孙立颖

（太原理工大学建筑设计研究院有限公司，山西 太原 030024）

1 工程概况

七里河流域主要位于朔州市平鲁区井坪镇，河道总长度30 km，流域控制面积331.82 km2。此次待治理河段无防护性堤防，行洪断面不足，左右岸建设有煤矿及农田，为保障两岸正常生产经营秩序和人民生命财产安全，七里河白堂乡段治理工程的实施迫在眉睫。此次进行河道堤防治理的具体范围主要为桑干河支流的七里河白堂乡段，设计治理长度15.60 km。白堂乡段防洪堤堤基以卵石混合土、混合土卵石岩性为主，为保证地基结构的稳定性，必须进行碾压、夯实处理，消除其中可能存在的架空现象，增加结构密实度。

2 堤基地质条件

七里河白堂乡段堤基置于（Q4pal）卵石混合土基础之上，堤基结构松散，架空情况频繁存在，为消除这种因地质条件而客观存在的架空现象，增加密实度，必须对其进行碾压或夯实处理，使其满足设计要求。根据设计，该堤基卵石混合土承载力180～250 kPa，临时开挖边坡水上坡比1∶0.75～1∶1，水下坡比1∶1～1∶1.50。

根据液化土程度的判别原则可以看出，七里河白堂乡段堤基土中粒径在5 mm 以下的颗粒含量小于等于30%时，则应将其判定为无液化状态，相反，则应判定为存在液化现象。结合七里河白堂乡段项目区堤基土的筛分数据，堤基土粒径在5 mm以下的颗粒含量一般在30%以下，所以可以判定，其堤基土无地震液化倾向，整个结构均属于非液化土层。

堤防基础所存在的不均匀变形、采空区变形、渗透稳定、洪水冲刷、基坑涌水等工程地质问题十分突出，必须在地基碾压加固的基础上采取合理的工程处理措施。另应沿土质岸坡布置局部防洪堤段，以使岸坡土体在天然状态下具备较好的稳定性，而事实上是其抗冲刷能力差，必须进行防护加固处理。

3 堤防断面设计

3.1 堤防断面型式

河道治理工程以堤防为主要建筑物，在确定堤防结构型式时必需严格根据因地制宜、就地取材相关要求，结合工程地理位置、水文地质、所发挥的主要功能、堤坝填筑材料、水沙行洪及汛浪特征、施工技术水平等要求，工程造价等因素，在多种堤防型式中综合比选。

3.1.1 浆砌石重力式岸墙

结合要求，浆砌石重力式岸墙设计高度4.53 m，墙顶设计宽度0.50 m，墙顶还应增设厚度100 mm、底宽3.03 m 的C20 混凝土压顶结构，临水侧所设置的边坡坡比1∶0.40，背水侧边坡基础设计埋深2 m且为直立式设计，基础实际厚600 mm。浆砌石重力式挡墙开挖工程量少，施工技术简单，但是挡墙墙体将占据部分河道，将在一定程度上影响水流过流能力。

3.1.2 钢混悬臂式岸墙

该型式岸墙设计高度5.13 m，立板和底板分别厚0.50～0.60 m和0.50～0.70 m，考虑到墙体结构基底应力的降低及稳定性的提升，必须使底板向临水侧外缘悬挑出1 m长度，并向挡土侧外缘悬挑出2.40 m 长度。这种堤防型式具备较好的结构整体性和耐久性，但是投资大、造价高。其结构型式具体见图1。

图1 钢混悬臂式岸墙图（单位：mm）

3.1.3 格宾石笼岸墙

作为柔性加固结构，格宾石笼有较强的地基结构适应性，且处理过程简单，此治理河段可以选择耐久性好、强度高、使用寿命长的镀锌钢丝网材的格宾石笼结构，且施工过程简便、进度有保证，石笼之间的固结也无需任何胶结材料。与此同时，格宾石笼属于网孔型结构，不影响河蛙、鱼类正常活动，且孔隙内的淤泥堆积更有利于水生生物生长；生态型孔隙结构不影响正常排水，还具备较好的抗冻胀性和抗冰冻性。但是格宾石笼堤防防护材料投资较高，缺乏经济性。

