浅谈梧州河东防洪堤堤基加固设计方案选择

毕树根 李能淼 中水珠江规划勘测设计有限公司

河东防洪堤是梧州市乃至珠江流域防洪工程体系重要组成部分。项目分期实施，一期工程堤防采用钢筋混凝土防洪墙[1]型式，建成后历经多次洪水，尤其是2005年超百年一遇洪峰考验，为保护人民生命财产安全、保障地区和流域社会经济发展发挥重要作用。二期工程在一期工程现状基础上实现堤防的全面达标，堤基加固是重点也是难点。文献[2][3]对一期工程堤基水平承载力及堤基加固作了研究与分析，提出了初步思路，本文在上述研究成果基础上，通过多方案技术经济比较，进一步论述二期达标工程堤基加固设计方案选择，本文仅对河东防洪堤桂江段堤基加固方案进行论述。

1.工程概况

河东防洪堤达标加固工程位于梧州市河东区桂江东岸和西江北岸，呈半圆状拱卫河东城区，全长约3.58km，主要建筑物包括防洪墙、排涝泵站、排涝闸、交通闸、堤后集水渠和护岸工程等。（见图1）工程分期实施，一期工程按10年一遇洪水标准建设，于2003年9月30日完工；二期工程按50年一遇洪水标准设计，远景结合上游龙滩、大藤峡水库枢纽的建设，防洪标准可提高到100年一遇，主要建筑物级别为1级。

图1 梧州河东防洪堤一期工程现状

2.堤基工程地质条件

河东防洪堤坐落在一级阶地的前缘及部分漫滩之上，沿线覆盖层为第四系人工堆积层（Qs）、冲积层（Qal）、残积层（Qel）；下伏基岩为寒武系水口群上亚群上组（∈sh33）之砂岩夹砂页岩。岩土自上而下依次为：①人工填土、② 粉土、③淤泥质粘土、④ 粉质粘土（包括粘土夹砂）、⑤ 含泥砂层、⑥ 砂卵砾石（含中粗砂层）、⑦ 残积粘土；基岩根据风化状态分为：⑧ 全风化带砂岩、⑨ 强风化带砂岩、⑩ 弱风化带砂岩。人工填土层广泛分布，以杂填土为主，含少量素填土，均为松散堆积层，厚度变化大，一般厚3m～9m，最大厚13m，分布杂乱，土质松散，孔隙比大，压缩性高，强度低，稳定性差，透水性强，且极不均一。（见表1）

表1 桂江堤段堤基岩土参数地质建议值

一期工程建成后，历经多次洪水尤其是2005年6月23日的超百年一遇洪峰考验，于2008年对桂江段进行应急加固[2]，重点对桂江段堤基桩周杂填土层进行充填灌浆。灌浆后，标贯试验成果显示填土层强度比灌浆前增加约29%；渗透试验成果显示填土层渗透性比灌浆前减小约100倍；物探测试成果显示填土层视电阻率比灌浆前增加约10倍；强度值测试成果显示填土层水平抗力系数的比例系数（m）标准值，比灌浆前提高了约42.4%。试验数据成果表明，充填灌浆对杂填土层固强、防渗、增密作用较大。

3.堤基加固方案选择

本文重点对河东防洪堤桂江段堤基加固方案进行论述。

3.1 堤基加固原则

1）河东防洪堤采用防洪墙挡水，堤基采用桩基。经研究分析，二期工程按50年一遇洪水标准设计，堤防抗滑、渗透稳定基本满足规范要求，然而，防洪堤水平承载力不足。加强承台的刚度和整体性，使群桩、承台整体协同工作，提高防洪堤水平承载力是堤基加固的重点。

2）河东防洪堤历经多次洪水尤其是2005年6月23日的超百年一遇洪峰考验后，堤基桩周杂填土层已存在塑性变形，改善桩间及堤后杂填土层物理力学指标，可进一步提高桩基水平承载力和堤后被动土压力的安全储备，修复和减小塑性变形损伤，进一步有效控制基础和堤身水平位移。

