淺析跨河大橋下常見堤防險情處理措施

王光榮

淺析跨河大橋下常見堤防險情處理措施

王光榮

本文以南京市雨花臺區汽渡線跨板橋河大橋下堤防2016年汛期發生滲漏、裂縫險情，汛后處理措施為例，從險情發生的原因、搶險措施、汛后消險措施方案比選，結合施工實際難度等方面論述了低跨河大橋下堤防險情處理方法，從而為類似險情處理提供實用的參考。

一、險情概述及搶險措施

板橋河是一條通江支流，位于南京市西南，全長20.21km，流經江寧區、雨花臺區，流域面積約125.9km2，按《板橋河流域水利綜合規劃》，河口處設計洪峰流量392m3/s，河口設計潮水位10.94m（長流規），入江口位于秦淮新河口上游1.5km，歷史遭遇最高水位10.72m，枯水期河床暴露，典型的季節性暴漲暴落河道。2016年7月上旬，板橋河水位迅速上漲，繞城公路汽渡線橋下堤防再次出現背水坡滲漏險情，堤身出現縱向干裂縫，情況緊急。為確保安全度汛，及時在堤防背水坡做反濾導滲，堤頂附近架設臨時值守點，備黃土500m3、編織袋1000條，木樁20根，巡查人員分組分班不間斷巡查，確保及時發現險情，搶險隊員24小時待命，最終涉險度汛。

二、設計方案比選

通過現場察看發現，繞城公路汽渡線跨板橋河大橋堤防出現的滲漏及裂縫險情，主要是由于施工時，堤身土方回填不密實，防汛匝道緊貼背水坡修建，背水坡坡比較陡，造成局部堤身斷面不足。另外，大橋梁板底部與堤頂之間凈空只有50cm左右，給后期消險處理帶來了難度。

1.設計洪水

采用河道一維非恒定流模型推算河道沿程最高設計洪水位，上邊界為流域各分區支流入流過程，下邊界遭遇河口長江潮位。以20年一遇洪水遭遇河口5年一遇最高潮位9.52m，50年一遇洪水遭遇河口長江10年一遇最高潮位9.98m，推求河道洪水位，區界以下河段按照“長流規”防洪水位10.94m和50年一遇防洪設計水位的外包線確定防洪堤防，區界以上河段按照20年一遇洪水位確定堤防。確定設計洪水位10.94米。

2.工程地質

區域地質資料顯示，工程場地在大地構造上位于揚子斷塊區下揚子斷塊內，下揚子斷塊在新構造運動期以大面積的升降運動為其主要特征，斷塊內盆地由斷陷型轉為凹陷型，第四紀以來構造運動微弱，主要表現為緩慢間歇性升降運動。本場區勘察深度內揭露的地基土層自上而下分為4層5亞層.局部分布，土質較均勻，中等透水。該層局部未揭穿，最大可見層厚9.00m。通過勘察未發現明顯影響工程穩定的不良地質現象，但軟土是本場地的不良工程地質層。通過地勘資料揭示，該段場地分布的③2淤泥質粉質粘土厚度比較大、含水量大、壓縮性高、強度低、易觸變等特點，在地震或荷載作用下易產生大的沉降、側向流變，從而導致地基失穩。

3.方案

在堤防迎水面7.9米標高處打設一道高壓旋噴防滲墻，墻厚0.3米，樁徑0.6米，間距0.52米，深度5米，標高7.9米以上采用新建鋼筋混凝土擋墻的方法擋水，擋墻頂標高11.4米。高壓噴射灌漿是高壓噴射水、氣或漿液介質沖刷切割土 ，并使漿液與土體顆粒摻砼固結形成防滲墻體。其特點為：①可灌性、可控性好；②連接可靠；③機動靈活；④適應地層廣、深度較大，可達80m左右。優點是堤防穩定、防滲有保障。造價略高，但險工段長度只有76m。如下圖。

三、滲流穩定分析

繞城公路汽渡線跨板橋河大橋堤防為均質土堤，堤基土體在汛期堤內、外水位差較大，在滲透水流作用下，會引起滲透破壞，一旦破壞嚴重會導致堤防失事。滲透變形的產生及其發展過程，與土料性質、土料顆粒級配、水流條件及防滲、排水設施等因素有關。滲透變形的類型有流土、管涌、接觸沖刷和接觸流失等4種形式。根據現場調查，板橋河堤防險情主要以管涌、流土為主。堤防滲流分析的目的有：①確定堤防浸潤線的位置，為堤防岸坡穩定分析和布置觀測設備提供依據；②確定堤身和堤基的滲透流量，以估算滲漏損失；③確定堤身和堤基滲流逸出區的滲透坡降，檢查產生滲透變形的可能性，以便采取適當的控制措施。

1.滲流計算參數

滲流計算采用北京理正軟件設計研究院編制的二維滲流分析計算程序。

依據測量資料和鉆探斷面，綜合考慮地形、地質及壩高等因素，建立滲流二維模型。根據《勘察報告》取滲透系數的平均值進行計算，堤防土層滲透系數見表1。

本次防滲處理方案采用高壓旋噴樁防滲墻，滲透系數均取1×10-6cm/s。

表1 堤防滲流計算滲透系數表

2.滲流計算結果分析

根據地勘及測量資料，迎水坡設計水位10.94m，下游無水設計斷面的地面高程為8.50m，分別計算防滲處理前、防滲處理后堤防的滲流穩定，計算結果詳見表2。

表2 堤防滲流計算結果表

經計算，處理后堤身滲流浸潤線溢出點高程降至坡腳，滲透坡降顯著降低，對于超標準洪水堤防安全運行有利。

四、結語

繞城公路汽渡線跨板橋河大橋下堤防消險工程在2017年汛前完工，汛期板橋河河口最高潮水位達到9.64米，超警戒水位1.04米，在高水位工況下，巡堤人員并未發現類似往年的滲漏等險情，運行效果良好，經受住了洪水的考驗。通過對雨花臺區汽渡線跨板橋河大橋下堤防風險處理措施分析，有以下啟示和建議：

1.道路橋梁建設單位在進行跨河橋梁下堤防恢復施工時，堤身土方回填不實，同時堤防設計斷面不足，是造成險情的重要原因，因此，洪評后的后期監督非常重要，如何確保橋梁建設單位保證橋下堤防補償施工的質量是水利部門需要關注監督的重點難點。

2.建議中小河流的跨河大橋盡量能做到路堤結合，道路標準達到防洪要求，可以達到雙贏的結果。

3.由于深層攪拌、高壓噴漿等生產工具的發展，工藝水平的提高，也給處理河流局部新發生難處理險工隱患帶來了有效方法，尤其高壓旋噴、擺噴等技術水平的提高和成本的降低是今后處理類似險情需要研究的課題。

南京市雨花臺區水務局）