堤防交叉建筑物对堤防安全的影响及相应对策

罗 伦

(广东水科院勘测设计院，广东 广州 510635)



·水利工程·

堤防交叉建筑物对堤防安全的影响及相应对策

罗 伦

(广东水科院勘测设计院，广东 广州 510635)

分析了堤防与公共设施交叉建筑物对堤防的安全性影响，并以潮州公路大桥B匝道对南堤的影响为例，从防汛安全、地基承载力、防渗设计等方面，提出了具体的应对措施，以保障堤防的安全运行。

堤防，建筑物，防渗设计，匝道

1 概述

社会经济发展进入新常态，一些基础设施建设受限于规划及本身结构的布置，公路与铁路桥梁在堤防结构范围内交叉的数量也越来越多，容易产生以下现象：

1)交叉建筑物与堤顶净空不够，影响堤防工程的达标加固以及管理通行需求。如某铁路大桥下[1]，现有堤顶高程为11.4 m，与铁路大桥梁底仅差0.4 m左右，已达到百年一遇的建设标准。在历次加固维修中，每次都报请铁路主管部门审批，浪费很多时间和精力。其左岸与铁路大桥交叉处，堤顶高程为11.6 m，铁路路面在堤顶高程以下1.0 m左右，每年都成为防汛的薄弱点。

2)交叉建筑物的振动会对堤防堤坡稳定产生影响。列车行驶过程中产生的巨大振动能量可能会造成附近的场地产生轻微的下沉和隆起[2]，同时振动波向外传播，对周围的地基和建筑物产生振动和噪声等影响，如处理不当，还会在附近区域产生砂土液化现象。黑龙江某铁路桥改造工程[3]，由于车激振动的存在，堤防边坡的安全系数出现了明显的下滑。

3)有些跨堤建筑物直接布置在堤身设计断面内，产生接触渗漏通道，对于堤防的稳定和防渗都不利。如某涵闸工程[4]引发与土堤的接触面渗漏，接头伸缩缝止水失效而漏水，穿堤涵闸背水坡漏水，以及穿堤涵闸地基渗漏等现象。

如何在保障这些堤防交叉建筑物正常使用的同时，又将其对堤防安全的影响控制在一定范围内，就成为很重要的课题。本文以潮州公路大桥B匝道对南堤安全的影响为实例，分析公路桥对堤防结构防洪安全的影响因素，提出相应的应对措施及补救措施设计方案，可供类似工程参考。

2 堤防与公共设施交叉建筑物对堤防的安全影响

堤防与公共设施交叉建筑物与堤顶之间的净空高度不够时，会阻碍远期堤防的达标加固的施行以及抗洪抢险车辆的通行，对堤防的交通，通讯抢险，管理维修等方面产生不便。

一部分堤防与公共设施交叉建筑物，如桥梁，渡槽，管道等其支墩布置于堤身设计断面以内时，会削弱原有天然地基的强度，增大地基应力，产生堤身沉降。地基应力大于地基承载力时还会发生土体剪切破坏，影响堤防安全。

当各类公共设施建筑物与堤防产生交叉时，交叉建筑物也成为堤防的一部分，此时堤防断面发生变化，同时车激振动以及管道内的水流压力脉动也会对堤防产生影响，甚至产生砂土液化，稳定安全系数也相应改变，此时需重新核算堤防的稳定性。

除此之外，堤防与公共设施交叉建筑物会削弱原有天然地基的强度和防渗功能，形成渗流通道，产生渗透破坏，影响堤防安全。

3 一般对策

与堤防交叉的各类公共设施交叉建筑物、构建物，一般需全面考察对堤防防汛，地基承载力，渗流结构安全方面的影响，必要时采取相应补救措施，不得影响堤防的管理运用和防汛安全。

GB 50286—2013堤防工程设计规范规定[5]：为了堤防的稳定和防洪安全运用，并且不影响堤防的加固和扩建，跨堤建筑物、构筑物的支墩应布置在堤身设计断面之外。当需要布置在堤身背水坡时，必须满足堤身设计抗滑和渗流稳定的要求，跨堤建筑物与堤顶交通、防汛抢险、管理维修等方面的要求。互通立交桥梁均有桥墩布置于堤身设计断面内，对堤防的渗流和安全稳定将产生不利影响，必须采取有效的工程措施处理。因施工造成对堤防的破坏要及时按规划设计断面修复，尤其要做好桥墩与堤防接触的防渗处理，保证堤防的防渗与稳定。工程建设施工应尽量远离堤防建筑物[6]。

