鳌江镇城市堤防工程加固研究

许方安

(温州市水利建设管理中心， 浙江 温州 325000)

1 工程概况

苍南县鳌江镇标准堤河道属于浙江省鳌江河口潮流段，江面比较宽阔，河道宽度由上游龙港大桥处的250 m 向河口渐变为1100 m。根据鳌江流域防洪规划，龙港城区段标准堤段鳌江主流的防洪标准为50 a一遇，规划河宽为200 m以上。堤防拟加固工程上游起于龙港大桥公园，下游至下埠煤气码头，加固从下游到上游依次为城南段、一期工程段、江湾段及进港段，除进港段上游段550 m为土石堤外，其余均为框架式标准堤，加固标准堤全长7.411 km，现状堤顶宽度为5.0 m左右，标准堤级别为3级。

苍南县鳌江镇标准堤为20世纪90年代后期、21世纪初建设完成，是保护鳌江南岸江南洋平原及龙港镇人民生命、财产安全的生命线。通过查阅、借鉴国内有关城市堤防加固工程典型案例[1-6]，本文针对旺苍县鳌江标准堤存在问题及加固方案比选进行分析，并对方案地方稳定性进行复核分析，以期为该实际工程提供一定参考。

2 堤防现状与存在问题

标准堤在滩涂上兴建，经过长时间运行，产生了严重的沉降。标准堤兴建时，高程基准点引用有误差，致使竣工图高程有误差。绝大部分堤顶(防浪墙)高程差值较大，不能满足50 a一遇防潮标准要求。局部断面的越浪量大于规范允许值0.05 m3/(s·m) ，不满足规范要求。外坡整体抗滑安全系数均<规范规定允许值1.20，同时现状断面迎水坡地形受冲刷较严重，堤防外坡稳定情况需进一步复核。场区内场地土除堤身填土外，以第四系软土为主。堤身渗透系数较小，不存在渗漏问题。堤基土主要为软弱土，第③层淤泥含砂、第④层淤泥，均高压缩性，易变形，易沉降，抗剪强度低，排水固结慢，稳定性差。且第③层淤泥含砂中粉砂含量普遍较高，透水性偏大，抗渗稳定性较差。因此，这两层是堤基稳定的主要验算层。

码头附近由于长期受波浪冲刷，消浪防冲设施有不同程度的损坏，特别是机砖码头附近，防浪墙根部明显出露，且未见外部镇压抛石，存在严重的安全隐患，评定为“局部不合格”。码头局部存在路面开裂、不均匀沉降、路面与防浪墙之间脱开、路面与码头旱闸通行桥踏步之间脱开等现象。防浪墙局部存在开裂、内外错开、上下错开、破损、伸缩缝密实、伸缩缝填料缺失、表面混凝土脱落、钢筋锈蚀、顶部栏杆缺失或损坏严重等现象。根据《海塘工程安全评价技术大纲》安全类别评价标准，本工程评定为“三类标准堤”，需要尽快实施标准堤除险加固工程。

3 加固方案比选

3.1 方案一：外侧增设桩基+承台+小范围抛石镇压

(1)侧向抗滑措施。现状框架式标准堤外侧增设一排C30、Φ800 钻孔灌注桩，单桩长13.0～18.0 m，间距3.00～3.25 m；桩顶增设厚0.60 m 承台，用于增加水平抗滑力，承台顶高程3.87 m(同原盖梁顶高程)；以解决标准堤框架拉梁断裂而引起的整体外移问题。

(2)堤顶及防浪墙加高措施。由于堤顶及防浪墙高程不满足50 a一遇防潮标准，需要加高堤顶及防浪墙。加固后防浪墙顶高程为6.70 m，堤顶高程为5.60 m。城南段防浪墙加高0.10～0.23 m，一期工程段防浪墙加高0.84～1.01 m，江湾段防浪墙加高1.06 m，进港段防浪墙加高0.78～0.90 m。堤顶城南段堤顶由于加高的高度较小，因此直接增加C30 混凝土路面及铺装层，其中铺装层采用原铺装层铺设；一期工程段、江湾段及进港段由于堤顶加高高度较高，为了不使原框架拉梁的顶部荷载增加，采用梁板结构，梁断面尺寸为0.50 m×0.70 m，梁间距为3.0 m。内侧盖梁顶部设立柱(拆除小挡墙)，梁板搁置于立柱之上，并锚入外侧防浪墙。一期工程段、江湾段由于防浪墙增加高度较高，且原防浪墙厚度仅为0.25 m，厚度偏小，为了提高结构刚度，增加C30 钢筋混凝土护面厚0.30 m。不同高程之间采用顺坡连接。

