汉江干堤重点堤防段加固结构措施优化的探索与实践

杨香东

(湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北 武汉 430064)

1 工程概况

汉江下游干堤加固工程2018年度第二批项目管理总承包工程位于湖北潜江市地段，工程始于兴隆水利枢纽工程(桩号256+767)、止于桩号222+850，加固总长度约30km，堤防工程级别为2级。项目主要建设内容包括堤防加固加培、锥探灌浆、水泥土深层搅拌桩及堤顶混凝土路面建设。主要工程量为：堤防加培土方填筑约450万m3，水泥搅拌桩防渗墙(厚30cm)3万m2，C30混凝土堤顶路面3.7万m3。其中土方加培任务主要是对原有老堤堤顶加宽至8m，堤顶加高约0.5～0.8m，项目总投资2.07亿元，施工总工期12个月，工程建成后，将成为四湖地区、汉南地区、汉北平原及武汉市的防洪屏障。

2 工程现存主要问题

大江大河重点堤防工程堤顶道路是防汛期间的重要通道，多年来，因路基沉降而造成混凝土路面断裂和破损严重，已成为堤防管理单位运行维护的难点和重点。一般堤防加固工程进行堤身土方填筑时，从料场取土，采用挖掘机配自卸汽车运土，进占法卸料，结合部位采用后退法卸料，推土机铺土，辅以人工摊铺边角，振动碾碾压，边角或结合部位采用蛙式打夯机夯实或人工进行夯实。在施工过程中主要存在以下三个方面问题。

2.1 新老堤的结合问题

重要堤防工程的防洪标准超过50年一遇，堤内保护的建筑和设施较重要。作为防汛主要通道堤防的堤顶道路，路面的施工质量和交通通行要求较高。堤身宽度不足时，需在堤外侧加邦加宽。原有的老堤随着时间推移，沉降已趋于稳定，而新填筑的堤身，由于施工不精细，致使压实度指标不足，原有的老堤与新堤堤身黏土之间结合不够紧密，易出现堤顶不均匀沉降、坡面滑坡和脱坡等不良现象。

2.2 不密实而沉降的问题

部分施工作业队对堤身土方填筑施工工艺不到位，出现因漏碾或碾压遍数不足而导致的堤身不密实的现象。投入使用后，因车辆负荷增加和自然沉降等原因，堤顶路基沉降，易造成混凝土路面断裂或破损严重，成为堤防运行管理单位维修和管护的难点和重点，因此采取相应措施，减少或避免堤顶路面破损断裂而影响防汛正常通行已迫在眉睫。

2.3 导滤盲沟堵塞的问题

有的施工作业队伍施工堤顶导滤盲沟时，未按精细化的原则组织施工，将填筑堤身的黏土混杂至级配碎石中，使得导滤碎石堵塞。有的施工作业班组在导滤沟回填级配碎石时，未使用设计要求的级配碎石，采用不合格的混合料砂石料代替级配碎石。有的施工单位技术管理人员对作业班组的现场导滤盲沟施工质量控制、技术指导服务力度不够，导致导滤盲沟堵塞从而不能排出渗水。

3 对策与措施

湖北潜江市地段的汉江下游干堤加固工程2018年度第二批项目在实施过程中，优化了结构加固措施，采用新型路面结构型式和土工格栅新材料，并注重水土保持和环境保护，实现了良好的社会、经济和生态效益。

