某軟土堤基堤防加高工程斷面型式設計

儲錫君，侯先明，張策

（浙江省錢塘江管理局勘測設計院，浙江 杭州 310016）

1 工程背景

平陽縣水頭鎮受地形及水系等自然因素限制，同時由于防洪工程建設相對滯后，歷年每次臺風暴雨都會造成很大的經濟損失，該區域薄弱的防洪減災能力與其社會經濟發展地位不相適應，嚴重阻礙了地區經濟的發展。

本工程的建設是區域防洪安全的需要，是促進區域經濟發展的需要，是防洪規劃工程的具體落實。工程的主要任務是防洪，使鰲江干流水頭段防洪工程形成閉合，提升水頭鎮區域防洪能力，促進當地經濟社會和城鎮的可持續發展。主要工程內容為大灣至顯橋水閘新建堤防總長度955.4 m。工程等別屬ⅠV 等，水頭段防洪標準為20 年一遇。

本工程地勘成果顯示，工程沿線除表層雜填土、深層巖層外，下部土層主要為淤泥夾砂和淤泥土等軟土，壓縮性高，強度較低，性質較差。軟土具有高壓縮性，在荷載作用下，軟土層易產生沉降變形。同時軟土抗剪強度低，靈敏度較高，當軟土受到擾動（比如施工機械振動、地震等）后，軟土的原狀結構就會遭到破壞，其抗剪強度將大大降低。在構筑物受到外側高潮海水產生的較高水平推力時，易引起構筑物滑動破壞[1]。

現狀地面高程約為5.00 m（1985 國家高程基準，下同），同時根據水文模型計算，工程沿線20 年一遇設計洪水位約為10.00 m，并考慮安全超高和波浪爬高等，設計堤頂高程取為10.40 m。堤防整體抬高5.40 m，抬升高度大。

基于此，如何在現有較差的軟土堤基上極大抬升堤防高度，同時保證堤防穩定運行、減少工程占地和后續沉降，結合工程實際情況選擇合適的斷面結構型式是工程的重中之重，也是難點所在。本次方案結合本標準堤現狀堤防結構及周邊類似已建工程，根據堤段所在的地理位置、筑堤材料等因素，結合上下游、交叉建筑物布置，進行多方案的比較分析。

2 斷面結構型式比選

2.1 A 型輕型空箱型式

本方案采用輕型空箱式結構，堤防結構型式采用C30 鋼筋砼輕型空箱結構，頂高程為9.70 m，臨河側設擋浪墻兼作欄桿，其擋水高程為10.40 m，滿足20 年一遇洪水標準。堤頂道路寬3.80 m，厚30 cm，路面坡度為2%向內側傾斜，以利于堤頂路面排水。空箱結構底板厚50 cm，基礎采用C30Φ80 cm 鉆孔灌注樁進行處理，共布置2 排，臨水側灌注樁間距1.0 m，背水側樁距4.0 m。為了防止空箱式底板與地基土間發生脫空，在空箱底板處設塑鋼板樁防滲，塑鋼板樁長6 m，以延長滲徑。為了增加空箱結構自重，以利抗浮，減少工程棄渣，在空箱內回填土方。考慮到后續工程會對帶溪進行清淤，為了防止清淤對本堤防工程的影響，在堤防外側打設Φ80 cm 水泥攪拌樁，間距0.9 m，對堤防外側灘地進行預加固。

空箱式堤防內側布置一條寬4.00 m 的瀝青防汛道路，路面頂高程為8.50 m，背坡采用1∶3 坡度與現狀地面進行銜接，坡腳設置干砌塊石擋墻，外設磚砌排水溝。在巡查道路與空箱式擋墻間設置植喬灌木混合的景觀綠化帶，寬1.50 m。A 型輕型空箱型式的結構型式如圖1 所示。

圖1 A 型輕型空箱型式

2.2 B 型輕型空箱+組合式移動防洪墻型式

為了降低堤防的高度，提升區域的景觀效果，在A 型結構基礎上，降低空箱結構的頂高程，堤防自身按5 年一遇防洪標準設計，汛期在堤防上部加裝移動防洪墻，墻頂高程達到20 年一遇防洪標準。移動防洪墻是一種可拆卸、可移動的防洪墻體，主要由擋水板、立柱、壓緊裝置及預埋件等部分組成[2]，具有方便、快捷、安全系數高等特點。其工作原理為：當遭遇洪水時，可通過在立柱的卡槽中快速疊加擋水板以滿足擋水需求；當無洪澇災害時期，可將各部件拆卸并做好標記放置指定倉庫，以備下次使用[3]。

降低后的空箱結構頂高程為8.80 m，路面寬度3.80 m，厚30 cm，空箱結構頂面預埋移動防洪墻的埋件，在汛期防洪期間安裝上移動防洪墻，墻高1.60 m。基礎處理及防汛道路的設置等同A 型輕型空箱型式。B 型輕型空箱+組合式移動防洪墻型式如圖2 所示。

圖2 B 型輕型空箱+組合式移動防洪墻型式

2.3 C 型立墻結構型式

堤防結構型式采用C30 鋼筋砼立墻結構，墻頂高程為10.40 m，滿足20 年一遇洪水標準。在防洪墻外側和墻頂設置景觀綠化，以減少圬工結構的硬度。

基礎處理及防汛道路的設置等同A 型輕型空箱型式。C 型立墻結構型式如圖3 所示。

圖3 C 型立墻結構型式

2.4 D 型復合式土石堤型式

復合式土石堤型堤身采用土堤結構，堤頂凈寬5.00 m，堤頂高程為10.40 m，堤頂路面為C30 砼結構。河道側上級邊坡坡比1∶3，采用C25 砼梁格+植草護坡，坡腳5.0 m 高程處設3.0 m 寬平臺，鋪透水磚步行道，平臺臨水側設置漿砌塊石重力式擋墻。基礎采用灌注樁加固處理，外側設預制樁+干砌塊石防沖護底。

背水坡采用三維土工網植草護坡，坡度為1∶2.5。坡腳設C30 砼大方腳。D 型復合式土石堤型式如圖4所示。

2.5 各方案比較

對上述4 種堤防加高斷面結構型式進行技術經濟比選，具體如表1 所示。

通過對上述4 個方案的優缺點進行比較得出，雖然A 型輕型空箱型式在投資造價上價格較高，但在施工速度、政策處理、自身穩定、后期運行維護等方面均具有一定的優勢，因此推薦采用A 型輕型空箱型式設計。

3 結束語

堤防加高斷面結構型式的選擇，直接影響防洪安全、工程造價、施工難度、后期運維等，選擇合適的斷面結構型式能夠使工程發揮最大的功能效益。本工程目前已經完工且已取得較好的效果，可為后續軟土堤基上的堤防加高工程提供思路和參考。