浅谈山区河流堤防工程基础问题及处理方法

张玉强

（佛坪县水利局 陕西 佛坪 723400）

1 山区河流特点

山区河流河床多为砂卵石，河流两岸常为阶地，是农田或居民生活重要区域。因山区特殊地质、地形限制，河流蜿蜒曲折，冲淤变幻无常。此外，河流多为大江大河源地，坡降大，水流急，冲刷力强。河流集雨面积较小，洪水汇流历时短暂，陡涨陡落。

2 河道整治情况

山区河道整治的主要任务是解决河岸的冲刷问题，常见的方式是修筑挡墙或护坡。早前的防洪工程建设主要集中在县城或重点乡镇，近几年的中小河流治理、农田水利、水土保持和国土部门的土地整理项目则涉及所有村镇。佛坪县椒溪河、蒲河、金水河三条主要河流的乡镇防洪（中小河流治理）工程，现已完成了椒溪河、蒲河两期，金水河乡镇防洪工程正在施工，届时，全县主要河流两岸重点村镇均可形成比较完善的防洪体系。

3 椒溪河治理工程设计简况

椒溪河乡镇防洪工程分为两河口、教场坝、塘湾、立房沟、东岳殿、三教殿六段，总长度约6.5km，设防标准20年一遇。断面形式为浆砌石挡墙，墙顶宽度0.8 m，迎水面坡比1∶0.4，背水面坡比1∶0.15（反坡），高度4.5 m～7.5 m（其中：基础为1.0 m～2.0 m直墙，基底为0.1 m混凝土垫层），基础埋深2.0 m～4.5 m，堤背为砂砾石夯填，相对密度大于0.65，堤脚为粒径大于30cm卵石抛填。

4 运行情况及存在问题

椒溪河乡镇防洪工程于2011年6月建成，验收评价为优良工程，获得全省表彰。虽然工程建设顺利，口碑良好，但在运行过程中发现仍存在一些问题。

（1）堤脚抗冲能力差。当年汛期，工程所在河流发生了几次量级不足10年一遇的洪水，却造成两河口中段、教场坝中段和三教殿中上段三段约250 m堤防工程基础严重冲刷，致使堤基暴露或悬空，出现重大安全隐患。问题发生后，水利主管部门及时采用铅丝笼卵石护脚措施处理，方遏制冲刷破坏现象继续发生，现运行情况良好。

（2）除上述冲刷问题外，该工程自运行以来，个别堤段始终处于淤积状态，如教场坝上段近100m堤防，堤前淤积深度接近2.0 m，淤积面至堤顶已不足1.0 m。该段堤防位于右岸凸岸上游，巨大完整岩体余家崖以下，基础设计挖深2.0 m～3.0 m，表层1.0 m左右为砂砾石，底层为老黄土或基岩。因大部分堤身被淤埋，说明堤防基础投入过大，堤基埋设过深。

5 原因分析

据《佛坪县椒溪河乡镇防洪工程初步设计报告》（陕西华秦水电工程咨询有限公司），河床砂砾石层不冲刷流速为1.0m/s～1.8m/s，设计洪水流速4.0m/s～5.0m/s，平冲段冲刷深度0.86 m～1.52 m，斜冲段冲刷深度1.45 m～1.86 m，详见表1。基础埋设在冲刷深度以下0.5 m～1.0 m，且位于深泓线以下1.0 m～1.5 m，堤背为砂砾石夯填，相对密度大于0.65，护脚采用粒径大于30cm卵石抛填。

从表1数据不难看出，设计洪水流速远大于河床砂砾石层不冲刷流速，洪水冲刷现象极易发生。有冲刷就会有淤积，冲刷、淤积导致河道演变，设计数据符合天然河道演化规律。堤防工程设计冲刷深度按水流平行岸坡和水流斜冲岸坡两种工况考虑，同一河段两种工况计算冲刷深度相差不足0.5 m，说明淤积凸岸和冲刷凹岸的堤基埋设深度相差不大。结合其他相同类型工程，笔者认为，原因主要有以下两点。

