防洪堤运行中的安全隐患及抢险加固措施探讨

防洪堤运行中的安全隐患及抢险加固措施探讨

钟志方

钟志方韶关市水利水电勘测设计咨询有限公司广东韶关512026

摘要:近几年，由于气候改变等因素的影响。我国各地发生了不少洪水灾害，给当地经济建设和人民生命财产安全造成了巨大的损失，为此，各地为确保城市防灾减灾，陆续建造了不少防洪堤，其中不少为土堤，但土堤处理不好往往容易出现诸多安全隐患，故如何确保防洪土堤的安全、可靠运行就受到了人们的广泛关注。本文结合防洪土堤实例，介绍了工程目前运行中存在的安全隐患，并分析了原因，最后提出了抢险加固措施，确保了防洪堤的安全可靠运行，保证了人们的生命财产安全。

关键词:防洪堤；开裂；渗漏；抢险加固；设计措施；加固效果

广东省内河较多，许多城市都是沿河沿江而建，人民的生活、城市的农业和工业都与江河息息相关。但由于河水的泛滥也会严重威胁到城市人们的生命财产安全，破坏社会的稳定，因此，做好防洪建设是一个城市的一项重要工作。防洪堤作为城市防洪工程的重要部分，确保其安全可靠运行就显得尤为重要。对于存在安全隐患的防洪堤，必须寻找原因所在，采取迅速及必要的抢险加固措施，这样才能保证城市人们的生命财产安全和社会的稳定。

1工程概况

某山区城镇防洪堤工程为防护和排涝相结合的工程，防护区域内集雨面积198.11km2，保护人口30000人，保护耕地2600亩。防洪堤坝为均质土堤，堤顶高程为68.90m，顶宽5m，左堤坝长236.20m，内外堤坡均为1：2.5；右堤坝长354.02m，内外堤坡均为1：2.5。泵站位于防洪堤中心偏左侧，泵站溢流闸位于泵站右侧，是钢筋混凝土结构。

2工程地质条件

该防洪堤位于低山丘陵地区，地基持力层岩性主要为第四系冲积层(Qal)粘土层、第四系冲积层(Qal)有机质粘土层、第四系冲积层(Qal)中粗砂层、寒武系黄洞口组(∈h)砂岩。其中粘土属中等压缩性土，允许承载力fk=250kPa，属弱透水层；有机质粘土层压缩系数大值平均值为0.42MPa-1，属中等压缩性土，承载力fk=200kPa，渗透系数k=9.44×10-4cm/s，属中等透水层，渗透变形型式为流土，允许渗透比降为0.46；中粗砂承载力fk=220kPa，渗透系数k=1.5×10-3cm/s，属中等透水层，渗透变形型式为管涌，其允许水力比降J允许=0.15；强风化砂岩透水率q=20～30Lu，属中等透水层。

3防洪堤运行中的安全隐患和原因

3.1安全隐患

建造时因种种原因，留下诸多薄弱环节。随着时间的推移，尤其是经历洪水后，堤坝出现渗漏、开裂、不均匀沉降、坡面淘刷等不同程度的安全隐患问题，其中最主要的是:左边堤坝与泵站防洪门侧的混凝土边墙接触面在外江水位较高时出现开裂、漏水现象。

3.2原因分析

根据现场勘察，防洪堤填土土质不均一，成分主要为粘土夹有机质粘土，局部含少量碎石，灰黄～黄色夹灰黑色，硬塑～可塑状，稍湿～湿，碎石成分为砂岩、混凝土碎块等。

根据室内试验成果，填土压缩系数av为0.205～0.511MPa-1，大值平均值为0.42MPa-1，压缩模量Es小值平均值为4.70MPa，防护堤填土属于中等压缩性土；根据填土击实试验成果，总检测点数为16点，其压实度为0.79～0.97，平均值为0.89，大于或等于设计压实度0.92的仅为4点，合格率为25%，未满足原设计压实度为0.92的要求；根据标贯试验成果，填土的标贯击数一般为7～14击，离散性较大，表明填土压实较不均匀。

填土的压实度不均匀，局部压实度偏低，是导致右侧堤坝顶面开裂下沉的主要原因。而左边堤坝与泵站防洪门侧的混凝土边墙接触面出现的漏水现象则是因为泵房为混凝土结构，而泵房与防洪土堤连接处未设刺墙所致。由于堤堤身沉降开裂形成漏水通道，外江高水位时漏水严重，威胁堤身安全。

