防洪堤线布置和堤基防渗处理措施
2016-11-18赵惠
赵惠
（新疆兵团勘测设计院（集团）有限责任公司，新疆 石河子市 832000）
防洪堤线布置和堤基防渗处理措施
赵惠
（新疆兵团勘测设计院（集团）有限责任公司，新疆 石河子市 832000）
防洪堤堤基防渗和堤线布置对防洪工程的经济性和安全性有比较大的影响，同时对河道四周的环境和行洪也有比较大的影响，所以选择合理的堤基防渗和防洪堤堤线至关重要，本文以实际工程为例对防洪堤线布置和堤基防渗处理措施进行了探讨。
防洪堤线布置；堤基防渗处理；措施
DOI编码：10.13646/j.cnki.42-1395/u.2016.10.021
1 工程概况
本段起点为安二库泄洪闸，顺头道沟进行布置，设计桩号A3+000处采用渠下涵洞穿越东泄一支渠，后顺延头道沟布设。拟建防洪堤位于头道沟内，A0+000～A3+500段冲沟宽8～15m，深1.2～2.0m，生长植被，岸坡岩性为粉土，天然密度1.53～1.61g/cm3，天然含水率3.2%～6.7%；A3+500至末端A5+ 850段为开阔的大冲沟，深1.2m，宽度30～80m，芦苇丛生。冲沟两岸均为耕地，本段防洪堤全长5850m，坡降2.2‰。工程区地貌单元属于巴音沟河冲洪积细颗粒平原区，地形略平坦，地势开阔，在勘探深度内地层岩性均为第四纪洪积物。工作区在构造单元上处于准噶尔盆地南缘，其控制性断裂均远离工作区，依据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），地震动峰值加速度为0.20g，地震基本烈度为Ⅷ度。
2 防洪堤线布置的基本原则
（1）坚持以人为本，降低征地移民的影响。库区两岸沿线耕地村庄密集，在布置时要尽可能减少拆迁量以及对耕地占用量。
（2）保证安全行洪。布置防洪堤时要顺着主河道的走向确定，保证主河道的行洪能力，堤线布置要尽可能的平顺，防止局部位置水流过度顶冲，提高河堤的安全性，保证河段河势的稳定。
（3）防洪堤建设要考虑综合功能。防洪堤建设过程中要尽可能考虑综合功能，降低工程成本，促进地区经济的发展。
3 防洪堤堤线布置方案设计和选择
3.1防洪堤线的布置方案
（1）方案一。设计采用内线方案进行防洪堤线的布置，此方案从河道右岸I级阶地，途径沿线四个区域，护岸堤线总长度为3.83km。
（2）方案二。方案二拟定对该地区城区进行全面保护，并对城市的边缘排水系统进行改造，并在原有基础上修正堤线。经过水利、水文计算后，然后对原可行性研究堤线IP坐标进行调整，并顺着河势对堤线进行布置，使其可以和水流流态更加的匹配。
（3）方案三，为了可以促进城市的发展，在设计过程中对防洪面积进行了增加，将河槽宽度作为控制断面，然后在断面处不缩小河槽宽度的情况下顺应河势重新设置了堤线，堤线总长3.95km。
3.2防洪堤堤线方案的选择
3.2.1对上下游河道造成的影响
经过水文计算分析后发现，设计洪水频率时三个方案均会使堤前和堤后的水位提升，相对来说方案一对现状水位各个断面的影响最小，而方案三由于河床缩小过于厉害，导致最大壅高值超过了0.36m，方案二虽然也使河床宽度有所缩小，但是水位壅高值的最大值只有0.14m，三个方案对流速、左右岸水位和上下游水位的影响均不大，对流速的影响增幅也不大，因此从水流的角度进行考虑，这三个方案都是可行的，并且对已经修建的左岸护城堤和上下游的影响较小，不需要进行加固和加高。
3.2.2对行洪造成的影响
通过按照上述方案布置堤线，虽然修建防洪堤会改变河段流速和河床断面，但是在自然情况下断面处河床断面比较狭窄，已经在一定程度上对水流造成了控制，防洪堤建成后没有使河势发生变化，因此不会对行洪造成过大的影响，行洪能力可以达到要求。
3.2.3投资影响
三个方面的投资对比如表1所示。从表1可以看出三个方案在堤坡的最大高度、堤线长度、工程量、工程投资方面的差别较大，方案一堤线长度最小，投入资金额度也最少，但是堤线防护的范围比较小，无法充分保证沿线城镇居民的生命财产安全，同时也不能满足该地区城市建设的发展需求，方案二和方案三相比，方案三的长度最大，可以保护的范围也更大，工程的投资和工程施工总量相对来说也稍多一些，但是方案三可以使河段设计洪水时壅水值较高，会对河段行洪造成比比较大的影响。综合对比方案二的各项指标最符合该地区的使用要求，各项指标均可满足要求，因此选择方案二作为堤线布置方案。
表1 三个方案工程量和投资金额比较
4 防洪堤防渗处理措施
4.1工程地质情况
4.1.1A段地基
