湖北汉江干堤除险加固工程结构设计与施工

杨香东

（湖北省水利水电规划勘测设计院，430064，武汉）

一、基本情况

汉江下游干堤除险加固工程2018 年度第二批项目管理总承包工程位于湖北省潜江市地段， 工程起于兴隆水利枢纽工程桩号256+767、止于桩号 222+850， 加固总长度约 30 km，堤防工程等级为2 级。项目主要建设内容包括堤防加固加培、锥探灌浆、水泥土深层搅拌桩及堤顶混凝土路面铺设。主要工程量：堤防加培土方填筑约450 万m3，水泥土搅拌桩防渗墙（厚30 cm）3 万 m2，C30 混凝土堤顶 路面3.7 万m3。其中土方加培任务主要是对原有老堤堤顶宽6 m 加宽至8 m，堤顶加高约0.5～0.8 m，项目总投资2.07亿元，施工总工期12 个月。 工程建成后可为四湖地区、汉南地区、汉北平原及武汉市提供可靠的防洪屏障。

二、存在的主要问题

1.新老堤结合不紧密

重要堤防工程的防洪标准超过50 年一遇，堤内保护的建筑和设施较重要。 作为防汛主要通道的堤顶道路，路面的施工质量和交通通行要求较高。 堤身宽度不足，需将堤外侧加宽。 原有老堤随着时间推移沉降已趋稳定，而新填筑的堤身由于施工不精细，致使压实度指标不足，原有老堤与新堤堤身黏土之间结合得不够紧密，易出现堤顶不均匀沉降、坡面滑坡和脱坡等不良现象。

2.土方不密实造成沉降

部分施工作业队对堤身土方填筑施工工艺不到位，出现漏碾或碾压遍数不足而不密实的问题。 投入使用后，因车辆负荷增加和自然沉降等原因，堤顶路基沉降而造成混凝土路面断裂和破损严重，成为维修和管护的难点和重点， 因此采取相应措施，减少或避免堤顶路面破损断裂而影响防汛正常通行已迫在眉睫。

3.导滤盲沟堵塞

有的施工作业队伍在处理堤顶导滤盲沟时，未按精细化原则组织施工，将填筑堤身的黏土混杂至级配碎石中，使得导滤碎石堵塞。 有的施工作业班组在导滤沟回填级配碎石时未使用设计要求的级配碎石， 采用不合格的混合料。 有的施工单位技术管理人员对作业班组的现场导滤盲沟施工质量控制、技术指导服务力度不够，导致导滤盲沟堵塞而不能排出渗水。

三、主要对策与措施

1.在原有堤防边坡开挖台阶形成牙口结构

重点堤防堤身宽度不足时，需将堤外侧加宽。 为使新老堤结合良好并形成整体， 需在老堤边坡上开挖台阶，形成牙口平台结构，并向堤内倾斜2%坡度，以防止滑动。 在台阶牙口上填筑填料前， 应进行生产性土料碾压试验， 选择施工主要参数如铺料厚度、碾压机械类型及重量、碾压遍数、行进速度、填料最优含水量、压实后的干密度及渗透系数等， 并依据试验成果指导新填结构土料的填筑。 汉江干堤加固项目堤身填土选用黏粒含量为10%～35%、 塑性指数为 7～20 的黏性土，控制填料中不得含植物根茎、砖瓦等杂质， 填筑土料含水率与最优含水率的允许偏差控制在±3%， 碾压压实度大于或等于0.93。碾压施工时，如遇大风天气或气候干燥， 土层表面水分蒸发较快， 需在铺料与压实表面适当洒水润湿；遇到雨天时，土料含水量过大，需要翻晒处理。黏土填筑隔夜施工时，采用苫布覆盖，作好仓面保护。 遇到下雨或雨后不允许填筑的施工面受到扰动，要禁止车辆通行，作好排水保护措施。对含水量超标的松软地带，局部采用掺入5%的石灰粉， 形成二合土，增强填筑黏土的凝聚力和整体性。

2.堤顶路面采用柔性材料结构型式

项目堤顶道路采用底层、基层水泥稳定级配碎石层+面层沥青混凝土的柔性堤顶道路结构，路基不均匀沉降问题得到了有效解决。 汉江干堤堤顶道路柔性结构是在堤身黏土土方填筑、基层压实度大于94%且弯沉值不大于500 的基础上，在其表层铺设10～12 cm 的级配碎石，级配碎石的表面摊铺第一层水泥稳定级配碎石，厚度为20 cm， 然后在其表面再摊铺第二层水泥稳定级配碎石， 厚度为15 cm，并形成由路的中心线向两边路肩倾斜坡度为2%的坡面排水结构。 在水泥稳定级配碎石层上铺设1～2 cm的沥青碎石封闭层， 最后再在其表面摊铺沥青混凝土路面面层，厚度为10 cm， 从而形成整体柔性堤顶道路结构。该结构能极大地提升施工速度，有效解决堤身沉降引起的路面裂缝或断裂问题， 结构型式简洁合理、 施工方便。沥青路面碾压施工成型后，堤顶路面可立即投入运用。

