◎ 刘闯 中山市水利水电勘测设计咨询有限公司

1.引言

在建工程所在地区涝灾频繁发生，现有排涝设施排涝能力不足，一旦遭受涝灾，将给当地人民生命财产安全带来巨大损失。安徽省芜湖市无为大堤某在建泵站工程，排涝标准为20年一遇，排涝流量近60m3/s，工程等别为Ⅱ等，投入运行后，将会大大提高排涝片区抵御洪涝灾害的能力，同时改善该地区的生态环境。

入汛以来，受多地持续强降雨影响，长江水位快速上涨。沿江凤凰颈闸下水位更是高达15.21米，超过1998年历史最高洪水位。受长江持续高水位影响，作为无为大堤的外护圩及防洪屏障，惠生联圩于7月11日出现溃口，溃口长度约110米。惠生联圩溃口引发长江洪水倒灌，使在建工程所在堤段直面长江大洪水的考验。

受新冠疫情影响，工程施工进度相对滞后，未能达到预期目标。虽然穿堤建筑物已完成浇筑并及时复堤，但复堤后短时间内就面临特大洪水的考验，仍然存在较大风险：一是新堤在持续高水位条件下自身的稳定状况；二是新堤与老堤结合处、穿堤建筑物与堤身结合处等作为大堤防渗体系的薄弱面，本身也存有一定的安全风险。此外，堤内泵房基坑开挖较深，与堤前形成较大水头差，根据现场巡察情况，局部位置出现了翻砂鼓水现象。鉴于存在较大的潜在风险，原有度汛方案已难以满足现状水情对大堤防洪安全的要求，为确保大堤万无一失，保障圩内群众生命和财产安全，必须采取有效措施进行处理。

表1 各土层物理力学指标表

2.计算分析

2.1 计算模型及边界参数界定

本次计算模型采用新建工程所在堤段断面形式，新堤回填段堤顶高程15.2米（1985国家高程基准，下同），顶宽10米，两侧坡比为1：3，堤身采用粘性土填筑。根据现场水位监测结果，堤外水位最高时达11.3米，基坑地势低洼，高程为-2.0米。期间，通过采取工程抢险措施，从原河道中引水入基坑，使得基坑内水位到达6.0米。在这种边界条件下，复核大堤的安全稳定状况。边坡抗滑稳定计算各土层物理力学指标依据地质勘察报告建议值选取，如表1。

2.2 计算过程及结果分析

2.2.1 抗渗稳定分析

通过计算在设计洪水持续时间内浸润线的位置、出逸点及出逸比降，分析土体发生渗流变形或渗透破坏的可能性，为下一步及时采取对应工程措施提供依据。结合地质勘测资料，新堤地基存在连续的不透水粘土层，故本次计算按不透水地基均质土堤渗流公式计算：

式中，q为单宽渗流量，m3/s·m；K为渗流系数，m/s；H1、H2分别为上、下游水位；h0为下游出逸点高度；m1、m2分别为上、下游坡度。

在此特定工况下，计算结果表明，堤坡出逸比降为0.57，渗流量为0.11m3/d，基本满足稳定要求，但出逸比降已接近允许值，需要采取一定的工程措施进行处理。

2.2.2 抗滑稳定分析

本次稳定计算采用瑞典圆弧滑动法进行，采用有效应力法，计算公式参照《堤防工程设计规范》公式；

式中：W为土条重量，KN；Q、V为水平和垂直地震惯性力，KN；u为作用于土条底面的空隙压力，KN/m2；a为条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角，°；b为土条宽度，m；Q、V分别为水平、垂直地震惯性力（V向上为正，向下为负），KN；c’为土条底宽的有效凝聚力，KN/m2；为有效内摩擦角，°；MC为水平地震段惯性力对圆心的力矩，KN·m。

计算结果表明，在这一非常运行条件下，土堤边坡抗滑稳定安全系数值为1.26，满足稳定设计要求。

3.工程措施

在本次防汛抢险过程中，建立了较为完善的组织管理制度和应急响应机制，包括人员日常值班巡堤、技术人员实时观测、专家应急小组方案制定、抢险队伍落实见地等，从发现问题到解决问题一整套完备的工作流程。本文重点总结了为解决本工程遇到的实际问题，所采取的一系列紧急工程措施。后续实践证明，措施及时，效果良好。

3.1 基坑应急处理

在发现基坑出现冒水情况后，第一时间组织工作人员进行抢险工作。经专家分析论证，为保证大堤安全稳定，堤内外水头差不宜超过5米。在堤外水位不断上升的情况下，可以采取从河道抽水的方式，迅速抬高基坑内的水位，从而降低堤内外水头差，有效的减小渗透压力。由于基坑所在位置地势低洼，需对基坑四周进行培土加高才能满足坑内水位要求。通过连夜施工，在最短时间内修筑起一道高约1.5米、顶宽约6米的子埂。其中，利用现场开挖出的淤泥，沿子埂内侧铺设约0.6米厚的淤泥层，并在上面覆盖土工膜，整体作为一道隔水层，减少基坑内水体外渗，维持基坑内水位平稳。采用多组水泵抽水方式，将泵房右侧河道内的河水注入基坑内，水位抬升至预定高程后，仅保留一台水泵作为备用，通过对基坑内的水位定时观测，发现基坑内水位因外渗而出现下降时，及时启用备用水泵及时补水。同时，采用架设浮桥、乘坐小船等方式，将中粗砂、碎石等反滤料精准投放在鼓水点。通过采取以上措施，基坑内鼓水点由原来的二十多个逐渐降低至个位数，并且冒水程度也得到了大幅缓解。

3.2 外围堰修筑

为确保大堤万无一失，在新回填堤段外抢筑一道围堰。新修应急围堰长300多米，设计顶宽6米，可保证各施工机械协同作业，水下填筑作业采用两端进占法进行施工。围堰主体采用块石、碎石混合料填筑，外江侧坡面采用防渗材料进行处理，增大其抗渗性。外围堰修筑完成后，结合水泵抽排措施，将围内水抽排至外江，从而降低新堤外侧水位。通过对新堤采取这种“外降内抬”的措施，大大的削减了大堤两侧的水头差，这对维护堤防的安全稳定起到了至关重要的作用。

4.结语

本文结合防汛抢险工程实例，分析计算了在建工程所在堤段在特定洪水条件下的安全稳定状况，为后续进行科学决策、做好防汛工作提供了必要的参考。通过科学的人员组织，采取“外降内抬”等工程措施，多措并举，有力的保证了大堤的安全稳定运行。