城区堤防险情成因及除险加固工艺研究.pdf

云南水力发电YUNNAN WATER POWER285第 39 卷第 8 期0 引言为改善某城区堤防两岸的投资和生活环境，对城区堤防进行综合整治，达到排涝标准的同时满足生态环境和景观绿化要求。整治用地范围以规划城区堤防控制线为准，结合现状河道堤岸情况进行布置，规划城区堤防岸线内为城区堤防水域，宽 17 25 m（局部节点处 70 77 m）；岸线与控制线间为堤岸挡墙、堤顶路及绿化景观建设用地，宽度为 15 m。桩号 K1+100 1+605 段由于淤泥层承载力及抗滑参数很低，且厚度大，原砌石堤岸多次滑动，因此，该段采用生态缓坡复式堤岸作为推荐断面型式，相对经济合理，且生态、景观、调蓄功能均好1。堤岸建设控制在城区堤防控制线内，城区堤防规划岸线位于迎水侧植草护坡设计洪水位标高处。1 堤防及河道整治建筑物的选择1.1 现有护岸整治段现有护岸以浆砌石为主，岸线参差不城区堤防险情成因及除险加固工艺研究肖卒平（韶关市第一建筑工程有限公司，广东 韶关 512000）摘要：以某城区堤防整治工程为例，对桩号 K0+000 1+100 段采用现状旧堤加固利用方案，通过在旧堤脚抛石护脚压重，结合部分堤岸段进行补砌，适当降低堤顶高程（相当于减小了堤顶荷载）等措施，确保堤岸的安全性。为改善旧堤利用段外立面的景观问题，设置堤顶花槽，种植垂生植物，对砌石外立面进行勾缝处理。处理后，土体加固后堤岸整体稳定安全系数满足规范要求。关键词：城区堤防；险情成因；除险加固；工艺研究中图分类号：TV871.3文献标识码：A文章编号：1006-3951(2023)08-0285-05DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2023.08.069Research on the Causes of Dangerous Embankment Situations in Urban Areas andTechniques for Risk Removal and ReinforcementXIAO Zu-ping(Shaoguan NO.1 Construction Engineering Co.,Ltd,Shaoguan 512000,China)Abstract:Taking the embankment renovation project in a certain urban area as an example,the current old embankment reinforcement and utilization plan is adopted for the section with stake numbers K0+0001+100.By using measures such as throwing stones at the foot of the old embankment to protect the weight of the foot,combining with partial embankment sections for reinforcement,and appropriately reducing the elevation of the embankment top(equivalent to reducing the load on the embankment top),the safety of the embankment is ensured.To improve the landscape of the outer facade of the old embankment,flower grooves were set up at the top of the embankment,vertical plants were planted,and the stone masonry outer facade was pointed.After treatment,the overall stability Factor of safety of the embankment after soil reinforcement meets the specification requirements.Key words:urban embankment;cause of danger;risk removal and reinforcement;urban-rural integration;process research收稿日期：2023-02-23作者简介：肖卒平（1990-），男，湖北黄冈人，工程师，主要从事堤防加固工作。