某江干流右岸堤防设计计算分析

2017-06-15齐晓华

山西水利 2017年5期

关键词：堤顶砌石挡墙

齐晓华

（山西省汾河水库管理局，山西太原 030000）

某江干流右岸堤防设计计算分析

齐晓华

（山西省汾河水库管理局，山西太原 030000）

对某江干流右岸堤防的平面位置进行了规划。在分析水文、地质条件的基础上，对该堤防进行了结构设计，并进行了冲刷计算、滑动稳定及倾覆稳定计算分析；该段沿线设排水涵一处，且验算了其排水能力，计算、验算结果均满足要求。

堤防；工程布置；结构设计；稳定计算；排水涵

1 项目概况

某江干流右岸堤防位于城区上游，系防洪堤。两岸地势平坦，党校位于右岸岸边，左岸为村落。控制流域面积698km2，植被良好，河道较规整，平均坡降为2.3‰，河床由砂砾石组成。该段右岸现状为土堤和部分挡墙，曾多次水毁后整修，95年的超标准洪水使堤顶过水，党校的车库、食堂进水。江边原有一条乡路被洪水冲毁，使十几户村民无法进出。随着城市的发展建设﹑市区防洪工程的不断完善，按照统一规划，堤﹑路﹑绿相结合原则，针对此堤段防洪标准低与市区已建防洪工程不协调的问题，对该段进行改建，从而与市区段堤防相衔接，使之形成完善的防洪体系。

2 平面布置及水文地质条件

2.1 工程布置

根据市区段堤防现状，一方面堤线布置延续原有堤线和有利地形作为基线，不占房屋耕地；另一方面考虑对原有不合理堤段河道进行整治，有利于防洪行洪。堤距60～80m，堤首与公路大桥上游边墩墙相接桩号0+000，堤尾桩号0+306，右岸设计堤防总长306m，遵循技术经济合理原则，堤防均采用重力式浆砌石挡墙结构形式。河段实施人工整治，上﹑下游自然衔接，河底坡降为2.3‰。在党校桩号0+43.5处设一排水涵。

2.2 水面线

依据补测地形图﹑纵横断面图及洪痕调查，对有堤水面线推算成果进行了重新核定，本段水面线采用修订后成果，见表1。

表1 该段水面线表

2.3 工程地质条件及评价

该工程区内地层主要为三元结构，表层砂壤土厚0.3～0.8m，下部卵﹑砾石层厚0.5～2.0m，再下覆灰岩。相邻区内冲击钻探观察测试：卵砾石层0.5～0.9m为中密层，0.9m以下为密实层。现状堤身断面均为砂卵砾石，99年在该段工程堤脚齿槽开挖中揭露，区段内基岩埋深较浅，岸边岩石高出河底以上0～1.5m为灰岩层。堤段设计采用浆砌石挡墙结构，建议基础座于弱风化岩层上。

3 堤防设计

3.1 洪水标准

依据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）确定本段堤防采用30年一遇洪水标准，工程等级为三级。

3.2 结构设计

3.2.1 堤顶高程

堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定。堤顶采用公式：Y=R+e+A计算。得出波浪爬高R=0.23m，风壅高e=0.002m，安全加高允许越浪A值取0.4m，堤顶超高Y=0.64m，即安全高为0.64m，取1.0m。

3.2.2 冲刷计算

直段冲刷采用公式：hB=hp+[（vcp/v允）n-1]计算，得30a一遇洪水最大冲刷深度Δh=0.17m。

弯段冲刷采用计算公式：Hmax=（λQ/{Bd1/3[g（γs-γ）/ γ]1/2})6/7计算得0+217.4—0+272.8段，坡脚冲刷深Δhp= 0.74m。

3.2.3 断面设计

浆砌石挡墙采用重力式，表面采用料石结构。最大墙高6.1m，基础座在岩石上，浆砌石挡墙顶宽为0.5m，迎水坡坡比1∶0.05，采用料石砌面，尺寸为0.5m×0.25m×0.3m，背水坡坡比为1∶0.35，墙身为浆砌石，基础设高0.65m，宽0.35m的前后趾；挡土墙身设2排排水管（塑料管），间距3m，上下呈梅花状布置，水泥砂浆强度为M7.5。

3.2.4 稳定分析

选取堤身最不利断面位置（堤高6.1m）进行计算。滑动稳定采用公式：K=ΣW/ΣP计算。式中：ΣW表示作用在滑动面上的垂直力；ΣP表示作用在滑动面上的水平力。

倾覆稳定计算采用公式：K=ΣM抗/ΣM倾计算。式中：ΣM抗表示作用在墙趾A点的总抗倾力矩；ΣM倾表示作用在墙趾A点的总倾覆力矩。

经计算，抗滑稳定系数：Kc=1.61；抗倾稳定系数：K0=3.69；基底压力：δmax=0.07MPa，δmin=0.05MPa。

重力式挡墙经计算，正常情况控制：抗滑安全系数Kc=1.61，大于1.25；抗倾安全系数K0=3.69，大于1.5；基础最大应力δmax为0.07MPa，小于0.5MPa，稳定及强度满足设计要求。

3.2.5 排水涵

排水标准及排水流量。

新建堤防沿线设排水涵1处，用以排泄该机关单位内区域雨水，排水标准为5年一遇，排水流量按24h洪水总量，1d内排泄过程计算。洪水总量及排水流量成果见表2：

泄流能力计算。