新田鎮防洪工程圩堤除險加固分析

鄧君承 叢 野

（江西省贛西土木工程勘測設計院 江西 宜春 336000）

1 新田鎮防洪工程圩堤現狀

宜春市袁州區新田鎮防洪工程位于宜春市袁州區新田鎮境內袁河支流金瑞河中下游兩岸，防護面積5km2，保護耕地0.5萬畝，保護人口0.3萬人。新田鎮防洪工程河道寬約30m～50m，現狀河道均為天然河道。

圩堤現狀內、外坡基本為草皮護坡，堤外灘地寬窄不一，局部地帶河岸緊貼堤腳，迎流頂沖嚴重。1973年發生特大洪水，倒塌居民住房5幢，沖毀河岸700余m。1975年發生特大洪水，倒塌居民住房7幢，沖毀河岸500余m。2005年發生洪水，造成新田金瑞河河岸倒塌130余m。2010年發生洪水，造成新田鎮上、下街頭河岸塌陷。

2 地質概況

區內地層主要為第四系全新統覆蓋層、白堊系上統南雄組砂礫巖、二疊系樂平組砂巖、粉砂巖、二疊系小江邊組炭質頁巖夾灰巖及二疊系茅口組灰巖。本區大地構造單元位于揚子準地臺、江南臺隆、萍鄉～樂平臺陷、萍鄉～高安凹褶斷束。據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306－2001）的界定，區內動峰值加速度小于0.05g，區域穩定性較好。

防洪工程在河道左岸1+122.480～1+282.040擬建防洪墻基礎持力層可選用砂礫石層、河道右岸0+908.250～1+293.600擬建防洪墻基礎持力層可選用砂礫石及強風化炭質頁巖夾灰巖。河道右岸2+390.310～2+649.000擬建防洪墻基礎持力層可選用弱風化灰巖。

防洪工程沿線左岸1+832.250～2+127.880、右岸2+390.310～2+649.000堤岸表層基本為輕粉質壤土（局部表層為重壤土），中部為砂壤土及中細砂，下為砂礫石，河岸臨河陡岸、迎流頂沖，且各土層抗沖刷能力較差，河岸穩定性差，存在崩岸、塌岸等不良物理地質現象。建議對其進行護岸或固腳處理。

3 防洪墻布置

針對工程現狀條件，對迎流頂沖和嚴重風浪淘刷的圩堤險段進行護坡、護岸、固腳處理，設計采用砼擋墻固腳，對穿越集鎮、村莊等地形受限地段，采用砼擋土墻方案。對無險情的迎水坡及背水坡仍采用草皮護坡。

防洪墻布置在樁號新左1+122.480～1+282.040、新右 0+908.25～1+293.600、新右2+390.310～2+649.000，總長 803.60m。

3.1 防洪墻結構型式的選定

由于兩岸受公路、房屋等公共設施的限制，空間有限，防洪墻只能選擇直墻型式，通過計算，該段防洪墻高約為7.6m～8.2m。根據類比工程，一般采用的結構型式有：C15砼重力式防洪墻、C15砼衡重式防洪墻等。方案比較選取樁號新左1+150為典型斷面，單位長度為工程量計算進行，下面針對以上幾種結構型式進行方案比較分述如下：

3.1.1 方案分析

方案Ⅰ：重力式防洪墻方案。防洪墻C15砼結構，墻高8.2m，頂寬0.6m，墻趾、墻踵寬0.8m，高 1.0m，迎水面 1∶0.45，背水面 1∶0.10，防洪墻下設0.10m厚的C10砼墊層，基礎座落于砂礫石層上。

方案Ⅱ：衡重式防洪墻方案。防洪墻為C15砼結構，墻高8.2m，頂寬0.6m，墻趾寬0.8m，高1.0m，迎水面1∶0.15，背水面從上而下坡比分別為 1∶0.3、1∶0.4，平臺寬3.28m，平臺至墻底高3.69m，防洪墻下設0.10m厚的C10砼墊層，基礎座落于砂礫石層上。