4抢险加固措施

根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)的有关规定，针对防洪堤目前出现堤身漏水、开裂、不均匀沉降等病险问题，根据堤身的填土情况和堤基地质条件，采用北京理正计算软件，对防洪堤桩号0-010.8～0+108.7范围内堤堤身选取最大断面进行渗流及边坡抗滑稳定性计算与分析。

4.1加固前防洪堤安全分析

根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)第8.2.2条规定，结合安全评价论证及加固设计的要求，堤坝抗滑稳定分析计算应考虑水库运行中出现的各种不利组合进行抗滑稳定性计算。

采用渗流系数法对防洪土堤堤基、堤身的渗流状况进行分析评价。针对土堤运行中出现的各种不利组合，进行渗流计算，并采用渗流计算所得浸润线分析堤坝抗滑稳定。

水位降落期抗滑稳定安全系数按总应力法计算:

稳定渗流期抗滑稳定安全系数按有效应力法计算:

式中:

K—整个滑体剩余下滑力计算的安全系数；

L—单个土条的滑动面长度，L=bsecH，m；

W—条块重力，浸润线以上取重度，以下取饱和重度，kN；

H—条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间的夹角，b；

C，U—土的抗剪强度指标，采用总应力法时，取总应力指标，采用有效应力法时，取有效应力指标；

U—条块所受到的浮力，kN；

D—条块所受的渗透力，据孔隙水压力梯度场积分得出，kN；

A—条块的渗透力与水平线的夹角，b。

计算参数及结果见表1。

表1土堤渗流及稳定计算参数表

抗滑稳定计算结果表明:外江为设计洪水位，内江为起抽水位工况下的计算抗滑稳定安全系数1.022小于规范要求的最小安全系数〔1.1﹞，不满足规范要求；其余工况的计算抗滑稳定安全系数均大于规范要求的最小安全系数﹝1.1﹞，满足规范要求。

由此可以判断，该防洪堤抢险加固的重点是在防洪土堤与混凝土墙接触面增设刺墙，并在堤高较大处采取防渗加固措施，减少渗漏，降低浸润线，提高防洪堤堤身抗滑稳定安全系数。

4.2抢险加固措施

由于汛期将至，施工工期短，综合考虑堤堤身的填土情况和堤堤基础地质条件，设计沿堤坝轴线进行高喷灌浆，灌浆深度至岩土分界线下1m。高压喷射灌浆虽然需要采用专门的施工灌浆设备，但技术难度较低、施工风险较小，施工速度快，工期更有保证。而且高喷提升速度、摆喷角度和速度、灌浆压力等均可通过试验调整控制，保证施工质量，防渗效果较好。

根据防洪堤的实际情况，泵房及溢洪闸外各10m段采用旋喷灌浆，孔距0.8m，在防洪土堤与砼墙接触面上，内外江侧各增加两个灌浆孔，灌浆完成后形成/T0型混凝土墙，起到刺墙的作用(见图1)。

图1方案平面布置图

10m旋喷范围以外填土较高的堤段可采用高压摆喷灌浆，孔距1.2m，摆喷角度为15b，连接形式为折接。摆喷折接的结构形式可以避免相邻墙体前后平行错开不相接而影响墙体交接处的防渗效果，也可以避免一序灌浆封堵二序孔影响二序高喷效果。

4.3防洪堤加固后效果分析

灌浆完成后在堤身中形成一道心墙。加固后渗流及抗滑稳定计算方法及工况与4.1相同。计算结果见表2，图2。

计算结果表明:各工况下的渗透坡降均小于允许水力坡降，满足要求。

表2加固后渗流及抗滑稳定计算成果

图2加固后渗流稳定计算结果图

从计算结果来看，该防洪堤抢险加固工程实施后，堤堤身和堤基抗滑稳定安全系数及抗渗稳定都有一定的提高，满足相关规范规定的要求，能有效地解决堤身局部渗水、沉降、裂缝等病险问题，确保防洪堤工程的安全运行，有利于水闸、堤防充分发挥应有的综合利用效益，为地区经济发展和社会稳定提供安全保障。经过洪水考验，防洪堤坝未再出现渗水、开裂、不均匀沉降等异常问题。

5结语

总之，防洪堤工程能否安全、可靠运行，对于城市的防洪安全至关重要。因此，一旦防洪堤在运行中出现安全隐患，必须高度重视，尽快查明隐患产生原因，尽快采取必要的抢险加固措施，使防洪堤工程真正起到作用。实践证明，本文所述的抢险加固措施有效的排除了防洪土堤与泵站边墙结合部在运行中存在的安全隐患，保障了城市人民生命财产安全，值得参考借鉴。

参考文献

[1]GB50286-98,堤防工程设计规范[S]1998年