*286云南水力发电2023 年第 8 期齐，河堤老化失修，防洪标准较低。部分堤段堤脚受到侵蚀，甚至多次出现过滑塌现象，且有建筑直接建在河岸上，对行洪排涝和景观造成不良影响。旧堤沿线有停车场及穿堤排水管涵等。1.2 整治岸线布置考虑到城区堤防两岸有建筑及农田果木等，有的建筑物为临河、甚至占河而建，且根据业主及周边村民要求优先保护果树，因此给城区堤防整治工程的拆迁、施工带来较大难度。根据现有岸线的情况和规划、现有河宽和水文水利计算的成果，确定整治岸线布置的基本原则：整治岸线布置的原则为在不影响防洪排涝的前提下，现有河岸线能利用的尽量利用，力求结合实际地形地物，因地制宜地进行岸线布置，保持河道的自然弯曲，河道断面及护坡宽度等尽量做到收放有致，不必强求平行等宽，使整治后的城区堤防能成为 1 条更自然、生态的水道2。堤岸平面布置的主要内容有：城区堤防中心线、城区堤防宽度、河岸线、堤顶内边线。城区堤防中心线一般沿现有河道中心线布置，结合城区堤防用地选址、开挖放坡限制等情况适当调整。城区堤防宽度（B）以满足该桩号处行洪能力为前提，新建堤岸段设计河宽一般为 7 11 m，旧砌石挡墙加固段为原城区堤防宽度（1218 m）。1.3 堤型选择根据城区堤防的实际情况，整治工程的堤防型式尽量采用复式断面。这种型式的断面堤岸结表 2 挡墙结构比选表挡墙型式优点缺点K0+000 K1+100 段推荐方案现状砌石挡墙堤脚压石+降低堤顶平台高（部分河段补砌仰斜式挡墙）利用了旧砌石挡墙的挡土结构，避免了大开挖，可满足保留右岸果木的要求，施工简单，经济性好对桩号 K0+000 K1+100 段适用性好 岸线布置完全依现状堤线K1+100 K1+650 段推荐方案卸荷缓坡堤岸对现状位移砌石挡墙由 2.0m 左右削顶卸荷至 0.2m，设置 1.7m 挺水植物平台，再以缓坡上升至堤顶高程本段地质条件很差，本方案利用了现状旧砌石挡墙的护脚结构，卸荷及设置抗滑搅拌桩后满足安全稳定要求，工程费用经济，生态美观 缓坡占地较宽比选方案（一）现状砌石挡墙 1 1 削坡 利用了旧砌石挡墙的挡土结构，避免了大开挖，施工简单，经济性好削坡获得的块石可用于堤岸压脚 削坡增加了占地面积，部分果木难以保住，坡率较尴尬，即无直立式挡墙的临水而立的感觉，又无生态缓坡之感比选方案（二）新建直立式挡墙 直立式挡墙堤岸占地小；格宾笼透水透气，可创造小型动植物栖息空间，增加生态多样性 对原护岸结构未有效利用，开挖量大，扰动大，投资大构亲水性、生态性强；结构重量轻，堤身基底应力小，减少基础处理费用和回填工程量3。堤顶与下一级平台之间采用斜坡连接，用作绿化带，在增大了绿化范围的同时又能与道路的绿化和周围环境有机地结合，具有适应城市居民休闲生活的需要和人们对水环境的心理要求等优点，堤型断面比选见表 1。表 1 堤型断面比选表堤型优点缺点复式（适用于用地宽度大地堤段）1.亲水、景观、生态效果好2.减少回填量，结构重量轻，堤身基底应力小，基础处理难度小占地宽度大直立式占地宽度小1.回填量大，结构重量大，挡墙基底应力大，增加基础处理难度2.亲水、景观、生态效果较差综上所述，在用地条件许可的情况下，优先采用复式断面。对有果木需要保护而无法开挖的堤段，拟采用旧砌石挡墙加固方案，堤线后划分出堤顶果木带及沿河路两级平台4。1.4 堤岸断面对断面所采用的堤岸断面的比选见表 2。比选方案图见图 1、图 2。通 过 综 合 技 术 经 济 比 较：对 桩 号K0+000K1+100 段，右岸果木需加保留，因此推荐采用现状砌石挡墙格架植生护面方案，可利用旧砌石挡墙的挡墙结构，避免大开挖，施工简单，造价经济，但需通过堤岸脚抛石，以增加堤岸整肖卒平 城区堤防险情成因及除险加固工艺研究287体稳定性5；对桩号 K1+100K1+650 段，由于地质条件较差，原挡墙已多次滑塌，光靠压脚、削挡墙坡，沿不能满足规范安全要求，因此，需大幅度卸荷，通过拆除现状砌石挡墙顶，结合挺水植物带卸荷平台，绿化缓坡的方式，达到安全稳定性的要求，同时兼顾生态性，以此断面作为推荐方案。