论某工程防洪堤设计与施工

摘要：本文结合某工程防洪堤设计进行分析，为今后软基上城市小区防洪堤工程及类似工程的设计和施工提供借鉴作用。

关键词：堤型选择；工程设计；挡墙结构；施工顺序

Abstract: combining with an engineering design flood are analyzed, and the soft foundation for the future on flood engineering and similar city district of engineering design and construction to provide the reference.

Keywords: dike type selection; Engineering design; Retaining wall structure; Construction sequence of

中图分类号： TB21文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

某防洪堤在原规划河道上结合小区总体建设开展，涉及小区的堤防长度544 m，主河道长29 km，河道坡降17. 15%， P=3. 33%洪峰流量1212 m3/s，该段防洪堤防洪标准取30年一遇，防洪堤工程级别为3级。

2堤型确定

2. 1堤型选择

防洪堤的堤型根据堤身断面型式可选择直墙式、斜坡式或复合式几种，软基上防洪堤在堤顶的宽度和堤身高度受周边条件限制情况下如采用直墙式挡墙型的堤型，这种堤型虽然堤身断面断面小，但基础受力集中且容易沉陷。为了堤身稳定，减少堤身沉陷变形通常采用内外抛填压载解决，抛填压载工程量较大;如采用斜坡式(或复合式)型式，虽对堤身稳定有利但堤身断面大，在城区土地资源稀缺情况下，经济上不够合理，所以在考虑了各堤型优缺点后，本次防洪堤选用直墙式悬臂挡墙型堤型，并对防洪堤基础处理进行优化设计。

2. 2堤身断面尺寸

图1防洪堤标准剖面

防洪堤堤顶宽为600 cm(不包括迎水侧挡墙宽度)，堤顶高程4. 29 m，堤顶原采用C25混凝土护面，后因结合小区公园建设堤顶护面改为铺设嵌草砖，下铺碎石垫层;迎水侧挡墙采用悬壁式钢筋混凝土挡墙，挡墙顶高程5. 29m，墙高240 cm，墙顶宽40 cm，墙底宽60 cm，在墙顶外缘设不锈钢扶手栏杆;背水侧挡墙采用干砌条石砌筑，挡墙顶高程4. 09m，墙高140 cm，墙顶宽40 cm，墙底宽80 cm，墙顶采用混凝土压顶，厚20 cm，墙顶外缘设花岗岩艺术栏杆;两侧挡墙间采用粘土回填夯实，填筑高度为140 cm;防洪堤基础内排混凝土灌注桩与外排混凝土灌注桩中心距600 cm，同排桩中心距300 cm，内外灌注桩桩径均采用ф60 cm，桩顶与内外承台盖梁及中间横向承台采取拉梁连接，盖梁断面尺寸为80 cm×60 cm(宽×高)，以满足上部挡墙基础宽度要求，拉梁尺寸选用40 cm×60 cm(宽×高)，外盖梁底与外桩桩间设40 cm厚挡土板，挡土板伸入原地面下50 cm，挡土板最大控制高度为160 cm，若地面线低于挡土板底，外部采用抛石护基，宽2~3 m，盖梁、拉梁、挡土板均采用钢筋混凝土结构。防洪堤标准剖面见图1、基础平面见图2。

图2基础平面

3设计计算

3. 1堤基处理设计

3. 1. 1工程地质

堤线范围内地质主要是软土淤泥层，地层为饱和，软塑~流塑状，高压缩性。承载力标准值fk= 60~80 kPa，桩周土摩阻力标准值qs = 5. 0~8. 0 kPa，十字板剪切(固结快剪)Cu =6. 5~10. 0 kPa，为不良地质土层。软土淤泥层厚度大，承载力差，力学强度低。

3. 1. 2荷载计算和荷载组合

取桩距为300 cm的防洪堤进行断面分析计算。其主要荷载有:至承台梁底的上部主动土压力作用在迎水侧、背水侧挡墙的垂直和水平力，两侧挡墙自重，框架梁自重，外挡土板自重，迎水侧挡墙的静水压力和浪压力，作用承台及拉梁上的填土自重。根据防洪堤工况，对混凝土灌注桩桩基有2种荷载组合，第一种工况:水位降落至堤前滩面高程以下，基础荷载全部由建筑物本身的恒载产生;第二种工况:设计水位，除恒载外，还有静水压力、浪压力。但据荷载分析计算，水压力和浪压力之和小于静止土压力，对基础及堤身建筑物影响不大。考虑到设计水位出现的机率少，时间短，迎水侧挡墙结构采用混凝土结构，堤身采用粘土填筑，渗透系数较小，渗流影响甚微，因此，荷载组合按建筑物本身恒载组合作为本次计算荷载。

3. 1. 3计算简图

防洪堤基础为混凝土灌注桩框架式结构，其结构较为复杂，本次采用较为简化的计算。设计荷载组合下分别对拉梁底中心求垂直力N，水平力H，弯矩M。框架承台以下基础部分的计算简化成图3所示。作用在外侧桩柱的梯形压力为承台以下挡土板所承受土压力。

3. 1. 4桩基长度计算

以内外两侧桩的反力计算确定桩的入土深度。偏心矩eo=M /N R = N (1±6eo/L) /2桩基入土深度按有关单桩计算公式计算，其中桩基允许承载力[ P]大于桩的反力R和桩的有效自重。根据堤址处的地质资料和堤防的断面结构，经计算，内侧桩入土深度为9~12 m，外侧桩入土深度为14~18 m。

