某城市堤防防洪墙险情分析及除险加固

2016-12-23肖新华

湖南水利水电 2016年2期

关键词：扶壁砌石粘性

肖新华

（湘西自治州水利水电勘测设计研究院　吉首市　416000）

某城市堤防防洪墙险情分析及除险加固

肖新华

（湘西自治州水利水电勘测设计研究院吉首市416000）

某城市堤防工程投入使用后第二年出现安全隐患，堤防砌石防洪墙墙背承台以上约1.0m出现数条顺堤向水平张裂缝。文章对工程作了简单介绍，对其裂缝险情及成因进行分析，提出防洪墙加固处理的二种方案，并作了对比。文章指出，根据目前普遍存在的砌石施工质量较差，为确保超高防洪墙的安全，设计时应注意几个问题。

防洪堤隐患成因加固

1　工程概况

项目位于沅水一级支流上，工程主要任务为：对城区现状和规划发展城区沿河按防洪标准新修堤防保护圈，提高城市防洪标准。工程的建设规模为新建右岸老城区防护圈、排水泵房及其他附属设施，堤防采用衡重式砌石防洪墙，长2.7 km。根据《防洪标准》（GB 50201-94）规定，确定其防洪标准为20年一遇，工程的等级为IV等工程，相应主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。

工程于2008年3月开工建设，至2010年10月完成主体工程施工。

2　防洪墙险情及成因分析

2.1防洪墙险情

2010年11月5日，桩号1+008.6～1+052.4段长43.8 m防洪墙发生了垮塌，该段墙高（16.5～21.0）m。经鉴定，垮塌原因为工程质量差所致，并建议：为保证该段已建堤防的安全，应对其余大于18 m墙高段进行安全鉴定。根据实际布置，桩号1+302～1+390段墙高均大于 18 m，此段堤顶高程为（213.30～212.42）m，最大墙高23.85 m，外河正常水位205.00 m，设计洪水位（210.00～209.97）m。经复核，挡墙衡重平台以上断面计算拉应力为（49.1～52.4）kPa，小于浆砌石的设计容许弯拉应力值（110 kPa），但经过检测，防洪墙砌石砂浆强度仅M5.0,考虑安全裕度后的浆砌石的容许弯拉应力值为45 kPa，不满足要求，论证后初步决定采用加厚上墙的加固方案。

2014年6月，对拟加固处理段（桩号1+320～1+ 340）墙背回填土开挖后发现防洪墙衡重平台以上（衡重平台高程198.70m～198.52m），高程（198.6～201.0）m范围内发现4条顺堤向水平张裂缝。裂缝1断续延伸长10m，缝宽大部份在（10～20）mm之间；裂缝2延续延伸长8m，缝宽在（1～20）mm之间；裂缝3断续延伸长12m，缝宽大部份在（10～25）mm之间；裂缝4发生在上墙墙背底部，延伸长5 m，缝宽大部份在（10～20）mm之间。裂缝的出现已严重危及防洪墙安全。

2.2险情成因分析

（1）工程施工时在未经设计许可下，随意变更设计，增加上墙高度2.25m，墙体断面型式改变。经复核，挡墙衡重平台以上断面计算拉应力超出允许值。

（2）从外观上看，砌石墙体存在多处空洞，浆砌石砂浆不密实，经检测，砂浆强度远小于设计值M7.5；块石粒径普遍较小、密实度较差、相互间咬合度较低。

（3）通过对防洪堤挡土墙排水普查及运行情况调查得知，工程运行过程中，排水孔未见排水痕迹，估计是排水孔堵塞所致，排水堵塞会导致墙体内侧地下水无法排水，从而增加堤内水压力，甚至超出设计水压力，使得防洪堤处于不利的运行状态，增加防洪堤发生失稳破坏的机率。

（4）根据墙背开挖断面，回填料从上往下可以分为三层，分别为碎石、杂填土、粘性土。

①碎石：主要由浅灰色、灰白色白云岩碎石、块石、角砾及少量粘性土组成，其中碎石含量约50%，块石含量约20%，角砾石含量约15%，粘性土含量约5%，欠压实，层厚4.7 m。

②杂填土：主要由粘性土、白云岩碎石、部分角砾不、建筑垃圾及少量块石组成，欠压实，层厚2.0 m。

③粘性土，主要由粘性土及部分白云岩角砾组成，角砾含量约15%，土质松软、湿、欠压实，层厚5.8 m。

对粘性土填料进行检测，根据界限含水率和颗粒分析试验可判断本土样为粘土质砾，土样液限为27.5%、塑限为16.0%、塑性指数为11.5、天然含水率达60.3%，最佳含水率为7.1%、最大干密度为2.07 g/cm3。防洪墙背填筑料不满足规范要求，将导致土压力增大。

3　防洪墙加固方案

3.1方案比选

本次加固设计提出二种方案。方案一：上墙M10浆砌石加厚，先采用C15混凝土砌块石加高挡墙衡重平台至（203.52～202.74）m高程，再对上墙背采用M10浆砌石按1∶0.5的坡比进行加厚；方案二：挡墙衡重平台加高同方案一，然后在衡重台上新增C30扶壁式挡墙独立承担上墙土压力。下面对二种方案进行比较说明，见附表。