表1 椒溪河乡镇防洪工程堤岸冲刷深度计算成果表

（1）凸岸部分堤段基础埋设过深。教场坝段堤防基础挖深2.0 m～3.0 m，且大部分为老黄土或基岩，建成堤防超出床面近3.0 m，堤身经常年淤积仅剩不足1.0 m。该段堤防在基础开挖期间显示的地层岩性明显不同于一般的砂砾石，显露的老黄土或基岩说明较长时期无冲刷或沉积现象发生，参建人员对于设计堤基埋设有过不同意见，但最终还是保守地按照设计要求完成了施工建设。现今从运行情况来看，因堤防工程施工和河道采砂取石造成的弃渣和松散体日益增多，凸岸淤积持续发生，该段堤防淤积更趋明显，接近4/5的堤身埋入地下。显然，堤防基础埋设过深，造成了投资浪费。

（2）迎水面护脚回填措施不当，标准较低。堤防工程基础埋设在冲刷深度以下0.5 m～1.0 m，且位于深泓线以下1.0 m～1.5 m，因此，冲刷造成堤基裸露和悬空的主要原因并非基础埋设深度不够，而是回填体强度不高，抗冲刷能力不足。虽然设计护脚为粒径大于30cm卵石抛填，但因为挖垫平衡和造价问题，往往采用的是无大粒径卵石（大粒径卵石用于挡墙砌筑）的基础开挖弃渣。其次，因砌筑施工交通、上料等需要，堤脚超挖沟槽大部分被砂砾石自然淤填。再次，设计要求墙背回填相对密度为0.65，墙脚却没有要求，致使强度质量无控制依据，填平了事。原河床砂砾石经常年沉积，其密度远大于自然回填体，势必在堤脚位置形成一软弱槽带，造成冲刷隐患。

其实，不单是椒溪河乡镇防洪工程，像城区和一些乡镇的重点堤防，都存在比较严重的冲刷或淤积现象。严重冲刷致使基础暴露或悬空，常用的处理措施就是铅丝笼卵石护脚，这种处理措施虽然简单易行，但运行年限较短，常常叠加使用，外观缺乏美感，且持续投资，费用较大。淤积河岸的堤防工程往往与其他河段建设标准相同，但运行期间不受或很少受到洪水冲刷，常常是不冲不淤或持续淤积，基础部分的大量投入造成投资浪费。

6 处理方法和和注意事项

（1）工程设计阶段除了认真复核各河段的冲刷深度外，还应与现状河势、水流特性及河岸、河床细部地址情况充分结合，并与同河段同类型工程对比参考，力求提出科学合理的设计数据。

（2）基础开挖过程中，缜密观察底层岩土性状，紧密结合设计工况，及时调整不合理的各种设计参数，不断优化设计，避免基础开挖过深，造成投资浪费。

（3）采用更加合理有效的堤脚处理措施，如抛石碾压、潜丁坝或固结灌浆，以提高堤脚抗冲能力，一劳永逸。本固结灌浆不同于地基处理中的为改善节理裂隙发育或有破碎带的岩石的物理力学性能而进行的灌浆工程，较之后者方法简单，要求较低，造价不高，主要目的是提高填筑料的整体性，提高其抗冲能力，具体方法为在填筑体中灌注较高标号砂浆或混凝土。

另外，还要注意做好以下几点：

（1）加强设计审查工作，充分察勘工程现场，不让审查工作停留在图纸和报告上，做到地质、水文、布置、结构、概算并重，促使设计工作高效高水平运转。

（2）严格质量管理，坚决按照设计和相关施工规范要求进行施工，确保各项工程质量达标。

（3）积极开展设计后评价工作和学习交流活动，不断汲取经验教训，大胆尝试新技术、新工艺，努力提高建设理念和工作水平。

7 结语

山区城镇防洪和中小河流治理工程是当地经济社会发展进步的安全屏障，与人民群众生命财产安全息息相关，应予高度重视，但由于其建设内容主要是挡墙和护坡，形式单一，结构简单，容易引起建设者疏忽，特别是在基础问题上，常出现填筑不力和埋设过深等问题，造成安全隐患和投资浪费。但只要重视理论与实践结合，提高设计水平，强化质量管理，一定能够找到一些行之有效的办法，避免不合适的工作和投资浪费现象发生，保证长治久安。