravel embankment with clay core wall,the inclined wall embankment with geomembrane,the high pressure swing spray impervious wall and the relief wells in part of the embankment.

Jintan protection zone;protective embankment;river cutoff;impervious wall;Shihutang Navigation-Power Complex

TV871

B

1003-1510（2016）04-0037-03

2016-05-09

尹庆华（1959-）男，江西南昌人，江西省水利规划设计研究院工程师，主要从事水利水电工程水工建筑物设计。