堤防交叉建筑物對堤防安全的影響及相應對策

羅 倫

(廣東水科院勘測設計院，廣東 廣州 510635)

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·水利工程·

堤防交叉建筑物對堤防安全的影響及相應對策

羅 倫

(廣東水科院勘測設計院，廣東 廣州 510635)

分析了堤防與公共設施交叉建筑物對堤防的安全性影響，并以潮州公路大橋B匝道對南堤的影響為例，從防汛安全、地基承載力、防滲設計等方面，提出了具體的應對措施，以保障堤防的安全運行。

堤防，建筑物，防滲設計，匝道

1 概述

社會經濟發展進入新常態，一些基礎設施建設受限于規劃及本身結構的布置，公路與鐵路橋梁在堤防結構范圍內交叉的數量也越來越多，容易產生以下現象：

1)交叉建筑物與堤頂凈空不夠，影響堤防工程的達標加固以及管理通行需求。如某鐵路大橋下[1]，現有堤頂高程為11.4 m，與鐵路大橋梁底僅差0.4 m左右，已達到百年一遇的建設標準。在歷次加固維修中，每次都報請鐵路主管部門審批，浪費很多時間和精力。其左岸與鐵路大橋交叉處，堤頂高程為11.6 m，鐵路路面在堤頂高程以下1.0 m左右，每年都成為防汛的薄弱點。

2)交叉建筑物的振動會對堤防堤坡穩定產生影響。列車行駛過程中產生的巨大振動能量可能會造成附近的場地產生輕微的下沉和隆起[2]，同時振動波向外傳播，對周圍的地基和建筑物產生振動和噪聲等影響，如處理不當，還會在附近區域產生砂土液化現象。黑龍江某鐵路橋改造工程[3]，由于車激振動的存在，堤防邊坡的安全系數出現了明顯的下滑。

3)有些跨堤建筑物直接布置在堤身設計斷面內，產生接觸滲漏通道，對于堤防的穩定和防滲都不利。如某涵閘工程[4]引發與土堤的接觸面滲漏，接頭伸縮縫止水失效而漏水，穿堤涵閘背水坡漏水，以及穿堤涵閘地基滲漏等現象。

如何在保障這些堤防交叉建筑物正常使用的同時，又將其對堤防安全的影響控制在一定范圍內，就成為很重要的課題。本文以潮州公路大橋B匝道對南堤安全的影響為實例，分析公路橋對堤防結構防洪安全的影響因素，提出相應的應對措施及補救措施設計方案，可供類似工程參考。

2 堤防與公共設施交叉建筑物對堤防的安全影響

堤防與公共設施交叉建筑物與堤頂之間的凈空高度不夠時，會阻礙遠期堤防的達標加固的施行以及抗洪搶險車輛的通行，對堤防的交通，通訊搶險，管理維修等方面產生不便。

一部分堤防與公共設施交叉建筑物，如橋梁，渡槽，管道等其支墩布置于堤身設計斷面以內時，會削弱原有天然地基的強度，增大地基應力，產生堤身沉降。地基應力大于地基承載力時還會發生土體剪切破壞，影響堤防安全。

當各類公共設施建筑物與堤防產生交叉時，交叉建筑物也成為堤防的一部分，此時堤防斷面發生變化，同時車激振動以及管道內的水流壓力脈動也會對堤防產生影響，甚至產生砂土液化，穩定安全系數也相應改變，此時需重新核算堤防的穩定性。

除此之外，堤防與公共設施交叉建筑物會削弱原有天然地基的強度和防滲功能，形成滲流通道，產生滲透破壞，影響堤防安全。

3 一般對策

與堤防交叉的各類公共設施交叉建筑物、構建物，一般需全面考察對堤防防汛，地基承載力，滲流結構安全方面的影響，必要時采取相應補救措施，不得影響堤防的管理運用和防汛安全。

GB 50286—2013堤防工程設計規范規定[5]：為了堤防的穩定和防洪安全運用，并且不影響堤防的加固和擴建，跨堤建筑物、構筑物的支墩應布置在堤身設計斷面之外。當需要布置在堤身背水坡時，必須滿足堤身設計抗滑和滲流穩定的要求，跨堤建筑物與堤頂交通、防汛搶險、管理維修等方面的要求。互通立交橋梁均有橋墩布置于堤身設計斷面內，對堤防的滲流和安全穩定將產生不利影響，必須采取有效的工程措施處理。因施工造成對堤防的破壞要及時按規劃設計斷面修復，尤其要做好橋墩與堤防接觸的防滲處理，保證堤防的防滲與穩定。工程建設施工應盡量遠離堤防建筑物[6]。

4 工程實例

南堤為保護潮汕兩市的重要堤防，工程等級為2級，近期設計防洪標準為50年一遇，遠期防洪標準為100年一遇，目前已達近期設計防洪標準。橋址處的堤頂寬度為7 m，堤頂高程為15.75 m(珠基)，內外坡坡比均為1∶2.0。

