江西省莲北圩溃口封堵方案论证

黎志敏

（中铁水利水电规划设计集团有限公司，330029；南昌）

2020 年入汛以后，南方地区发生多轮强降雨，导致多地受到洪涝灾害的影响。江西省尤为严重，遭受多轮暴雨洪水袭击，五河来水剧增，加上长江洪水顶托倒灌，长江九江段、鄱阳湖水位急剧上涨，汛情异常严峻。鄱阳湖发生流域超历史大洪水，多处圩堤漫顶甚至溃决。堤防一旦溃决，堤内所保护的农田房屋几乎全被淹毁，会造成重大损失，为保障当地人民群众财产和国家粮食安全，促进区域经济建设和社会和谐稳定，必须对圩堤溃口进行及时封堵。

一、研究工程概况

鄱阳湖，位于江西省北部，是中国第一大淡水湖，也是中国第二大湖。鄱阳湖既是长江中下游的主要支流，也是长江流域中具有过水性、吞吐型、季节性的重要湖泊之一，在调节长江上下游的水位、维护周围地区的生态平衡和改善局地气候等方面都起着巨大的作用。

莲北圩位于饶河下游左岸、鄱阳湖东北岸。圩堤起自四望湖，沿饶河止于小鸣湖，堤线总长17.425 km。莲北圩保护面积6.25×104亩（1 亩=1/15 hm2，下同），其中耕地面积2.3×104亩，受益人口5.08 万人。莲北圩属省直管鄱阳县管辖，与莲南圩、莲西圩共同保护莲湖乡现有31 个行政村，75 个自然村以及移民建镇后形成的朱家、太白、莲新、四望湖四大集镇，保护乡镇公路约15 km。据2013 年资料统计，圩区内农业总产值1.03 亿元。

莲北圩受饶河洪水及长江洪水的双重影响。由于缺乏系统治理，工程遗留问题较多，加之圩区内地势低洼，洪涝灾害频发。据调查，1998 年鄱阳湖湖口站出现有实测资料以来的最高水位20.69 m，且先后出现两次洪峰，第一次洪峰主要受饶河洪水影响，第二次洪峰是饶河洪水与长江干流洪水遭遇所至，该年洪水致使莲北圩溃堤，造成圩区经济损失约3 375 万元，受淹耕地面积达1.1 万亩，受灾人口2.66 万人；另外，1983 年由于堤身穿洞致使圩堤溃决，造成圩区直接经济损失约2 820 万元，受淹耕地面积达1.1 万亩，受灾人口0.74 万人。

在1998 年特大洪水过后，莲北圩被列为单退圩堤。在2003 年实施平垸行洪、退田还湖工程时，只是新建进洪建筑物，并未对堤身、堤基及其他建筑物进行除险加固处理。莲北圩工程长期运行所出现的病险问题尚未得到及时处理。据统计，2016年洪水致使莲北圩发生险情27 处，主要险情有泡泉、渗漏以及建筑物渗漏等，其中堤身严重渗漏17 处，一般渗漏3 处，堤基渗漏7 处，安全隐患严重。

二、处置方案措施比选

莲北圩7+190～7+430 堤段溃口长240 m，原地面高程约13.0 m，冲坑最深处高程约-5 m，最深处堤线长约60 m，堤内冲坑垂直堤线方向长约200 m，冲坑面积约0.3 km2。据水文部门监测资料，莲北圩溃口2020 年9月底水位约16.0 m，受降雨及下游水位顶托影响，水位下降缓慢，较常年高约4 m。

1.溃口封堵方案比选

由于堤段溃口冲坑深、堤线长，封堵工程量与占地多，本次设计拟采用四种方案进行比选。

方案一：按原堤线复堤，填筑堤长275 m，需对溃口迎水侧与背水侧冲坑进行回填，复堤填筑土方合计6.71 万m3，迎、背水侧及堤基冲坑回填46.70 万m3。

方案二：改线复堤，填筑堤长540 m，新增占地94 亩，复堤填筑土方合计33.36 万m3。

方案三：原堤线复堤并新建进出洪闸，填筑堤长255 m，新增占地25亩。进出洪闸底板高程13.0 m，共设7孔，单孔尺寸为4 m×4 m。复堤填筑土方合计6.47 万m3，迎、背水侧及堤基冲坑回填43.30 万m3。

方案四：改线复堤并新建进出洪闸，填筑堤长520 m，新增占地94 亩，填筑土方合计32.13 万m3。进出洪闸底板高程13.0 m，共设7 孔，单孔尺寸为4 m×4 m。

由于莲北圩内农田为莲湖乡重要的生产资料，若采取改线复堤方案，征地问题当地难以解决，且不利于当地经济发展，故不推荐采用方案二与方案四。建闸方案虽能有利于今后莲北圩进出洪，但工程量大。当时莲北圩水位较往年高约4 m，水下浇筑混凝土或采用桩基础施工难度大，2021 年汛前难以完工，故不推荐采用方案三与方案四。综上，原堤线复堤虽然回填工程量大，但能通过船运外运料回填等措施有效解决，且不存在征地问题，故推荐采用方案一，即原堤线封堵复堤。