4 工程实例

南堤为保护潮汕两市的重要堤防，工程等级为2级，近期设计防洪标准为50年一遇，远期防洪标准为100年一遇，目前已达近期设计防洪标准。桥址处的堤顶宽度为7 m，堤顶高程为15.75 m(珠基)，内外坡坡比均为1∶2.0。

潮州大桥B匝道与南堤平交，三个匝道墩落在南堤堤身上，结构为挡土墙内大面积填土，上部结构荷载较大。潮州大桥设计荷载为公路Ⅰ级，属于抗震设计要考虑的建筑物范畴。

以下通过考虑防汛安全、地基承载力、结构稳定以及堤基防渗等方面来进行安全核算，并提出相应补救措施。

4.1 防汛安全

主桥跨越南堤时，堤顶与大桥梁底的净空也只有2.5 m，不满足防汛抢险的通行要求，但是背水侧现已有上下堤路，可以维持南堤被B匝道封堵段的防汛道路格局，以限高、限车型措施保证该堤段的管理和抢险作业需要。

4.2 地基承载力复核

依据SL 379—2007水工挡土墙设计规范，在各种计算情况下，挡土墙平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍。

南堤迎水侧匝道填土最高位置处代表断面计算简图如图1所示。

经计算，墙趾处基底应力最大。地基承载力满足要求，不需进行地基处理。

4.3 结构安全复核

再利用SLOPE/W边坡安全系数的计算方法选用摩根斯坦—普莱斯法，最危险滑动面搜索时给定剪入口和剪出口。计算结果表明，在振动条件下堤身稳定均满足要求。

4.4 堤基防渗设计

南堤B匝道三桥墩压盖堤身，会形成接触面渗漏，对南堤的防渗产生影响。

采用高压摆喷处理南堤B匝道三桥墩压盖堤身的防渗问题。高压摆喷轴线长92.62 m，与桥墩间距为2 m，两侧角度分别为134°和136°，高喷墙孔距1.6 m，摆喷角度为20°，与轴线之间的角度为10°，底部深入不透水层2 m，设计墙厚大于15 cm，设计渗透系数小于(1～10)×10-6m/s(如图2，图3所示)。

在高压摆喷防渗墙施工结束后，需平铺20 cm厚粗砂进行养护，再进行灌浆效果检查。灌浆完成后，在灌浆范围内布置检查孔，坝身部分每5 m一段进行注水试验，其渗透系数需小于(1～10)×10-6m/s，发现渗水部分应该进行补灌，确保堤基防渗效果。

5 结语

由以上潮州大桥B匝道与南堤发生交叉的案例可以得到以下两点结论：

1)堤防与公共设施交叉建筑物的建设需做好设计规划，在规划的时候需经过详细论证，严格按照相关规范来进行管理，与堤防交叉的各类公共设施建筑物、构建物，宜选用跨越的形式，需要穿堤的建筑物、构建物，应合理规划，并应减少其数量。

2)当堤防与公共设施交叉建筑物对堤防之间互相的影响无法避免时，应详细考虑方案对于堤防工程的影响，采取合理的补救措施，确保堤防与公共设施交叉建筑物对堤防的安全影响降至最小。

堤防与公共设施交叉建筑物与堤防都是关乎民生的重要工程，在建设过程中需多部门协调，做好堤防与公共设施交叉建筑物与堤防的协调统一。

[1] 丁启峰.浅谈堤防工程与交叉建筑[J].科技咨询导报,2008(21)：361-363.

[2] 冯福洋.铁路列车跨越河流时桥梁基础振动对堤防的影响研究[D].北京:北京交通大学硕士学位论文，2011.

[3] 黄如卉,马玉民,梁东业，等.铁路桥车激振动对堤防稳定性影响研究[J].东北水利水电，2013(12)：65-66.

[4] 张儒生，寇相军，李献珍.穿堤涵闸渗透破坏及其防治[J].黑龙江水专学报，2000，27(2)：1-2.

[5] GB 50286—2013，堤防工程设计规范[S].

[6] 张玉成,杨光华,姚 捷，等.铁路列车振动荷载对临近电排站及堤围的影响分析[J].广东水利水电，2009，10(10)：12-17.

Impact on the safety of dikes and corresponding countermeasures of cross buildings formed by public facilities

Luo Lun

(GuangdongSurveyandDesignInstituteofWaterResourcesandHydropower,Guangzhou510635,China)

This paper analyzed the safety influence of embankment and public facilities crossing buildings, and taking the influence of Chaozhou highway bridge B ramp to south embankment for example, from the flood control safety, foundation bearing capacity, seepage control design and other aspects, proposed specific measures, to guarantee the safe operation of embankment.

embankment, building, seepage control design, ramp

1009-6825(2016)22-0207-02

2016-05-23

罗 伦(1988- )，男，硕士，助理工程师

TV871

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