3.1 在原有堤防边坡开挖台阶牙口结构

为使新老堤结合良好并形成整体，汉江干堤除险加固工程2018年度第二批项目在堤防外侧加宽施工过程中，在原有的老堤边坡开挖成台阶，形成牙口平台结构，并向堤内倾斜2%的坡度，有效防止结合的滑动。在台阶牙口填筑填料时，先进行生产性土料碾压试验，选择施工主要参数如铺料厚度、碾压机械类型及重量、碾压遍数、行进速度、填料最优含水量、压实后的干密度及渗透系数等，并依据试验成果指导新填加固结构土料的填筑。汉江干堤加固项目堤身填土选用黏粒含量为15%、塑料指数为10的黏性土，填料中不允许存在植物根茎砖瓦垃圾等杂质，填筑土料含水率与最优含水率的允许偏差控制在3%，碾压压实度均大于0.93。碾压施工时，遇到大风天气或气候干燥时，土层表面水分蒸发较快，铺料与压实表面应适当洒水润湿，以保持施工最优含水量；遇到雨天时，土料含水量过大，应及时进行翻晒处理。黏土填筑隔夜施工时，采用苫布覆盖，做好仓面保护。遇到下雨或雨后不允许填筑的施工面受到扰动时，应禁止车辆通行，做好排水保护措施，以防降雨冲损填筑的施工面和坡面。对含水量超标的松软地带，应在局部掺入5%的石灰粉，形成二合土，增强填筑黏土的黏聚力和整体性。

3.2 堤顶路面结构采用柔性材料形式

汉江干堤加固2018年度第二批总承包项目的堤顶道路采用底层、基层水泥稳定级配碎石层+面层沥青混凝土的柔性堤顶道路结构，路基不均匀沉降问题得到了有效控制。其施工过程为：堤身黏土土方填筑，控制路基基层压实度大于0.94且弯沉值小于500，然后在其表层铺设10～12cm的级配碎石，级配碎石的表面摊铺第一层水泥稳定级配碎石，厚度为20cm，随后，在其表面再摊铺第二层水泥稳定级配碎石，厚度为15cm，并形成由路的中心线向两边路肩倾斜坡度为2%的坡面排水结构。最后，再在第二层水泥稳定级配碎石层表面摊铺沥青混凝土路面面层，厚度为10cm，从而形成整体柔性堤顶道路结构。汉江干堤加固工程实践表明，该结构能极大地提升施工速度，有效解决堤身沉降引起的路面裂缝或断裂的问题，结构型式简洁合理、施工方便。沥青路面碾压施工成型后，堤顶路面可立即投入运用，方便车辆快捷通行并提高了使用效率。

3.3 增设导滤盲沟及时排除渗水

汉江干堤加固工程堤身黏土土方填筑至堤顶级配碎石开始铺设面时，即在级配碎石层铺筑前，沿堤纵轴线每间隔20m，向两侧堤坡边坡方向设置横向滤水导渗盲沟, 沟深0.3m，宽度为0.4m，沟槽开挖采用人工与小型挖掘机开挖相结合的方式，用小型挖掘机抽槽，开挖出矩形断面的轮廓后，通过人工修整达到设计要求的断面尺寸，误差控制在2cm以内。沟槽断面达到设计要求断面后，开始向沟内填筑级配碎石滤料。先在沟底平铺一层中细砂，然后铺设直径为10cm的PVC管道，在PVC管的外壁等间距开孔，孔的直径为1cm，间距为20cm，呈梅花形布置，防止填筑黏土时堵塞级配碎石间渗水通道，确保渗水能畅通地排除至堤外边坡。随后在横向滤水导渗沟内铺设级配碎石，铺设厚度为20cm，将PVC管道覆盖。覆盖完成后多余的弃土，沿堤肩摊平，用于后期绿化植草皮，不得任意堆放。横向滤水导渗沟内所使用的砂料从当地河边的码头砂场购买，碎石从石料加工厂购买，砂石滤料清洗干净，含泥量小于3%，砂石滤料抽样送检合格后，经现场监理工程师确认后方可使用。横向滤水导渗沟向堤身两边边坡方向倾斜一定坡度，控制在2%左右，以便及时排除渗入堤身的雨水，防止雨水软化路基，从而确保路基的稳定性和耐久性。

