刘轩鸣

【摘要】科学合理的大堤加固工程断面设计优化应该在保证工程质量、安全和实施速度的基础上，尽量节约工程成本，合理进行资源配置。本文从大堤加固工程断面设计优化的相关问题及对策进行分析，通过对其重要控制要点的把握，实现对大堤加固工程断面设计优化的基本了解和实践指导。

【关键词】大堤加固工程；断面；设计；优化

一、引言

近些年，大堤工程中出现了一些设计问题和通病，造成了经济和社会效益的巨大损失，这些现象的发生主要源于我国设计单位对大堤工程中一些断面设计优化的了解不够深入，出现一些偏差或错误的认识，难以完全掌控大堤工程设计要领，此外就是大堤加固工程断面设计优化本身的复杂性等原因。由此可见，在进行大堤加固工程断面设计优化前，首先需要对大堤加固断面尺寸进行科学合理的选型与设计，同时还需要对设计中的防渗技术和填土区安排进行相应的规划，上述问题都是大堤加固工程断面设计优化中面临的重要问题。下面就大堤加固工程断面设计优化的几个重要控制点进行浅要的分析和探讨。

二、大堤加固工程断面的相关优化设计

对于某湖泊的西大堤来说，其是三条河流洪水东调南下续建工程的重要组成内容之一，也是该湖泊工程的关键治理内容。其向北到达老运河口，向南到达蔺家坝，总长度是131.197千米（这个长度不囊括每个长度500米的支流河口），这个工程的绝大部分都达到了相关标准，但在其湖腰段6.25千米的堤防位置，大约有5千米的长度不达二十年一遇防洪的标准，是大堤的薄弱点，在防汛的时候面临较大压力。为了更好的发挥出西大堤的防洪效益，在合理的论证和分析之后，认为应该对其进行加固，鉴于此，引出本文。

2.1关于的加固断面尺寸介绍

结合相关设计规范以及工程的实际情况，在此次的加固工程中，采用的断面是单一的梯形，从当前的堤防迎水面堤肩一直到背水面的复堤，其迎水面一直保持固定的状态不变，将堤顶设计高度为39.29米，将堤顶设计宽度为6.0米，复堤侧的比值为1：3.0。

2.2关于防渗分析的相关设计

对于湖西大堤湖腰段堤基来说，其主要将②-1层黏土、③-2层黏土和④-1层黏土作为主要力量，在其中还有些许部分也夹杂③-1层淤泥，其渗透的系数为4.14×10-7cm/s，有着较弱的透水性。目前的堤身是①层～②层素填土。从二十世纪五十年代起，一共经过多次加固才完成，这个填土的颜色是棕黄或者黄棕，有一定湿度，有着很好的可塑性，其组成部分为粘土或者粉质的粘土，其局部成分是粉质和重粉质的壤土，在相关注水试验后，结果发现，其堤身的渗透系数控制在1.23×10-3cm/s～2.4×10-2cm/s范围之间。在13个孔的注水试验中，有4个有着较弱的透水性，其他9个都呈现出较强的透水性。渗透稳定性结果表明，堤身有着较大的渗透量，其渗透稳定性显然不能及时对需求满足，继续相关的截渗工程对策。

2.3关于填土区的相关分析

2.3.1结构分析

1）不论第一取土区还是第二取土区，总体都基本为弱膨胀土，它们对工程有着相对较小的影响。2）对于西大堤来说，其腰段基本都是均质堤，在大堤的上游测还设置了一定的截渗墙，所以，其新建复堤有着相对较低的浸润线，详见分析图2.1和图2.2。3）对于腰段新建复堤的底部来说，其指的就是浸润线下面的部分，膨胀土会显示出来一定的膨胀度，但因为它所处的位置是堤的下部，其上面有着相对较厚的土层，所以这种膨胀不会产生十分明显的消极影响。

图2.1 72+400断面堤防渗流计算成果图

图2.2 72+900斷面堤防渗流计算成果图

总起来看，对于湖西大堤湖腰段来说，如果将第一和第二两个取土区土料采用在其新建复堤上，也许会伴随的问题就是其内侧会伴随一定的坡表层土体膨胀和缩小。而要想较好的解决此问题，就是将一个外包盖加在复堤表层。

2.3.2“外包盖”土料改良的方案探讨

试验结果发现，要想更好的控制土膨胀，可以选择加掺石灰，因为其有着比粉煤灰更好的效果。但粉煤灰的价格相对经济。在湖西大堤湖腰段不远的地方有一家热电厂，因为本工程有着丰富的粉煤灰资源，一吨为17.6元，但本地的石灰一吨却要220元，所以，该工程选择了经济的粉煤灰，尽管其效果稍低于石灰，但符合相关要求且成本较低。

三、大堤加固断面边坡稳定性验算

3.1 断面选取

根据该湖泊工程的勘察报告、初步设计等相关资料，从湖腰段堤防中选72+400，74+900两个断面，对其进行堤防边坡稳定复核。

3.2 计算参数

1）设计水位。设计洪水位分别为上级湖36.99 m和下级湖36.49 m；正常蓄水位分别为上级湖33.99 m，下级湖32.29 m；设计堤顶高分别为湖腰段上级湖39.99 m和下级湖39.49 m。2）地震设计烈度。地震动峰加速度为0.10g，相应地震基本烈度为7度。3）土层物理力学指标。典型断面各土层物理力学指标可参见相关文献。

3.3计算工况

迎水侧为设计洪水位，背水侧无水条件下，稳定渗流期的背水侧堤坡稳定。

3.4计算方法和结果

结合物理学指标对每个地方土层进行分析，分析系统采用河海大学的堤防稳定分析系统——Slope，其中，对于湖腰上级湖段地基来说，上面有淤泥层，在进行抗滑的稳定计算时，一般采用改良圆弧法，而对于湖腰下级湖段地基来说，在进行抗滑的稳定计算时，一般采用瑞典圆弧法，FS的计算成果可以从表1中看出。

表3.1 大堤典型断面边坡最小稳定安全系数FS计算成果表

三、结束语

总而言之，随着时代的发展和进步，大堤加固行业在产值不断增长、根基愈发牢固的基础上对工程断面设计优化也有了更高的要求。大堤加固工程断面设计优化具备技术准备标准高、控制措施细节复杂、工艺技术要求严格等一系列特点，这些特点使得大堤加固工程断面设计优化在整个大堤加固建设过程中占据重要地位，极大程度的影响了工程进度、安全和质量。科学合理的大堤加固工程断面设计优化应该在保证工程质量、安全和实施速度的基础上，尽量节约工程成本，合理进行资源配置，致力于经济和社会效益的最大化。

参考文献：

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