五华县增塘堤防边坡稳定性分析

邹生德

（广东省交通规划设计研究院股份有限公司，广东 广州 510507）

0 引言

堤岸工程是一项重要的防洪工程，可有效防止洪水灌入城镇。堤岸工程的稳定性是保证人民安全的关键因素。许多专家学者对堤岸稳定性进行了研究。赵宇坤等[1]使用饱和—非饱和理论研究汛期水位骤升骤降对堤岸稳定性的影响，分析坡体内部水位的变化，绘制不同工况下堤岸稳定状态图。张芳枝等[2]通过数值模拟手段研究河流冲刷对堤岸稳定性的影响。刘动等[3]通过现场实测资料使用神经网络模型对河流冲刷作用下河床、堤岸变形进行预测研究。马崇武等[4]通过数值模拟研究堤岸稳定性最小时的水位值，对工程建设意义重大。肖瑶等[5]考虑岩土体强度劣化对岸坡稳定性的影响。当岩土体强度劣化达到30%时，岸坡稳定性达到临界破坏值。陈将宏等[6]选取四个因素作为评价岸坡稳定性的影响因素并确定其权重。本文以五华县增塘堤为研究对象，对其堤坝稳定进行分析。

1 工程概况

五华县位于广东省东北部，韩江上游，是粤东丘陵地带的一部分。增塘堤属五华县中心城区，为土堤，由于堤身填筑质量较差，渗漏严重，遭遇大洪水时存在安全隐患，威胁人民群众的生命财产安全。对现状增塘堤进行升级改造，通过堤路结合建设。

2 堤身结构设计

堤防断面结构拟采用直斜式结构、直立式、多级直立式结构。

2.1 直斜式结构

桩号K0+660～K1+324、K1+364～K2+158 采用直斜式断面。迎水侧利用原有挡墙，用C25 钢筋砼挂板对其进行加固、加高至高程108.0 m。钢筋砼加固挂板最薄处厚度不小于300 mm，触水面坡度0.38。根据地质勘察成果，堤基主要为含泥砾中粗砂，堤基天然承载力满足要求；早前渗漏量较大，地下水倒灌，造成堤后农田受淹，2014 年经过灌浆处理后防渗漏满足要求；因江水冲刷及水位下降时压力降低带走部分砂粒，导致部分旧挡墙基础被掏空，故拟在挡土墙加固外延底板及新建挡墙基础底下设置双排C25 钢筋砼抗滑灌注桩，桩长7.0 m，桩间距6.0 m，排距2.5 m，梅花型布置，以防止挡墙基础被掏刷悬空而危及挡墙稳定安全。外延底板宽5.0 m，厚度800 mm，顶部与现有挡墙基础齐平。外延底板外接500 mm 厚生态格网护脚，格网护脚下铺设土工布以及碎石层100 mm 和粗砂层100 mm。高程108.0 m 处设置宽度2.5 m 的亲水步道（桩号K0+925～K1+108 设置台阶广场、桩号K1+838～K1+898 设置亲水广场），亲水步道面铺6 mm 厚人行道砖，下铺100 mm 厚粗砂层，外侧设置高1.1 m的花岗岩栏杆，内侧设置坐凳及坡面排水沟。高程108.0 m以上土堤采用坡比1∶2.5～1∶3.0。迎水坡P=5%水位以下设置格宾护垫，厚500 mm，铺设耕植土200 mm，以抵御河水冲刷，减少水土流失。背水坡采用坡比为1∶2.0，草皮护坡。见图1。

2.2 多级直立式断面设计

桩号K1+324～K1+364 采用多级直立式断面，即在临水侧采用多级直墙。人行道外侧设置C20 埋石砼挡墙，高程108.0 m处设置文化广场，以50 mm 花岗岩和30 mm 厚水泥砂浆铺面。为满足亲水要求，在原有挡墙外悬挑亲水平台，悬挑平台采用C25 钢筋砼梁板结构，并以C25 钢筋砼柱为支撑，平台外沿设置花岗岩护栏，高1.1 m。高程108.0 m 以下做法同直斜式断面。背水坡采用坡比1∶2.0，草皮护坡。见图2。

图1 直斜式堤岸断面图（除高程以m 计外其余尺寸单位均以mm 计）

图2 多级直立式堤岸断面图（除高程以m 计外其余尺寸单位均以mm 计）

2.3 直立式断面设计

桩 号K0+275～K0+395、K0+495～K0+564、K0+564～K0+660采用直立式断面。桩号K0+495～K0+564（排涝泵站出口）段，临水侧现状直立式挡墙直达堤顶，本设计对其进行加固后作为堤顶道路边墙，见图3。

3 堤身渗透与边坡稳定计算

3.1 计算断面

根据堤身地质勘探成果，结合地形条件、堤段险情、断面型式、堤身高度等要素，选取典型断面进行堤身渗透与边坡稳定计算。

图3 直立式堤岸断面图（除高程以m 计外其余尺寸单位均以mm 计）

3.2 计算工况及方法

1）工况Ⅰ（稳定渗流期）：在设计洪水位下，计算土堤的浸润线和逸出坡降，计算土堤迎水坡、背水坡的稳定安全系数。采用有效应力法计算。

2）工况Ⅱ（水位骤降期）：计算从设计洪水位降到常水位情况下迎水坡的边坡稳定安全系数。根据历次洪水位观测成果，洪水降落期初定为24 h。采用有效应力法和总应力法计算，并以较小的安全系数为准。

3）工况Ⅲ（非常运用条件Ⅰ）：计算施工期迎水坡、背水坡的稳定安全系数。采用总应力法计算。

3.3 计算成果

堤防渗流分析与边坡稳定计算采用北京理正软件设计研究所开发的《理正岩土系列软件5.11 版》计算。计算成果见表1。渗透计算成果见图4～图5。

表1 土堤稳定渗流与边坡稳定计算成果表

图4 准流网图

图5 比降计算值

3.4 渗流与边坡稳定计算结论

根据计算结果，计算断面在设计洪水位工况下背水坡渗流出口比降最大值小于容许渗透比降，说明堤身渗透稳定满足要求；各计算工况下迎水坡、背水坡的抗滑稳定安全系数均大于规范允许值，说明堤身抗滑稳定安全满足要求。因此，经过加固处理后，堤身能满足渗流与边坡稳定要求。

4 结论

五华县增塘堤防进行升级改造，堤防断面结构采用直斜式结构、直立式、多级直立式结构，选取典型断面，通过理正软件，对加固后的堤身不同工况条件下渗透与边坡稳定进行计算，结果表明抗滑稳定安全系数均大于规范允许值，经过升级改造后的增塘堤边坡稳定可靠。