3.4 在堤身加宽段增设土工格栅

汉江干堤加固工程2018年度第二批总承包项目对堤身加宽的堤段，增加铺设土工格栅结构，以增强堤身的整体稳定性，提升堤顶路基的承载能力，从而有效防止堤顶路面塌陷或产生裂缝，同时能较好地延长堤身路面使用寿命。汉江干堤加固工程堤身铺设土工格栅筋材时，首先对堤身土料进行碾压平整，土工格栅筋材料摊铺面的平整度控制在设计范围内，且小于3cm。汉江干堤土工格栅铺设采取人工平铺法，并辅助机械方法拉直，摊铺面上的土工格栅筋材不允许出现卷曲、扭结等质量缺陷。在搭接的位置，搭接宽度应大于20cm，采用U型钉固定于地面，U型钉间距为1.5m，可有效防止铺设的土工格栅筋材出现皱折现象，确保了平整度。在大面积铺设土工格栅筋材后，及时进行整体调整，校正平直度，确保了沿受力方向整体通长平顺。覆盖第一层土料后，在填料未被碾压前，再次用人工和机具张紧土工格栅筋材，控制合适的力度，以实现土工格栅筋材均匀受力，使格栅筋材在土料中为绷直均匀的受力状态。汉江干堤填筑黏土时，粒径按小于15cm质量标准进行控制，并按设计要求的级配控制填料，从而有效保证了碾压的密实性。铺设和定位土工格栅后，采取一边铺设土工格栅，一边回填黏土的流水作业法，及时覆盖土工格栅。土工格栅筋材上的填料分层摊铺和碾压，分层厚度控制在25cm以内，经过检测压实度达到0.95，满足设计和规范要求。

3.5 路肩采用预制三角棱柱和植草保护

汉江干堤加固工程2018年度第二批总承包项目堤顶路面的边缘，采用混凝土预制直角三角棱柱护肩，三角棱柱棱长80cm，直角三角断面的一边高为10cm，与堤顶路面沥青混凝土厚度一致，既起到沥青混凝土模板作用，又能保护路肩。直角三角另一边长40cm，底面紧贴堤顶道路的路基层面。三角棱柱斜面上覆土，与堤坡外侧一同培土种植麦冬和狗芽根进行绿化。路肩土铺土按层铺施工，分层厚度为30cm。汉江干堤路肩采用蛙式夯机夯实，表面做到平整、顺直。铺植草皮时，按水土保持工程布置的要求进行放样，主要施工工序为：铺设前准备→测量放样→场地整理→表土预备、铺设→草皮铺设→完工清理→管理与养护→交工验收。草皮种植施工完成后，采用小型机具在24h内轻轻压实，随后立即洒水养护。汉江干堤加固工程2018年度第二批总承包项目路肩植草采用人工种植，铺盖率在80%以上，草皮厚度大于3cm，覆盖成活率在95%以上。种植麦冬和狗芽根15天后，根据生长情况开始施肥增强草皮生长能力，既实现了水土保持和环境保护，又具有美观和景观功能。

4 结 语

湖北汉江干堤加固工程2018年度第二批总承包项目已经历了一个洪水期的考验，经过试运行，并顺利通过单位工程验收，从运行效果看，路面未出现裂缝或断裂问题。实践证明，重点堤防加固工程堤身加宽时，需开挖牙口，形成向堤内倾斜的台阶，能有效防止滑动。堤顶道路设计为柔性结构，采用底层、基层水泥稳定级配碎石层+面层沥青混凝土的柔性结构，确保了路基的稳定性，有利于适应路基的不均匀沉降和变形，能有效解决堤顶路面出现裂缝或断裂问题。在沥青混凝土路面边缘，采用预制三角棱柱护肩，并在三角棱柱斜面植草，实现了生态环保和美观功能。在重点堤防加固工程的结构设计和施工过程中，采用土工格栅、增设新型滤水排水设施等新材料、新结构，对提升堤防加固工程的整体性、稳定性和使用寿命等有着重要的意义，具有广阔的应用前景。