比选方案：现状砌石挡墙 1 1 削坡及新建直立式挡墙方案仅作为比选方案，不加推荐。2 堤岸断面设计结合各里程段堤岸现状、红线宽度等情况因地制宜地进行水利堤岸设计。根据城区堤防堤岸现状分别采用旧砌石挡墙加固方案及旧砌石顶卸荷复式断面方案。2.1 旧砌石挡墙加固利用方案旧砌石挡墙加固利用方案（适用于桩号0+000 1+100 段，长度 1100 m），旧砌石挡墙利用段现状浆砌石挡墙外立面不规整，存在较多缝隙，为达到整治效果，提高堤岸的安全性和景观性，拟对利用段旧砌石挡墙进行加固装饰。考虑在桩号 K0+000 1+100 段土质堤岸已形成多年，土层达到一定程度固结，未见大规模滑塌现象，但旧砌石挡墙外立面不平整，存在较多裂隙，在不利条件下，挡墙结构及稳定性存在一定安全隐患，而挖除重建堤岸则存在施工影响范围大、投资大的问题。因此，建议采用对现有挡墙进行加固的方案6。通过在堤岸脚抛石护脚、格架护面等措施，提高挡墙稳定性，确保满足规范安全系数基本要求；同时为改善钢筋混凝土护面立面效果，在护面格架中填土，种植植物，绿化、美化岸墙。该方案在堤脚设置 1.5 m 宽抛石压脚带，抛石面顶高程为 0.5 m，抛石厚 800 mm，石间塞土，种植挺水植物，原浆砌石挡墙外侧设置 200 mm 厚?图 1 比选方案（一）现状砌石挡墙 1 1 削坡断面图?图 2 比选方案（二）新建直立式挡墙断面图288云南水力发电2023 年第 8 期C25 钢筋混凝土格架护面层，格架中填土植生。在原浆砌石挡墙堤岸顶设置嵌入式花槽，保留堤顶果木。城区堤防左侧堤顶设置 1.5 m 宽的果木保护带，根据实际地形变化，在堤顶后设置约 3 m宽人行道（满足规范不宜小于 3 m 的要求），人行道标高 1.8 m，与堤顶间采用 1 1.5 植草护坡连接。对临近排灌渠靠堤岸一侧，采用密排预制150 mm150 mm 小方桩护脚，桩长 L=3 m。城区堤防右侧地形普遍比左侧地形高，且地形变化不大，因此直接在堤顶花槽后方设置 3 m 宽人行道。沿现有堤线，间隔一定距离（约 100 m）设置亲水平台，平台宽 5 m，采用 150mm150mm 预制混凝土方桩支撑，方桩两排布置，桩长 L=7 m，排距 0.7 m，纵向桩间距 0.8 m。旧砌石挡墙加固利用方案的优点在于：不拆除旧砌石挡墙堤岸，无需新建堤岸，因而可以保护两岸果木；但需对原堤岸挡墙进行安全性评估，且堤线布置受既有岸线限制，难以完全按照规划堤线布置。除现有砌石堤岸挡墙外，沿堤岸顶的果木，对堤岸断面设计的影响也很大。四号河段沿线现状有较多果木（特别是桩号 K0+000 1+100 段），树径多在 20 30 cm，区政府及当地村委要求“尽量保护果木，减少砍伐”。考虑到果木已种植多年（约 20 30 a），其根系对旧堤利用段有一定加固作用，且果木较大，移植难以成活，但如对果木大规模砍伐会增加工程实施阻力，且砍伐果木，重新种植景观植物亦不符合生态环保、经济节约的理念，因此，整治工程方案在条件许可的河段，特别是旧堤利用段，对原有果木尽量加以保留、保护，局部根据景观需要加以补种。2.2 生态缓坡堤岸复式断面生 态 缓 坡 堤 岸 复 式 断 面（适 用 于 桩 号1+100 1+200、1+450 1+650 段，长度300 m），由于淤泥及淤泥质土层较厚，工程地质条件差，原有堤岸已经出现多次滑动，存在安全隐患，因此需拆除原旧砌石挡墙卸荷，提高堤岸的安全性。堤脚后为标高 0.2 m，1.7 m 宽植物带；堤顶路标高 2.5 m（侧石顶高程），宽 3 m，通过4 m 宽 1 2 坡率植草护坡与挺水植物带相衔接；堤顶路后采用11.5植草护坡放坡至原地面标高。搅拌桩设置说明：根据城区堤防整治经验及工程验算，存在淤泥质软土层的堤岸，在堤身填筑后，其整体抗滑稳定安全系数达不到规范要求，需针对验算的滑动面、工程地质、堤岸断面实际情况采取抗滑动措施，该河段拟采用在韶关城区堤防整治中应用较多的的搅拌桩措施，提高土堤整体抗滑稳定安全系数至规范要求以上。根据验算情况，需采用双排搅拌桩方能满足要求。搅拌桩土堤坡面下土体，对桩身搅动扰动的土体进行加固固化，而桩身外的淤泥及淤泥质土基本未受扰动，虽然原状土抗剪切强度较低，但对呈接近连续的搅拌桩加固土体向窄河床方向的移动趋势可以起到有效的限制作用，使得搅拌桩发挥抗滑动性能，从而提高新填筑路土堤的整体稳定安全系数。