3.增设导滤盲沟及时排除渗水

堤身黏土土方填筑至堤顶级配碎石开始铺设时，即在级配碎石层铺筑前，沿堤纵轴线每间隔20 m，向两侧堤坡边坡方向设置横向滤水导渗盲沟，沟深 0.2～0.3 m，沟宽 0.3～0.4 m。沟槽开挖采用人工与小型挖掘机开挖相结合的方式， 用小型挖掘机抽槽，开挖出矩形断面的轮廓后，通过人工修整达到设计要求的断面尺寸。沟槽断面达到设计要求后，开始向沟内填筑滤料。 先在沟底平铺一层中细砂，然后铺设直径为10 cm 的PVC 管道， 在PVC 管的外壁等间距开孔，孔直径为 0.8～1cm，间距为 15～20 cm，呈梅花形布置，防止填筑黏土时堵塞级配碎石间渗水通道， 确保渗水畅通。随后在横向滤水导渗沟内铺设级配碎石，铺设厚度为 15～20 cm，将 PVC管道覆盖。 砂石滤料含泥量小于或等于3%，经抽样送检合格后，由现场监理工程师确认后方可使用。 横向滤水导渗沟向堤身两边边坡方向倾斜一定坡度，控制在2%左右，以便及时排除渗入堤身的雨水，防止雨水软化路基，从而确保路基的稳定性和耐久性。

4.堤身外侧加宽段设置土工格栅

项目堤身加宽的堤段，铺设土工格栅结构， 以增强堤身的整体稳定性，增强堤顶路基的承载能力，从而有效防止堤顶路面塌陷或产生裂缝，同时能较好地延长堤身路面使用寿命和时限。 堤身铺设土工格栅筋材时， 应首先对堤身土料进行碾压平整，土工格栅筋材摊铺面的平整度控制在设计范围内， 且小于或等于3 cm。 汉江干堤土工格栅铺设采取人工平铺法，并辅助机械方法拉直，摊铺面上的土工格栅筋材不得出现卷曲、扭结等质量缺陷。 汉江干堤土工格栅铺设时，对出现搭接的位置，按搭接宽度不小于0.2 m 控制， 采用U 形钉固定于地面，U 形钉间距不大于1.5 m， 防止铺设的土工格栅筋材出现皱折现象，确保平整整洁。 汉江干堤堤防堤顶铺设土工格栅时， 沿堤身8 m宽度整体铺设， 摊铺的土工格栅筋材， 尽量做到沿主要受力方向无接头。 在大面积铺设土工格栅筋材后，立即进行整体调整、 校正平直度，确保沿受力方向整体通长平顺。 覆盖第一层土料后， 在填料未被碾压前，再次用人工和机具张紧土工格栅筋材，控制合适的力度，以实现土工格栅筋材均匀受力，使格栅在土料中呈绷直均匀的受力状态。 汉江干堤填筑黏土时， 粒径按小于15 cm 质量标准进行控制， 并按设计要求的级配控制填料，从而有效保证碾压的密实性。 铺设和定位土工格栅后，采取一边铺设土工格栅，一边回填黏土的流水作业法，及时覆盖土工格栅。 土工格栅筋材上的填料分层摊铺和碾压，分层厚度为 20～25 cm， 压实度达到 0.95，以满足设计和规范要求。

5.路肩采用预制三角棱柱和植草保护

项目堤顶路面的边缘，采用混凝土预制直角三角棱柱护肩，三角棱柱棱长80 cm， 直角三角断面的一边高为10 cm， 与堤顶路面沥青混凝土厚度一致，既能起到沥青混凝土模板作用，又能保护路肩。 直角三角断面另一边长为40 cm， 底面紧贴堤顶道路的路基层面。 三角棱柱斜面上覆土，与堤坡外侧一同培土种植麦冬和狗芽根进行绿化。 路肩土铺土按层铺施工，分层厚度为30 cm。汉江干堤路肩采用蛙式夯机夯实， 表面做到平整、顺直。 铺植草皮时，按水土保持工程布置的要求进行草皮种植施工。 该项目路肩植草采用人工种植， 铺盖率在80%以上， 草皮厚度大于 3 cm， 覆盖成活率在95%以上。 种植麦冬和狗芽根15 天后，根据生长情况开始施肥增强草皮生长能力， 既实现了水土保持和环境保护，又具有美观和景观功能。

四、结 语

重点堤防除险工程结构在施工时，需开挖牙口，形成向堤内倾斜的台阶，以防止滑动。 堤顶道路设计为柔性结构型式，采用底层、基层水泥稳定级配碎石层+面层沥青混凝土的柔性结构。 底层、基层水稳层确保了路基的稳定性，有利于适应路基的不均匀沉降和变形，能有效解决堤顶路面出现裂缝或断裂问题。基层水泥稳定级配碎石层，以及面层沥青混凝土均采用振动碾施工，能极大地提高施工速度，且结构简洁、合理、适用，沥青路面碾压成型后，堤顶路面可立即投入防汛道路通行和使用。在沥青混凝土路面边缘， 采用预制三角棱柱护肩，并在三角棱柱斜面植草，实现了生态环保和美观功能。