(3)抛石镇压。码头附近由于受波浪冲刷比较严重，现状地面线比较陡，整体抗滑稳定不能满足规范要求，采用抛石镇压，镇压平台顶高程为3.0 m，宽度为7.0～10.0 m 左右，抛石表层理砌厚度0.40 m；并设置粱格，大梁断面尺寸为0.50 m×0.40 m，粱格尺寸为3.5 m×5.0 m；镇压平台外侧抛石坡度为1∶3.0，表层理砌厚度为0.40 m。

3.2 方案二：外侧承台+大范围抛石镇压

(1)侧向抗滑措施。现状框架式标准堤外侧增设厚0.60 m 承台，用于增加水平抗滑力，承台顶高程3.87 m，与原盖梁顶高程平齐。

(2)堤顶及防浪墙加高措施。同方案一。

(3)抛石镇压。码头地段受波浪冲刷比较严重，整体抗滑稳定不能满足规范要求，采用抛石镇压，镇压平台顶高程为3.87 m，宽度为17.0～25.0 m，抛石表层理砌厚度0.40 m；并设置粱格，大梁断面尺寸为0.50 m×0.40 m，粱格尺寸为5.0 m×5.0 m；镇压平台外侧抛石坡度为1∶3，表层理砌厚度为0.40 m。

3.3 方案比选分析

本次对上述方案一、方案二进行比选分析。两方案优缺点比较情况见表1。综合上述比较，虽然方案一工程投资相对略大、工期较长，但能解决标准堤拉梁开裂、断裂引起的整体外移问题，其结构安全有保障，通过技术手段可较好解决桩基变形和不均匀沉降问题，结合后期日常维护管理成本经济测算，综合效益较优，因此推荐采用方案一。

表1 结构断面比较情况

4 堤防稳定性分析

根据方案一，针对边坡与承台基底抗滑稳定状况进行计算复核。

4.1 边坡稳定性

本此计算采用50 a一遇设计高潮位进行，主要建筑物级别为3级。工程为加固工程，地基土基本已完成固结，因此只选取运行期工况计算各断面整体稳定，稳定安全系数取≥1.2。工程为土石堤或框架结构标准堤，外侧抛石镇压，边坡稳定分析方法采用瑞典圆弧法，本次复核不进行抗震稳定性计算，采用有限元边坡稳定计算程序计算。标准堤整体稳定计算成果见表2。上述断面外侧设置C30、Φ800 钻孔灌注桩，并且抛石镇压后，边坡整体稳定安全系数满足规范要求。

4.2 承台基底稳定性

(1)基底滑动分析条件。 正常运用条件：堤顶部考虑人群及防洪抢险等活荷载，换算成厚度为0.5 m 的土层，外江为高潮位4.0 m。非常运用条件：附加荷载同正常运用条件，外江潮位退至承台顶高程。基底滑动计算时，混凝土底板与块石抛填基础摩擦系数取为0.35；混凝土底板与淤泥基础摩擦系数取为0.20。Φ800 钻孔灌注桩水平承载力特征值取为125 kN，Φ600 钻孔灌注桩水平承载力特征值取为60 kN。抗倾覆稳定分析时计算条件同基底滑动。

(2)计算方法与结果。 根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)中有关规定对河道护岸形式进行计算，结果见表3。由表3计算结果可知，经桩基处理后，承台结构稳定满足规范要求。

表2 标准堤各断面整体稳定计算成果

表3 承台结构安全计算成果

5 结 论

本文针对鳌江镇龙港城区段堤防工程存在的安全隐患问题，综合比较方案一与方案二的优缺点，在选取方案一的基础上，对其堤各断面边坡及承台基底稳定进行复核，得出方案一标准堤各断面整体稳定和承台基底抗滑抗倾覆稳定安全系数符合设计标准的要求。