肖新华

（湘西自治州水利水电勘测设计研究院　吉首市　416000）

某城市堤防防洪墙险情分析及除险加固

肖新华

（湘西自治州水利水电勘测设计研究院吉首市416000）

某城市堤防工程投入使用后第二年出现安全隐患，堤防砌石防洪墙墙背承台以上约1.0m出现数条顺堤向水平张裂缝。文章对工程作了简单介绍，对其裂缝险情及成因进行分析，提出防洪墙加固处理的二种方案，并作了对比。文章指出，根据目前普遍存在的砌石施工质量较差，为确保超高防洪墙的安全，设计时应注意几个问题。

防洪堤隐患成因加固

1　工程概况

项目位于沅水一级支流上，工程主要任务为：对城区现状和规划发展城区沿河按防洪标准新修堤防保护圈，提高城市防洪标准。工程的建设规模为新建右岸老城区防护圈、排水泵房及其他附属设施，堤防采用衡重式砌石防洪墙，长2.7 km。根据《防洪标准》（GB 50201-94）规定，确定其防洪标准为20年一遇，工程的等级为IV等工程，相应主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。

工程于2008年3月开工建设，至2010年10月完成主体工程施工。

2　防洪墙险情及成因分析

2.1防洪墙险情

2010年11月5日，桩号1+008.6～1+052.4段长43.8 m防洪墙发生了垮塌，该段墙高（16.5～21.0）m。经鉴定，垮塌原因为工程质量差所致，并建议：为保证该段已建堤防的安全，应对其余大于18 m墙高段进行安全鉴定。根据实际布置，桩号1+302～1+390段墙高均大于 18 m，此段堤顶高程为（213.30～212.42）m，最大墙高23.85 m，外河正常水位205.00 m，设计洪水位（210.00～209.97）m。经复核，挡墙衡重平台以上断面计算拉应力为（49.1～52.4）kPa，小于浆砌石的设计容许弯拉应力值（110 kPa），但经过检测，防洪墙砌石砂浆强度仅M5.0,考虑安全裕度后的浆砌石的容许弯拉应力值为45 kPa，不满足要求，论证后初步决定采用加厚上墙的加固方案。

2014年6月，对拟加固处理段（桩号1+320～1+ 340）墙背回填土开挖后发现防洪墙衡重平台以上（衡重平台高程198.70m～198.52m），高程（198.6～201.0）m范围内发现4条顺堤向水平张裂缝。裂缝1断续延伸长10m，缝宽大部份在（10～20）mm之间；裂缝2延续延伸长8m，缝宽在（1～20）mm之间；裂缝3断续延伸长12m，缝宽大部份在（10～25）mm之间；裂缝4发生在上墙墙背底部，延伸长5 m，缝宽大部份在（10～20）mm之间。裂缝的出现已严重危及防洪墙安全。

2.2险情成因分析

（1）工程施工时在未经设计许可下，随意变更设计，增加上墙高度2.25m，墙体断面型式改变。经复核，挡墙衡重平台以上断面计算拉应力超出允许值。

（2）从外观上看，砌石墙体存在多处空洞，浆砌石砂浆不密实，经检测，砂浆强度远小于设计值M7.5；块石粒径普遍较小、密实度较差、相互间咬合度较低。

（3）通过对防洪堤挡土墙排水普查及运行情况调查得知，工程运行过程中，排水孔未见排水痕迹，估计是排水孔堵塞所致，排水堵塞会导致墙体内侧地下水无法排水，从而增加堤内水压力，甚至超出设计水压力，使得防洪堤处于不利的运行状态，增加防洪堤发生失稳破坏的机率。

（4）根据墙背开挖断面，回填料从上往下可以分为三层，分别为碎石、杂填土、粘性土。

①碎石：主要由浅灰色、灰白色白云岩碎石、块石、角砾及少量粘性土组成，其中碎石含量约50%，块石含量约20%，角砾石含量约15%，粘性土含量约5%，欠压实，层厚4.7 m。

