柔性挡土墙在地震区的应用

2011-08-13李兴华李峙松

黑龙江水利科技 2011年4期

关键词：堤身河堤挡土墙

李兴华，李峙松

(1.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨1500080;2.东莞市水利勘测设计院有限公司，广东东莞523000)

1 引言

2008年5月12日四川省阿坝州汶川县发生里氏8.0级特大地震，地震造成映秀镇堤防出现垮塌、裂缝、滑坡、沉陷等多种险情，严重影响防洪安全。

本次设计柔性挡土墙应用于堤防工程，工程河段位于岷江上游右岸一级支流渔子溪河段，由于部分河段岩石节理、裂隙发育，侵蚀较为严重，透水性强，两岸松散堆积物较多，滑坡及泥石流时有发生，成为本流域河流泥沙的主要来源。

2 工程概况

工程所在地映秀镇位于四川盆地西北侧，紫坪铺水利枢纽的尾部，在区域构造部位上处于北东向龙门山构造带的中南段内;映秀镇位于北川～映秀断裂的下盘。根据国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会于2008年6月11日批准，GB18306－2001《中国地震动参数区划图》国家标准第1号修改单，以及《四川、甘肃、陕西部分地区地震动峰值加速度区划图》(1∶100万)，工区地震动峰值加速度为0.20 g，反映谱周期0.35 s，对应地震基本烈度为Ⅷ度，场地构造稳定性属稳定性差区，根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073－1997)规定，本工程抗震设防烈度为Ⅷ度。

图1 渔子溪河俯视图

拟建河堤沿渔子溪河东西两岸分布，渔子溪河总体由南西向北东流出，并汇入岷江河。

堤防总长2.7 km，左岸堤长1.36 km，右岸堤长1.34 km。堤防设计标准为20 a一遇标准，为4级堤防，堤防采用均质土堤，堤身采用嵌块与土工格栅反包土工袋相结合的全柔性封闭结构。设计堤顶宽4.0 m，迎水坡基本垂直，与水平面成78°角，背水侧基本与地面相平。

河堤区地貌上为岷江一级阶地。地层岩性主要由第四系冲洪积层卵砾石土组成。两岸均已修建河堤，高度为8～10 m，分为二级台阶，河堤坡度约为75°。地震时两岸河堤大部分有开裂现象，现有河堤稳定性较差。

3 工程设计难点

工程设计的难点是本地区为四川汶川大地震的震中，地震基本烈度为8度，场地抗震设防烈度为8度，在设计中要特别注意工程的抗震性能。并且由于渔子溪河坡降较陡，在1 km长的河道中，水面降落能达到20 m的高差，使洪水期的流速接近6 m/s，在设计中要充分考虑河道中推移质在高速水流中对堤防的破坏。

新建堤防由堤脚、堤身、景观护坡3部分组成，堤身采用加筋土挡墙结构。

堤脚的最下部分是1 m高的混凝土斜坡，可以让沿河底滚动的石块远离堤防;堤脚上部为1 m高2 m厚的混凝土防撞墙，可以抵抗直径1 m的大石撞击(由于大石块一般会沿河底滚动，距离河底2 m以上的部位不会有大的石块)。

4 堤身设计结构与效果

堤身设计中采用的是自嵌式挡土墙与土工栅格反包土工袋相结合结构。临水侧采用自嵌式挡土墙，堤身临土侧采用土工栅格反包土工袋的全柔性封闭结构，自嵌式挡土墙与土工栅格反包土工袋之间用碎石充填以增加挡土墙柔性。土工格栅层距45 cm。

在设计中采用土工栅格反包土工袋的全柔性封闭结构来承受土压力及地震力，避免较高挡土高度时自嵌式挡土块这种硬性结构对土工栅格由于受力不均产生局部破坏，利用外衬自嵌式挡土块抵御洪水冲刷及外部恶劣环境如锐物切割、紫外线、火灾等对土工格栅的破坏。外立面采用自嵌式挡土墙，挡墙外形美观、颜色丰富、施工便捷。最主要的是土工栅格反包土工袋全柔性结构，使本堤防具有较好的抗震性能，能充分发挥其“以柔克刚”的特性，具有型式新颖、施工方便快速、节约工程造价、具有适应基础变形能力强、抗震性能好的特点，特别是其强度高、变形小、耐久性好等特点更为显著。(详见图1、图2)。

景观护坡设计中采用生态柔性结构，既有绿化美观的特点，又有抵御超标准洪水冲刷的功能。

在工程即将竣工时，映秀发生了“8·14”特大泥石流。本结构在经过泥石流的正面冲刷及漫顶淘刷下，主体结构没有任何破坏变形。