浅谈住宅小区工程防洪评价的计算

2014-02-27潘正春

治淮 2014年9期

关键词：渗透系数护坡堤防

潘正春

浅谈住宅小区工程防洪评价的计算

潘正春

安徽省蚌埠市某小区改造工程位于淮河南岸，由于该项目紧邻蚌埠市城市防洪圈堤，规划建设红线离堤脚仅30m左右，沿堤规划建设住宅楼，住宅楼为高层建筑，并在楼下建设地下停车场，该工程基础采用预应力高强混凝土管桩，基坑开挖深度为7.0～10.5m。

汛期时，小区改造工程发生过渗水现象。该项目建设虽不在堤防管理范围内，但在堤防120m的保护范围之内，应当就洪水对建设项目可能产生的影响和建设项目对防洪可能产生的影响做出评价，编制防洪评价报告，提出防御措施。

一、工程地质情况

工程处堤身土主要为轻粉壤土，堤基土以轻粉质壤土和砂土为主。为简化计算，堤身取均匀单一轻粉质壤土，渗透系数为6.62×10-5cm/s，堤基土取均匀单一砂土，渗透系数为3.64×10-4cm/s，渗透系数取大值，计算结果也偏于安全。

二、工程防洪评价计算

1.设计洪水

工程位置处淮河干流设计洪水位为22.48m，设计洪水流量为13000m3/s。

2.计算断面选取

断面堤顶高程为25.50m，堤顶宽13m，内侧堤脚高程为20.50m，外侧堤脚高程为19.00m，内边坡为1∶3，内坡3m以下设2m平台，平台高程22.50m，往下1∶5接地，外边坡为1∶3。内边坡堤脚距基坑顶约为60m，基坑底高程为14.8m。外边坡设混凝土护坡，混凝土护坡从堤脚护至23.50m，板厚120mm。选取的典型断面见图1。

3.计算工况及水位选取

根据《堤防工程设计规范》（GB50286－98）的规定，河湖的堤防渗流计算应计算三种水位的组合：临水侧为设计洪水位，背水侧为相应水位；临水侧为设计洪水位，背水侧为低水位或无水；洪水降落时对临水侧堤坡稳定最不利的情况。结合该工程实际情况，取最不利的水位组合，临水侧设计洪水位为22.48m，背水侧无水。洪水突然降落只对堤防的稳定性产生影响，对该工程渗流计算不构成计算工况，而堤身稳定计算在堤防建设时已计算过。

4.土的渗透变形判别

根据地质报告中的第18号钻孔，该孔距离工程处较近，查得堤基土细砂d60为0.205mm，d10为0.082mm，则堤基土不均匀系数Cu=d60/d10=2.5。根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008)的附录G的判别标准，对于无粘性土不均匀系数小于等于5的土可判为流土，因此发生的渗透破坏类型为流土，堤基土的允许水力比降为0.25~0.35。

5.计算方法

渗流计算分析的方法可概括为三种：一是水力学法，二是流体力学法，三

是混合法，即水力学—流体力学法。水利工程常用水力学方法，此次设计采用河海大学工程力学研究所研发的《水工结构有限元分析系统（AutoBank 7.079）》（最新升级版）堤防渗流场计算程序进行分析计算，该软件即是按照水力学的方法计算渗流。防渗计算采用两种模型：一种是考虑外河侧混凝土护坡的防渗作用，护坡的渗透系数取1.0×10-8cm/s，一种是未考虑外河侧混凝土护坡的防渗作用，因为护坡修建的时间较长，耐久性难保障，难免渗水，且接缝处容易渗漏。

图1 典型断面图

6.典型断面渗流分析成果

外河侧采用防洪水位22.48m，内河侧无水。堤身的渗透系数为K1= 6.62×10-5cm/s，堤基的渗透系数为K2=3.64×10-5cm/s，有限元采用三角形基元。经计算，考虑外河侧混凝土护坡的防渗作用的渗透比降为0.097，不考虑外河侧混凝土护坡的防渗作用的渗透比降为0.212。当不均匀系数Cu不大于3时，允许比降为0.25~0.35。计算的渗透比降均小于流土渗透破坏的允许比降，不会发生渗透破坏。