②杂填土：主要由粘性土、白云岩碎石、部分角砾不、建筑垃圾及少量块石组成，欠压实，层厚2.0 m。

③粘性土，主要由粘性土及部分白云岩角砾组成，角砾含量约15%，土质松软、湿、欠压实，层厚5.8 m。

对粘性土填料进行检测，根据界限含水率和颗粒分析试验可判断本土样为粘土质砾，土样液限为27.5%、塑限为16.0%、塑性指数为11.5、天然含水率达60.3%，最佳含水率为7.1%、最大干密度为2.07 g/cm3。防洪墙背填筑料不满足规范要求，将导致土压力增大。

3　防洪墙加固方案

3.1方案比选

本次加固设计提出二种方案。方案一：上墙M10浆砌石加厚，先采用C15混凝土砌块石加高挡墙衡重平台至（203.52～202.74）m高程，再对上墙背采用M10浆砌石按1∶0.5的坡比进行加厚；方案二：挡墙衡重平台加高同方案一，然后在衡重台上新增C30扶壁式挡墙独立承担上墙土压力。下面对二种方案进行比较说明，见附表。

附表　溢洪道各级库水位下泄流量试验值

由于无法准确探测裂缝在墙体内的延伸深度以及对上墙稳定造成的影响程度，另考虑到原砌体质量较差，加固方案选择可靠度更高、更安全的钢筋混凝土扶壁式挡墙方案。

3.2衡重台上扶壁挡土墙设计

（1）挡墙扶壁采用等厚，扶壁坡比根据挡土墙的结构稳定要求及衡重台实际宽度确定。扶壁间距根据平面布置分析确定，墙体及扶壁的截面厚度根据结构强度要求确定。

（2）扶壁挡土墙的分段长度与原防洪墙相一致。

（3）对原防洪墙下墙体进行充填固结灌浆，以增强其整体性及强度。设计孔距、排距均为2.0 m，施工时根据不同部位与砌筑质量，先采用先导孔进行查明，再分别选择不同的浆液浓度与灌浆压力，并注意在伸缩缝两侧采用化学灌浆进行封闭，防止伸缩缝被浆液填塞。

（4）为加强衡重台上方加高砌体与原防洪墙块石砌筑体之间的结合，布置水平向Φ20锚杆，锚杆长4.0 m（两侧各2.0 m），间距1.5 m×1.5 m梅花型布置。

（5）扶壁面板与原防洪墙间采用C15混凝土填筑。

（6）先疏通原防洪墙堵塞排水孔，然后在扶壁式挡墙面板上埋设排水管与之相接，并在扶壁式挡土墙墙背设置反滤层。

（7）布置堤身垂直位移、水平位移监测系统，及时发现细微的异常变化，并做相应的工程处理。

3.3修复后防洪墙稳定及应力复核

复核计算将上墙扶壁式简化为整体浆石挡墙的一部分，对挡墙基底截面稳定及应力进行复核，考虑3 m水位差，内水位为扶壁式挡墙底板以上3m位置。经计算，挡墙在各种工况下稳定及应力满足规范要求。

修复后挡墙横断面图见附图。

附图　防洪墙加固横剖面图

4　结语

通过堤防防洪墙除险加固的设计，对堤防防洪墙有了较深的了解，同时注意到设计中需要注意的几个问题。

（1）城市等修建土堤受限制的地段，可采用防洪墙。防洪墙宜采用钢筋混凝土结构。

（2）挡土墙高度在6 m以上时，可采用扶壁式结构；当挡土墙高度较大、且地基条件不好时，宜采用空箱式或空箱与扶壁组合式结构。

（3）衡重式挡墙上墙身与衡重台连接处为拉应力区，设计时需对在区域用“L”型钢筋钢筋混凝土进行加强。

（4）衡重式挡墙稳定及应力计算复核时需考虑墙内外水位差，可按外水位平齐衡重台高程，内水位取衡重台高程以上3～4 m。

（5）对于比较高的防洪墙，墙背排水宜采用干砌石反滤体。

肖新华（1976-），男，大学本科，工程师，从事水工设计工作，手机：1860743222。

（2016-03-12）