在采用格宾石笼护坡材料时，涉及到护坡型式的确定，格宾石笼护坡结构具体有直立式、阶梯式和贴坡式等。其中，直立式通常按照品字形设计，且要求在地基较好基础上使用，多采用石笼挡墙并按设计要求堆砌，承载力好。阶梯式石笼网箱结构对于各种高度的岸坡均较为适应。贴坡式结构则多见于斜坡加固治理，采用机器将原始钢丝绞合编制成六边形网垫单元，并在网垫表面均匀镀锌防腐处理后，在网箱内部按大小间隔穿插填充块石，达到加固斜坡的治理目的。

结合工程实际，七里河白堂乡段堤防加固应采用贴坡式石笼护坡，在石笼护坡结构四周密实回填土方及无纺布材料，并将加固范围内河底淤泥清除后换填砂砾石材料，按要求的密实度碾压，以保证贴坡式石笼护坡加固效果。

为保证堤防排水，还应在浆砌石重力式岸墙墙体结构中增设φ50 cmPVC 排水管，并将管出口高度控制在比滩面高出0.50 m，排水孔孔距按照2 m的宽度设置，并应将尺寸0.30 m×0.30 m×0.30 m 的反滤体增设在排水孔进口处，避免排水孔堵塞，无纺布外包在反滤体结构上。在浆砌石重力式挡墙上按照15 m的距离间隔设置宽度20 mm的沉降缝，并将聚乙烯闭孔泡沫塑料板填充在缝隙内。

通过综合比较以上三种堤防型式的技术优劣势及造价投资发现，钢混悬臂式岸墙和格宾石笼投资高，缺乏经济性，浆砌石重力式岸墙投资较低，考虑七里河流域白堂乡治理段河道现状及可利用的岸墙工程，为避免占地过大，该河段治理选择浆砌石重力式岸墙堤防加固型式，对于局部较为狭窄且水流过流能力有较高要求的河段采用钢混悬臂式岸墙。

3.2 堤防断面稳定计算

综合以上分析看出，七里河白堂乡段堤防加固采用浆砌石重力式挡土墙，在进行堤防稳定计算时必须以最大断面为计算单元。建设在土石地基之上的堤防的抗滑稳定安全系数允许值应按照1.2确定，抗倾覆安全系数基本组合的允许值按1.3确定；由于地基岩性主要以砂卵石为主，故挡土墙结构底面和砂卵石地基材料之间的摩擦系数应按照0.4的标准取值。

具体而言，采用理正挡土墙稳定计算软件取最不利工况下堤防最大断面（即桩号11+400处堤防断面）进行堤防断面稳定性的计算与评价。堤防断面结构稳定分析结果详见表1。

表1 堤防稳定计算结果表

根据以上计算结果不难看出，七里河白堂乡段经浆砌石重力式岸墙堤防型式加固处理后，堤防结构稳定性分析结果均符合设计及规范要求。七里河白堂乡段堤防按照5级设计，根据《堤防工程设计规范》的规定，建设在地震烈度等级为7度及以上的堤防加固岸墙工程，必需报经主管部门批准后进行抗震设计，这一规定其实是对地震烈度7度及以上地区的河段岸坡及堤防工程抗震设防措施所做出的限定，主要原因可归纳为以下几点：首先，因建设位置及高度的特殊性，河道治理堤防岸墙工程遭遇较大洪水冲刷的可能性不大，通常在低水位运行，此外，这种类型的工程同时遭遇7 度及以上地震烈度的可能性更是微乎其微；其次，结合相关规范及类似工程实践，抗震设防措施成本高且处理复杂，结合中国当前水利水工建筑物运行实践，通常都是对核电站、重要城市及工业设施保护的一级堤防等特别重要的堤防坝段，报经上级主管批准后才进行抗震设防设计。故七里河白堂乡段堤防工程暂不进行堤防抗震设计。

4 结论

综上所述，七里河白堂乡段河段河岸岸坡较为高陡，且砂砾石地质结构松散，通过堤防加固型式比选后指出，应当主要采用浆砌石重力式岸墙堤防加固型式，并对于局部较为狭窄且水流过流能力有较高要求的河段采用钢混悬臂式岸墙。堤防断面稳定性分析结果表明，此工程所选用的堤防加固型式较为适用，且加固效果显著，基本达到了七里河白堂乡段河段加固治理的效果。