临河堤新建道路挖方路基导渗设计研究_蔡绍樊.pdf

61临河堤新建道路挖方路基导渗设计研究蔡绍樊广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司广东广州510507摘 要：沿河堤新建道路，因建设需要须降低设计标高对原地面进行开挖时，常规的砂石反滤盖重进行防护的方式不适用，需要采取一定的防护或导渗措施。本文以肇庆临西江河堤的堤下路项目为例，采取了在河堤后新建道路下设反滤排水通道的措施，将河堤内的渗水，通过反滤排水通道收集并将渗水排入市政雨水通道内。通过导渗设计对保护现状河堤及新建道路路基稳定安全具有重要作用。关键词：临河堤；挖方路基；导渗；反滤排水通道DOI:10.19569/119313/tu.2023180211 引言随着我国社会经济的不断发展，水利工程的建设也逐渐发展起来，水利工程中的堤防工程，它的主要作用就是防御洪水1。则在工程建设中需注意对堤防工程进行保护，以免影响其防洪功能的发挥。河流的现状防洪能力划分为上（一般防洪）、中（重点防洪）、下（全力防洪）三级，在临河堤工程建设中，涉河工程需进行江河堤防现状防洪能力评价，保证堤防工程的安全稳定及河流防洪能力2。本文以肇庆临西江河堤的新建堤下路项目为例，对于堤下路下沉段建设范围内最低高程处进行渗流稳定分析。在防洪水位工况及骤降水位工况下，新建堤下路人行道路基挡墙墙趾处溢出点渗透比降均大于允许值，会发生渗透破坏。由于本项目堤下路路面高程较低，无法进行相关反滤盖重的措施实施，且需将现状地面进行下挖3.0m4.0m，增大了上下游水头差，增大渗透压力，经过计算分析墙趾处溢出点渗透比降不满足规范要求，因此需进行相应的防治补救措施。本文研究新建堤下路挖方路基的反滤排水保护措施方案，通过导渗处理方式，防止现状江滨堤的渗透破坏。2 河道及现状堤防概况2.1 河道基本情况西江是珠江水系的干流，发源于云南省曲靖市境内乌蒙山脉的马雄山，从源头至思贤滘长2075km，平均坡降0.0128，集水面积353120km2。干流从上至下分为南盘江、红水河、黔江、浔江和西江五个河段，即源头以下为南盘江，汇合了北盘江后称为红水河，与柳江汇合后称黔江，黔江流至广西桂平市汇合郁江后称浔江，至梧州市与桂江汇合后称西江；南盘江、红水河段为上游，黔江、浔江段为中游，西江段为下游；西江在思贤滘会北江后，折向南流，经马口峡，继续南流，经磨刀门入海。西江河段为自梧州汇合桂江后至思贤滘，流经封开县、德庆县、郁南县、高要市、肇庆市，至三水市思贤滘向左分汊与北江汇合，河段长 208km。由于西江的集雨面积大，径流丰富，洪水峰高量大，持续时间长。洪峰流量之大，在我国，仅次于长江。项目区河道岸线基本稳定，滩槽总体演变在2004年之前较为明显，表现在河床下切及阅江大桥桥位附近深泓线右摆较明显，2004年以后河床总体冲淤变化相对小些，局部地形受挖沙影响变化较大，深泓线基本稳定靠近右岸边滩侧，近年河床演变有趋缓之势。若严格控制桥区河段挖沙，维持河段现有格局，使河段尽快形成新的平衡状态，基本保持工程区河段河床的稳定。2.2 项目区域江滨提现状堤防概况现状堤段主要为旧粘性土堤基础上新建砼堤面、两侧为浆砌石挡墙，中间填砂石。旧堤堤身土为素填土，主要由黄褐色粘性土组成，来源于冲积的粘性土；但年代久远，相对较密实，旧堤土渗透系数基本满足防渗要求。景福围江滨堤段自1993年投入使用十几年来，经多年加固处理，一直保持安全平稳，2008年洪水期（外江水位 11.39m，超5年一遇水位）全堤段未见异常，为肇庆市经济社会发展发挥了重要作用。景福围江滨堤段同时还具有交通、休闲等功能，已成为城区东西走向的主干道之一。图1 现状河堤（江滨堤路）航拍图2.3 堤防现状挡土墙稳定性分析2.3.1 计算参数选取挡土墙基础为粉质粘土，地基承载力特征值为175kPa。墙底与地基土摩擦系数取 0.25。砼容重砼=25.0kN/m3；填技术探讨62筑土的容重土=18.9 kN/m3；填筑土的粘聚力c=10.0kPa；填筑土内摩擦角=20.0。