采用上述措施后，经计算，卸荷结合平台放坡堤岸断面的整体稳定性较好，圆弧滑动安全系数大于 1.2，堤岸安全。该堤岸的优点是：由于采用植草护坡形式，从而减少了堤荷载，结合原砌石护脚，既提高了堤岸的安全性，又经济美观；新建岸线平顺；复式断面形式亲水性、生态性较好。本方案的不足之处在于，受拆除旧砌石堤顶影响，需迁移部分堤顶果木。3 设计计算3.1 旧堤岸利用段即桩号 K0+040 1+100 段，本段地质条件相对较好，但现有旧砌石堤岸存在一定安全隐患，需加固，加固方案为在旧砌石挡墙堤岸外做抛石护脚，并采用 C25 钢筋混凝土护面。设计计算项目主要为：挡墙抗滑、抗倾、整体稳定。挡土墙的断面型式：砌石挡墙+护脚，挡土墙高为 3.2 m（挡墙底-0.5 m 至挡墙顶 2.7 m）。挡土墙验算采用理正挡土墙进行验算：挡土墙沿地基面的抗滑稳定、抗倾覆验算7。计算工况及设计采用的基本参数如下。1）计算工况及岩土参数：施工期：水位-0.5 m（采用直接快剪指标）；运行期：水位 0.80 m（采用固结不排水剪切指标）；水位肖卒平 城区堤防险情成因及除险加固工艺研究289降落期：取挡墙内外水位差 1 m。2）根据堤防工程设计规范要求，挡土墙的抗滑、抗倾、稳定安全系数不应小于以下数值：挡土墙正常运用条件的抗滑安全系数 1.20，抗倾覆安全系数 1.45。3）挡土墙非常运用条件的抗滑安全系数 1.05，抗倾覆安全系数 1.35。4）堤岸正常运用条件整体抗滑稳定安全系数1.15（非常运用条件下则为 1.05）。计算结果见表 3。表 3 验算结果表工况施工期运行期水位降落期备注滑移验算1.451.621.27满足要求倾覆稳定性1.611.871.43满足要求整体稳定1.251.261.17满足要求经验算，挡墙抗滑、抗倾、整体稳定安全系数均满足规范要求。3.2 生态缓坡复式堤岸段即桩号K1+1001+600段，本段地质条件差，存在深厚淤泥层，原砌石挡墙堤岸出现多次滑坡，仍难以稳定，因此，采用旧砌石护脚放坡方案，根据堤岸破坏特征，对整体安全滑动进行验算8。搅拌桩设置说明：根据城区堤防整治经验及本工程验算，存在淤泥质软土层的堤岸，在堤身填筑后，其整体抗滑稳定安全系数达不到规范要求，需针对验算的滑动面、工程地质、堤岸断面实际情况采取抗滑动措施，该河段拟采用在韶关城区堤防整治中应用较多的的搅拌桩措施，提高土堤整体抗滑稳定安全系数至规范要求以上。根据验算情况，需采用双排搅拌桩方能满足要求9。验算结果见表 4。表 4 验算结果表工况施工期运行期水位降落期备注整体稳定1.151.171.16满足要求4 结束语通过在旧堤脚抛石护脚压重，结合部分堤岸段进行补砌，适当降低堤顶高程（相当于减小了堤顶荷载）等措施，提高和确保堤岸的安全性，经验算加固后堤岸可满足安全要求，因此，该段的整治岸线布置为结合规划岸线利用现有岸线，所有堤岸设施均以不超出城区堤防控制线为原则。此外，为改善旧堤利用段外立面的景观问题，除设置堤顶花槽，种植垂生植物外，需对砌石外立面进行勾缝处理。处理后，经验算，土体加固后堤岸整体稳定安全系数满足规范要求。参考文献：1张世华，曾江波，王振.深圳地区既有挡墙加固设计方法与应用J.土工基础，2020，34（4）:391-395.2戚玉亮，王光谱.锚杆格构梁+土钉植草+钢管桩挡墙的组合支护方法在某半岩半土高边坡加固中的应用研究J.韶关建筑，2017，45（5）:15-18.3 佘清荣.重力式挡墙组合加固方法应用 J.福建建筑，2010,（2）:97-99.4 张士平，师昀巍，罗先启.堤防裂缝成因及加固方案优化研究 J.结构工程师，2021，37（6）:208-214.5 陈海红，季凯.中小河道整治工程地质勘察的现状和发展探讨 J.珠江水运，2012，12（9）:179-181.6李广诚，司富安，白晓民，等.中国堤防工程地质M.北京:中国水利水电出版社，2005.7陈斌.广州市中小型堤防除险加固设计中存在的主要问题J.广东水利水电，2010,（7）:57-59.8陈利，王志宏.河涌整治工程地质问题分析及软基处理对策J.资源环境与工程，2017，31（4）:463-465.9雍刚.基于稳定性分析的广东梅江河堤防除险加固设计研究J.云南水力发电，2022，38（8）:141-145.