表1 兩種方案防洪墻典型斷面穩定及地基應力計算成果表

表2 兩種方案主要工程量及工程造價比較表

3.1.2 防洪墻穩定及地基應力計算

本次考慮最不利工況：防洪墻墻前無水、墻后土體為天然容重情況，此時防洪墻所受荷載有自重、土壓力等。

（1）抗滑穩定計算

防洪墻的抗滑穩定采用下式公式計算：

式中，Kc——抗滑穩定系數；

F——防洪墻基礎與砂礫石基礎摩擦系數，取 f=0.45；

∑G——作用防洪墻上所有垂直力的合力，kN；

∑P——作用防洪墻上所有水平力的合力，kN。

（2）抗傾穩定計算

防洪墻的抗傾穩定采用下式公式計算：

式中，Ko——抗傾穩定系數

∑My——所有垂直合力對防洪墻的抗傾覆力矩，kN·m；

∑Mo——所有水平合力對防洪墻抗傾覆力矩，kN·m。

（3）地基應力計算

防洪墻地基應力采用下式公式計算

A——防洪墻地基底面的面積，m2；

B——防洪墻地基底面寬度，m；

其他符號意義同前。

兩種運行情況下，兩種方案防洪墻典型斷面穩定及地基應力計算成果表見表1。

由表1計算成果可以看出，擬定的兩種結構型式的防洪墻的抗滑、抗傾均滿足規范要求。

3.2 方案選取

兩種方案工程量及工程造價比較表見表2（表中僅列出主要工程量，計算長度為1m）。

由表2可知，從材料選擇上分析，衡重式防洪墻方案（方案Ⅱ）造價更低，比方案Ⅰ省209元/米，且方案Ⅱ開挖量少，占地更少，結合工程實際情況，本工程擇優選擇C15砼衡重式防洪墻方案（方案Ⅱ）。

4 防洪墻結構設計

防洪墻為衡重式C15砼結構，頂寬0.6m，墻趾寬0.8m，高 1.0m，迎水面1∶0.15，背水面從上而下坡比分別為1∶0.3、1∶0.4，平臺寬3.28m～3.04m，平臺至墻底高3.69m～3.42m，墻高8.2m～7.6m（其中新左1+122.480～1+282.040、新右 0+908.25～1+293.600墻高 8.2m，新右 2+390.310～2+649.000墻高7.6m），防洪墻下設0.10m厚的C10砼墊層。

防洪墻上設有C20鋼筋砼底梁，尺寸0.20m×0.6m（高×寬），底梁上設有0.7m鋼筋砼防浪板；墻后設有4.0m寬的泥結石公路。

防洪墻分縫距為10m，瀝青杉板嵌縫，墻身排水管采用φ50PVC管，梅花形布置，孔距2m，排距2m，設置砂卵石反濾料(200mm×600mm×600mm)。

新左1+122.480～1+282.040防洪墻基礎坐落于砂礫石層、新右0+908.25～1+293.600防洪墻基礎坐落于砂礫石及強風化炭質頁巖夾灰巖，承載力均可滿足要求。新右2+390.310～2+649.000防洪墻基礎坐落于重粉質壤土上，層厚為0.9m～3.5m，下臥弱風化灰巖。由于重粉質壤土為軟臥層，承載力只有80 kPa，不滿足要求，本次設計采取砂礫石換填法對重粉質壤土進行置換。要求填筑砂礫石最大粒徑為200mm～300mm。小于0.1mm粒徑含量應≤5%，小于5mm粒徑含量應控制在20%～30%之間。壓實后的設計干容重不小于2.1t/m3。

5 河道疏浚

本期工程治理的河道范圍為金瑞河中下游河段，每次山洪暴發，均會帶來大量的泥砂，致使河道淤堵嚴重，河床兩岸長期淤積較大，行洪斷面逐年縮小，降低了行洪能力。新建堤防后，輔以近岸河道疏浚措施，可保證興建防護設施以后的設計洪水位不高于興建防護設施前的設計洪水位，并略有降低。

本期河道疏浚范圍為河道0+510.000～7+210.000，長 6.70km，按最小底寬30m，邊坡1∶2，對河道淤泥基本清除，根據行洪要求進行對河道兩岸進行必要的土石方開挖，使滿足行洪要求。

6 結語

新田鎮防洪治理工程通過加固堤岸，清淤疏浚，將改變新田鎮險情不斷的防洪現狀，提高鎮區的抗災能力，保護區內人民生命財產安全，保障區內工農業生產和社會經濟的發展。陜西水利