潮州大橋B匝道與南堤平交，三個匝道墩落在南堤堤身上，結構為擋土墻內大面積填土，上部結構荷載較大。潮州大橋設計荷載為公路Ⅰ級，屬于抗震設計要考慮的建筑物范疇。

以下通過考慮防汛安全、地基承載力、結構穩定以及堤基防滲等方面來進行安全核算，并提出相應補救措施。

4.1 防汛安全

主橋跨越南堤時，堤頂與大橋梁底的凈空也只有2.5 m，不滿足防汛搶險的通行要求，但是背水側現已有上下堤路，可以維持南堤被B匝道封堵段的防汛道路格局，以限高、限車型措施保證該堤段的管理和搶險作業需要。

4.2 地基承載力復核

依據SL 379—2007水工擋土墻設計規范，在各種計算情況下，擋土墻平均基底應力不大于地基允許承載力，最大基底應力不大于地基允許承載力的1.2倍。

南堤迎水側匝道填土最高位置處代表斷面計算簡圖如圖1所示。

經計算，墻趾處基底應力最大。地基承載力滿足要求，不需進行地基處理。

4.3 結構安全復核

再利用SLOPE/W邊坡安全系數的計算方法選用摩根斯坦—普萊斯法，最危險滑動面搜索時給定剪入口和剪出口。計算結果表明，在振動條件下堤身穩定均滿足要求。

4.4 堤基防滲設計

南堤B匝道三橋墩壓蓋堤身，會形成接觸面滲漏，對南堤的防滲產生影響。

采用高壓擺噴處理南堤B匝道三橋墩壓蓋堤身的防滲問題。高壓擺噴軸線長92.62 m，與橋墩間距為2 m，兩側角度分別為134°和136°，高噴墻孔距1.6 m，擺噴角度為20°，與軸線之間的角度為10°，底部深入不透水層2 m，設計墻厚大于15 cm，設計滲透系數小于(1～10)×10-6m/s(如圖2，圖3所示)。

在高壓擺噴防滲墻施工結束后，需平鋪20 cm厚粗砂進行養護，再進行灌漿效果檢查。灌漿完成后，在灌漿范圍內布置檢查孔，壩身部分每5 m一段進行注水試驗，其滲透系數需小于(1～10)×10-6m/s，發現滲水部分應該進行補灌，確保堤基防滲效果。

5 結語

由以上潮州大橋B匝道與南堤發生交叉的案例可以得到以下兩點結論：

1)堤防與公共設施交叉建筑物的建設需做好設計規劃，在規劃的時候需經過詳細論證，嚴格按照相關規范來進行管理，與堤防交叉的各類公共設施建筑物、構建物，宜選用跨越的形式，需要穿堤的建筑物、構建物，應合理規劃，并應減少其數量。

2)當堤防與公共設施交叉建筑物對堤防之間互相的影響無法避免時，應詳細考慮方案對于堤防工程的影響，采取合理的補救措施，確保堤防與公共設施交叉建筑物對堤防的安全影響降至最小。

堤防與公共設施交叉建筑物與堤防都是關乎民生的重要工程，在建設過程中需多部門協調，做好堤防與公共設施交叉建筑物與堤防的協調統一。

[1] 丁啟峰.淺談堤防工程與交叉建筑[J].科技咨詢導報,2008(21)：361-363.

[2] 馮福洋.鐵路列車跨越河流時橋梁基礎振動對堤防的影響研究[D].北京:北京交通大學碩士學位論文，2011.

[3] 黃如卉,馬玉民,梁東業，等.鐵路橋車激振動對堤防穩定性影響研究[J].東北水利水電，2013(12)：65-66.

[4] 張儒生，寇相軍，李獻珍.穿堤涵閘滲透破壞及其防治[J].黑龍江水專學報，2000，27(2)：1-2.

[5] GB 50286—2013，堤防工程設計規范[S].

[6] 張玉成,楊光華,姚 捷，等.鐵路列車振動荷載對臨近電排站及堤圍的影響分析[J].廣東水利水電，2009，10(10)：12-17.

Impact on the safety of dikes and corresponding countermeasures of cross buildings formed by public facilities

Luo Lun

(GuangdongSurveyandDesignInstituteofWaterResourcesandHydropower,Guangzhou510635,China)

This paper analyzed the safety influence of embankment and public facilities crossing buildings, and taking the influence of Chaozhou highway bridge B ramp to south embankment for example, from the flood control safety, foundation bearing capacity, seepage control design and other aspects, proposed specific measures, to guarantee the safe operation of embankment.

embankment, building, seepage control design, ramp

1009-6825(2016)22-0207-02

2016-05-23

羅 倫(1988- )，男，碩士，助理工程師

TV871

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