3. 1. 5桩基内力计算

基柱内力按多排桩计算，桩顶处视为嵌固，下端视为铰接结构采用M法计算，根据计算结果，外侧桩最大弯矩发生在计算地面线上，内侧桩最大弯矩发生在桩顶处，以最大弯矩处截面作为设计计算截面，按桩径取60 cm，钢筋混凝土保护层取4. 5 cm，混凝土强度为C20，钢筋选用Ⅰ级钢筋，分别对两侧桩进行应力验算，稳定性验算及抗裂验算。

3. 1. 6内外盖梁计算

内外盖梁承受垂直与水平荷载双向作用，属双向受弯构件，同时又承受扭矩的作用，属受扭构件，故按双向受弯构件及弯扭构件进行计算。盖梁以桩为支座，按六跨等截面连续梁求其内力，并进行配筋。

3. 1. 7中间拉梁计算

内外盖梁之间的拉梁荷载有自重、拉梁上土自重组成的垂直均布荷载外，拉梁两端还承受两侧挡墙传来的由主动土压力产生的水平拉力和弯矩。

3. 1. 8挡土板计算

挡土板厚度为40 cm，挡土板上端嵌固于外盖梁，两侧嵌固于桩基内，下侧按自由边，承受梯形土压力考虑，双向内外配筋。

3. 2挡墙设计

迎水侧挡墙采用直墙式悬臂钢筋混凝土挡墙结构，背水侧挡墙采用重力式干砌条石挡土墙结构。迎水侧混凝土挡墙以外承台梁为基础，固端连接。背水侧挡土墙直接座落在基础内承台梁上，以改善结构的受力情况，增加堤身稳定性。迎水侧挡墙主要承受水平土压力，上部的水平推力作用，计算混凝土挡墙配筋、抗剪、抗裂。背水侧挡墙主要荷载有自重、土重、水平和垂直土压力，计算墙体的抗倾，抗滑稳定。

3. 3堤身整体稳定计算

在防洪堤堤身整体深层滑动稳定验算中，考虑基桩参与抗滑作用，基础结构自重和作用在基础结构上的荷载，通过桩基传到了地基深处滑动面以下，故不予考虑，仅以填土荷载作用计算。经堤身整体抗滑稳定计算，抗滑稳定安全系数K≥1. 2，满足规范要求。

4施工要点

4. 1施工顺序

本工程每隔20 m设1个施工段，每个施工段间隔施工，各个施工段施工顺序:基础灌注桩灌筑，挡土板浇筑，框架梁浇筑，堤身回填土至承台梁，迎水侧直墙式悬臂挡墙浇筑及背水侧条石挡墙砌筑，堤身土逐步回填夯实，堤顶护面铺设、栏杆和扶手安装。

4. 2施工要点

(1)混凝土灌注桩施工机械采用简易电动钻孔机，此机械适用于淤泥中钻孔，利用原土造浆固壁，不必另设复杂的造泥浆系统。混凝土灌注桩施工要求设有一定高度的钻机工作平台，上部设钢护筒，保证不塌孔，桩体一次灌注成形，减少上部桩柱的施工接缝，保证灌注桩的施工质量。

(2)为保证直墙式悬臂钢筋混凝土挡墙的美观和质量，上部不设施工接缝，采用专用模板及固定支撑。混凝土采用活动串筒卸料入仓，插入震动器捣实，浇筑时混凝土由下到上，水平上升，随浇随震，一次成型。

(3)堤身土方填筑前对原堤身范围内的垃圾、腐殖土、上层稀泥土清除干净，以免形成软弱滑动面。土方填筑时要求分层填筑，逐层夯实，水平上升，间断进行，为避免造成外桩及挡土板向外倾覆，在承台拉梁尚未完成时严禁土方一次填高。

(4)部份堤脚低洼堤段应采用外抛石护脚，易受水流冲刷堤段堤脚应设置砌石平台护脚。

5结语

(1)本次防洪堤堤身断面型式选用以混凝土灌注桩框架为基础的直墙式悬臂挡墙堤型，外侧挡墙采用直墙式悬臂钢筋混凝土挡墙结构，比起传统的堤身断面型式不仅轻便，而且整体性好，不易沉陷变形，安全可靠，在很大程度上解决了传统的堤身断面因断面大，自重较大而造成易沉陷变形弊病，同时，节省建设用地。

(2)本工程防洪堤设计在确保堤身稳定的前提下，同时，也兼顾了防洪堤外观的新颖和美观，防洪堤迎水侧挡墙采用直墙式悬臂钢筋混凝土挡墙结构，整体性好，轮廓线条清晰，外观光洁;背水侧挡墙采用重力式干砌条石结构，条石经细修面砌筑后外观平整，错缝有致;堤顶采用了嵌草砖铺设，并布置一些园林小品，防洪堤内有小区景观，两者相衬，使得堤防与小区周边的环境很协调。

(3)本工程运行过程中经历了台风和洪水的多次考验，经沉降、变形观测，堤身变形较小，沉降量在5 cm以内，堤身基本处于稳定状态，实践表明，本工程防洪堤设计合理，施工工艺简单可行，为今后软基上城市小区防洪堤工程及类似工程的设计和施工提供借鉴作用。

作者单位：韶关市水利水电勘测设计咨询有限公司

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。