3）考虑到堤防沿线地质条件复杂，且桂江段和西江段水平承载力条件不同，因此，桂江段和西江段采用不同的地基加固措施。

4）堤基加固方案应有利于施工和节约投资，同时对现状堤防运行影响小。

3.2 桂江段堤基加固方案选择

经比较分析拟定以下三个堤基加固方案进行比选。

1）方案一：阻滑墙+堤后充填灌浆方案。（见图2）堤后设置阻滑墙，墙顶通过梁结构与防洪堤墙身连接，以提高防洪堤整体刚度及水平承载力。阻滑墙采用C25钢筋砼地下连续墙结构，厚1.2m，埋深12m。每隔3.2m布置1道支撑梁，与防洪墙背水侧肋板对应。

图2 堤基加固方案一典型剖面

阻滑墙后6m～7m范围内地基杂填土层进行充填灌浆，以进一步提高堤后被动土压力的安全储备，提高防洪堤水平承载力。阻滑墙后共布置4排灌浆孔，间排距均为1.5m，灌浆深度均以超过杂填土深2m为限。

2）方案二：斜桩方案。堤后设置冠梁与防洪堤承台连接，冠梁底部设置一排钻孔灌注桩斜桩，以增强防洪堤水平承载力。冠梁高2.0m，宽2.0m，通长布置。灌注桩桩径1.2m，沿堤轴线方向桩间距2.0m，嵌入弱风化砂岩。斜桩作用力集中施加在防洪墙底板及肋板上，肋板过于单薄，故将底板加厚至与冠梁同高，以充分发挥斜桩作用。

3）方案三：双排桩+堤后充填灌浆方案。堤后布置两排钻孔灌注桩，桩顶设置承台与防洪堤承台连接，以增强防洪堤承台整体刚度，提高防洪堤水平抗力。承台厚0.8m，钻孔灌注桩桩径1.0m，沿堤轴线方向桩间距3.2m，垂直堤轴线方向排距3.6m，桩端持力层为砂卵砾石。

灌注桩后约10m范围内地基杂填土层进行充填灌浆，以进一步提高堤后被动土压力的安全储备，提高防洪堤和灌注桩联合水平承载力。

由表2可见，方案二采用灌注桩斜桩，在砂卵石堤基施工有一定难度，且桩位布置于原防洪墙堤脚处可能对原有防洪墙基础造成一定影响；方案三投资最大，且堤后开挖较大，施工期对防洪堤度汛影响较大，加固结构整体刚度较弱。综合比较推荐采用投资省、开挖少、对度汛影响小的方案一即阻滑墙+充填灌浆方案。

表2 桂江段堤基加固方案综合比较表

3.3 桂江段防洪堤水平承载力[5]计算

按《建筑桩基技术规范》，考虑承台、桩群、阻滑墙、土相互作用产生的群桩效应，计算桂江段防洪堤整体结构水平承载力。桩顶（阻滑墙墙顶）水平位移不大于6mm，m值分别采用9MN/m4和11MN/m4。计算成果详见表3。

表3 桂江段防洪堤水平承载力计算成果（一个标准单元）

成果表明，设计洪水工况下，即使不考虑灌浆对人工填土m值的提高作用，阻滑墙+桩群的整体联合结构水平承载力已大于防洪堤水平荷载，满足规范要求。如考虑m值的提高作用，安全度更高。

4.结语

梧州河东防洪堤地质条件复杂，挡水水头高，二期工程在现状一期工程基础上进行达标加固，需要考虑堤防现状、运行工况、施工及投资等因素。本文综合考虑上述因素，通过多方案技术经济比较，推荐堤基加固设计方案，较好解决防洪墙堤型水平承载力不足等问题，对类似工程具有重要的借鉴意义。