2.3.2 计算理论公式（1）抗滑稳定计算公式根据水工挡土墙设计规范（SL3792007），土质地基上挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数，应按下式计算3：式中Kc挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数；f挡土墙基底面与地基之间的摩擦系数；H作用在挡土墙上全部平行于基底面的荷载（kN）；G作用在挡土墙上全部垂直水平面的荷载（kN）。（2）抗倾覆稳定安全系数计算公式挡土墙的抗倾覆稳定安全系数应按下式计算：式中K0挡土墙抗倾覆稳定安全系数；MV对挡土墙基底前趾的抗倾覆力矩（kNm）；MH对挡土墙基底前趾的倾覆力矩（kNm）。2.3.3 稳定性计算工况及结果分析计算工况为建设前正常挡水位工况，现状工况受力示意图如图2所示。图2 现状工况受力示意图稳定性计算结果如表1所示。表1 现状江滨堤挡墙稳定性计算结果通过对现状江滨堤挡墙进行稳定计算分析，现状江滨堤路挡墙抗滑稳定系数、抗倾覆稳定系数均能满足规范要求。新建堤下路须保证相邻现状江滨堤挡墙的稳定性，实施过程需采取必要的防护措施。3 新建堤下路与现状江滨堤位置关系新建堤下路挖方路基下沉段与现状江滨堤路位置关系示意图如图3所示（尺寸单位：cm）。计算工况抗滑稳定安全系数抗倾覆稳定性安全系数计算值允许值计算值允许值现状工况1.7161.33.6031.54 导渗设计方案本文主要通过在江滨堤后新建堤下路下设反滤排水通道，将江滨堤内的渗水，通过反滤排水通道收集至集水井图3 新建堤下路下沉段与现状江滨堤路位置关系示意图内，将渗水收集起来排入市政雨水通道内。导渗设计方案如图4、图5所示（尺寸单位：cm）。技术探讨63导渗方案反滤排水通道自外向内分三层，第一层为复合土工膜（防渗）；第二层为20cm厚的中粗砂；第三层为30cm厚的级配碎石。临江滨堤侧的侧面设置针刺无纺土工布(滤布)进行反滤排水，堤身渗水通过排水通道收集于碎石盲沟集水井，就近排入市政道路雨水检查井。反滤排水通道在下沉段堤下路通长布置，为便于收集堤身渗水，集水井的位置需设在堤下路最低段，设一排集水井，井间距10m。反滤排水通道平面布置横向沿堤下路路基布置，纵向沿堤下路下沉部分设置。导渗结构材料要求：（1）盲沟采用粒径540mm的碎石填充，粒径小于2.36mm的细粒含量不得大于5%。（2）土工布采用“聚乙烯短纤针刺无纺土工织物 TDC20/PE”，纵、横向拉伸强度不小于20kN/m，CBR顶破强度不小于3.5kN，纵、横向梯形撕破强度不小于0.5kN，纵、横向拉伸断裂伸长率：25%100%，等效孔径Q95：0.07mm0.3mm。（3）防渗的复合土工膜为“两布一膜”，其规格为织物质量/膜厚/织物质量=200g/1mm/200g。土工膜采用聚乙烯土工膜(M1/PE)，纵、横向拉伸强度不小于12kN/m，纵、横向拉伸断裂伸长率不小于300，纵、横向直角撕裂强度不小于40N/mm，CBR顶破强度不小于4kN，低温弯折性(-20)：无裂纹，纵、横向尺寸变化率不大于5%。5 结论（1）因临河堤新建挖方路基，通过对背水侧江滨堤采用导渗处理，将渗水安全导出从而降低渗透压力，可保护堤基土不随渗水流失而产生渗流破坏。（2）由于路基开挖深度较深，且靠近堤脚挡墙，在进行施工时应在枯水期施工，防止洪水期外江水压力过大，导致开挖基坑漏水坍塌，影响堤防稳定性。（3）导渗结构为隐蔽性工程，材料及施工质量需满足要求，以保证现状堤岸安全稳定。参考文献：1 刘红升,王伟.堤防工程的规划设计与生态保护J.城市建设理论研究(电子版),2017,25:185.2 姜辛,吴明官.江河堤防现状防洪能力评价方法研讨J.黑龙江水利科技,2020,48(06):48-53+121.3 水工挡土墙设计规范.SL3792007.中华人民共和国水利部.作者简介：蔡绍樊，硕士研究生，广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司，设计师，市政路桥设计工程师，研究方向：道路工程设计。图4 堤下路导渗设计方案剖面图图5 导渗结构反滤排水通道大样图技术探讨