2.堤基防渗方案比选

（1）水平防渗铺盖

水平防渗常采用人工防渗层比如土工布加上高强聚乙烯膜等，在堤防可以起到很好的防渗作用，其目的是延长渗径从而降低堤防背水侧下游的出逸坡降，达到防渗效果。常见水平防渗方法有迎水侧增设防渗铺盖和背水侧增设压渗盖重。

根据堤防工程多年的治理经验和实践结果，此处选择在堤脚背水侧增设压渗盖重，采用填塘压浸的方式处理，将水塘填平并增设压浸台，可以起到很好的防渗效果，还能够提高堤身的抗滑稳定安全。但是此方法也存在一定缺陷，可以说 “治标不治本”，只能够解决局部的渗透稳定问题，并不能使堤内地下水压力降低，而且对于地质条件也有限制，对一些地质条件极差或者存在夹杂透水体堤段，需要大量的土方进行换填基础才可以使用该种方法，十分不经济，不建议采取。但是治理小范围的渗流问题时采用水平铺盖处理比较经济。

（2）高喷混凝土防渗墙

利用高压喷射水、气和浆液介质冲刷切割土体，并使浆液与土体颗粒置换成砼而形成防渗墙体。该工艺技术成熟，成墙最大深度约30 m，防渗效果好，但造价较高，单价约700 元/m2。主要用于穿堤建筑物的堤段。

（3）CSM 水泥土搅拌墙

CSM 施工方法是一种全新、高效、低污染的等厚度水泥土搅拌墙施工技术工艺，又称为双轮铣深层搅拌技术。该技术从地下连续墙液压铣槽机施工原理衍生而来。其主要原理是通过钻杆下端一对液压铣轮，对原地层进行铣、销、搅拌，同时掺入水泥浆固化液，将打碎的原地基土充分与其搅拌混合，形成具有良好止水性能和具有一定强度的水泥土连续墙。

双轮铣深层搅拌桩施工方法主要应用于稳定软弱和松散土层，砂性与黏性土均适用，本工法源自宝峨双轮铣技术，单价约600 元/m2。

CSM 防渗墙特点为：成墙深（可达60 m）、成墙厚（可达60 cm）、抗变形能力强、搅拌均匀、适应地层广泛、信息化高、垂直度有保证、施工灵活。

3.措施选择

通过以上对造价、防渗效果、施工及适用条件分析，并根据本工程实际情况，莲北圩堤基防渗推荐采用CSM 水泥土搅拌墙的方案进行处理。

三、溃口复堤过程

莲北圩7+190～7+430 堤段溃口封堵及复堤过程分5 步：①采用船运外运料方式将堤基、堤防迎水侧及背水侧冲坑回填至原地面高程13.0 m，其中迎水坡铺盖与背水坡压浸台宽30.0 m。回填料采用中粗砂或砂卵石，严禁采用淤泥。施工时可根据水位下降情况，适当降低冲坑回填高程，以减小水下填筑厚度。②冲坑回填施工完成后，采用黏土填筑堤身迎水侧、风化料填筑堤身背水侧至16.0 m 高程，顶宽4 m，水上填土压实度不小于0.91。③第2 步填筑完成后，采用黏土填筑堤身至设计堤顶高程21.50 m，水上填土压实度不小于0.91，渗透系数不大于1×10-4cm/s。堤身填筑完成后，顶宽7 m，内外坡比为1∶3。④堤身填筑完成后开展防渗墙及护坡施工。在堤顶迎水侧2 m 位置设CSM 防渗墙，防渗墙长275 m，墙顶高程20.50 m，墙底高程-10.0 m。⑤待防渗墙与护坡施工完成后进行C25 混凝土路面施工，路面宽6.0m，厚20 cm，下部铺设20 cm 厚5%水泥稳定碎石基层。溃口复堤后应及时对迎水坡30 m 宽铺盖顶及外侧坡面增加黏土填筑并进行防冲保护。

四、渗流稳定计算

计算断面：根据选用堤防断面堤身的堤身断面、堤防所在区域地质条件等情况，可以选用堤身高度较大的作为典型断面进行分析计算。计算断面各土层物理力学参数根据地质人员提供的成果选取。

计算工况：根据《堤防工程设计规范》（GB50286—2013），并考虑到本次设计的圩堤为临湖堤，莲北圩外湖为鄱阳湖，其水位降落情况较为缓慢，故此次仅计算外湖水位在设计洪水位工况下的稳定渗流期背水侧的稳定，因而不考虑非稳定渗流期外湖水位骤降的工况。

计算方法：稳定分析采用二维刚体极限平衡法，按照均质土坝进行简化来计算，计算程序采用河海大学编制的AUTOBANK 按瑞典圆弧滑动法计算。浸润线采用河海大学AUTOBANK 渗流计算成果。

计算堤身填土渗透系数为1×10-4cm/s，凝聚力为10kPa，内摩擦角为18°。

经计算，堤防背水坡渗流出口比降J=0.14。根据地勘资料，堤身填土允许渗透坡降为0.35，堤身渗流稳定满足要求，防渗墙底高程选取-10 m 可满足渗流稳定要求。

计算成果表明，莲北圩桩号7+350 断面按照 《堤防工程技术规范》（GB 502586-213）规定要求，堤身的抗滑稳定安全系数Kc为1.98，大于规范允许值（1.10），即满足抗滑稳定现行规范要求。