（1）A0+000～A1+700段：第①层：低液限粉土，天然密度1.73g/cm3，天然含水率24.4%，干密度1.39g/cm3，具中等压缩性，承载力建议值70kPa，压缩模量6MPa。第②层：低液限粘土，天然密度1.88g/cm3，天然含水率21.5%，干密度1.55g/cm3，具中等压缩性，承载力建议值120kPa，压缩模量10MPa。A0+ 000～A0+500段地下水位0.20～0.30m，为安集海二库影响所致。A1+000处地下水位1.70m，至A1+700处地下水位大于4.5m。
（2）A1+700～A3+200段：第①层：低液限粉土，天然含水率11.7%～22.1%，天然密度1.80～1.86g/cm3，干密度1.52～1.55g/cm3。具中等压缩性，承载力建议值100kPa，压缩模量6MPa。第②层：低液限粘土，承载力建议值120kPa，压缩模量9MPa。第③层：粉土质砂，天然含水率12.9%，天然密度1.63 g/cm3，干密度1.44g/cm3，承载力建议值100kPa，压缩模量6MPa。第④层：低液限粘土，承载力建议值140kPa，压缩模量10MPa。地下水位埋深大于4.5 m；只是在箱涵两侧，由于受到东泄一支渠影响，水位埋深2.8m～4.1m。
4.1.2B段地基
第①层：低液限粉土，具中等压缩性，承载力建议值70kPa，压缩模量6MPa。
第②层：淤泥质低液限粘土，天然含水率28.2%，天然密度1.89 g/cm3，干密度1.47 g/cm3，承载力建议值60kPa。
第③层：砾砂，具中等压缩性，承载力建议值120kPa，压缩模量9MPa。
本段地下水位埋深1.7～2.4m。
4.1.3箱涵地基
第①层：低液限粉土，天然含水率22.1%，天然密度1.86g/ cm3，干密度1.52g/cm3，具中等压缩性，承载力建议值100kPa，压缩模量6MPa。
第②层：低液限粘土，具中等压缩性，承载力建议值120kPa，压缩模量9MPa。
第③层：粉土质砂，天然含水率12.9%，天然密度1.63g/ cm3，干密度1.44g/cm3，具中等压缩性，承载力建议值100kPa，压缩模量6MPa。
第④层：低液限粘土具中等压缩性，承载力建议值140kPa，压缩模量10MPa。
4.2防洪堤基础防渗
4.2.1透水层比较厚、不透水层埋藏较深堤基的防渗措施
此类堤基通常使用铺盖法进行处理，当临水侧滩池无法达到铺盖要求时，可以选择修建地下截水墙或粘性土截水槽的防水来进行处理，从而达到降低水头压力、延长渗径的效果，使堤基渗出口渗透坡降控制在允许渗透坡降以内，保证堤防的安全性。
4.2.2砂、淤泥、卵砾或粘性土构成的深层透水堤基防渗措施
此类堤基一般使用设置排水减压沟、堤后压载、设置减压井等措施，保证堤基渗出口渗透坡降低于允许渗透坡降［3］。表层弱透水层比较薄时，可以使用减压井或减压沟，当表层弱透水层比较厚时可以使用堤后压载。此外还可以根据工程的具体情况，使用悬挂式防渗墙来进行防渗处理。
4.2.3卵砂砾、粘性土构成的透水堤基防渗措施
卵砂砾、粘性土构成的透水堤基一般使用粘性土截水槽或者垂直防渗的方式来进行截渗。一般来说这类堤基结构上部是厚度比较大的粘性土层，中部为卵砾石或沙砾石强透水层，下部为不透水层组成的双层地基。破坏形式主要有下述两种：
（1）当有粘性土盖板时，堤内地下水位承压水，因为河床深度比较大并且和堤基强透水层护筒，在洪水期来临时，水位会随之提升，压力也会变大，粘性土顶板受到冲刷后会出现沸沙、激涌、地表塌陷等问题。
（2）地表上部粘性土层受到破坏，堤内地下水潜伏，渗透破坏主要表现为沸沙、管涌等问题，这种类型的破坏主要发生在沟渠、池塘以及耕植土深挖处，需要进行填塘固基处理。
5 结论
总而言之，防洪堤是保证人民群众生命财产安全、维护国家稳定的生命工程，堤线越长，受到保护的范围也就也大，工程的投入资金和工程量也越高，所以，在布置堤线时要做好综合考虑各方面因素，选择合理的堤线布置方案。其次还要根据堤基的地质情况，做好堤基防渗工作，保证防洪堤的安全性。
［1］秦电文.浅析永福县城南区防洪堤堤线方案调整［J］.广西水利水电，2007，（04）：16-22.
［2］童海鸿，颜国红，詹智民.三峡库区护岸工程堤线优选分析［J］.长江科学院院报，2002，19（4）：42-44.
［3］叶小云，徐照明.澜沧江景洪大沙坝防护工程方案研究［J］.人民黄河，2010，32（11）：31-32.
U656.3
A
1006—7973（2016）10-0056-02
