浅析地质工程中堤防工程设计问题

摘要：堤防是世界上最早广为采用的一种重要防洪工程。筑堤是防御洪水泛滥，保护居民和工农业生产的主要措施。但是在堤防工程设计时容易出现一些问题，本文针对堤防工程设计时容易出现的问题进行简要分析，并提出设计建议。

关键词：堤防工程；设计；问题；分析

近两年，全国中小河流治理工程在积极推进中。在项目审查过程中，发现堤防设计中存在若干关键性问题，影响到了堤防工程的安全和投资。提出的治理方案与治理目标有一定的距离，导致设计报告反复修改。本文根据项目审查的情况，对存在的主要问题进行了简要总结、分析，并提出了初步建议，供设计参考。

1 合理确定地质分段问题

由于自然界的地质条件有很多种，堤防工程跨越的地理长度较长，其中包含了不同的地质。根据地质条件将地质单元分成不同的类别对堤防工程是有必要的。可是在实际工程中，有些勘测单位为了节省开销、少花力气不对地质进行分段，或者是地质分段没有按照要求进行科学的分段，结果分段不合理，有的还是互相矛盾。这样的做法会导致工程的设计和施工方法缺乏针对性，间接的影响工程的质量。

对地质条件用“好”和“差”来评价是不准确的。比如某些堤基由于渗透性差所以根据这点就将其划为差的地质条件。可是这个堤基的抗滑稳定性和承载力都是较优的，又或者淤泥质的土质地基，它的抗渗条件好，可是承载力和抗滑稳定性就稍微差些。所以用“好"和“差”来评价地址条件都存在矛盾性。

常规的工程地质分类就是根据工程地质条件加上自然因素和工程因素。这种方法过于受到传统思维的约束，没有联系工程的实际情况。我们可以运用逆向的思维方式，从工程地质问题出发，结合以前工程的经验，将工程地质条件作为基础来设计满足工程实际需要的地质分段法。其实工程地质的问题最主要的又三大类，即渗透破坏、滑动与沉降以及崩岸。其中堤基的岩土体主要有砂性土、粘性土以及二者的混合结构。

2 建设内容和设计方案应与防洪工程治理要求相符

建设内容和设计方案应以防洪工程为主，兼顾城市景观和地方发展的需要，而不应本末倒置，导致增加投资。例如：从防洪的角度考虑，有的河段可以直接利用高岸或岸坡防护作为设计方案。但设计单位因考虑城市规划建设的需要，采用了十几米高的挡墙方案，而为满足基础承载力要求，挡墙下又需增加混凝土搅拌桩基础处理措施。有人说增加的投资不需要国家投资，只需要审查认可方案即可。但这里除了涉及到公路、桥梁、市政等行业管理的问题外，还有一个防洪安全隐患问题。采用高岸或岸坡防护设计方案，防洪措施简单明确，安全可靠。但是在岸坡上修建十几米高的防洪墙，增加了堤防工程地勘工作深度，工程设计复杂，稍有疏忽就可能造成安全隐患。防洪墙方案是市政建设的需要，不是防洪工程必须的，这与防洪工程治理要求不相符。如果防洪治理方案与市政建设需求相同，治理措施和断面设计可以兼顾城市建设和地方发展的需要，防洪工程增加投资应由相应市政等渠道解决。

3 施工过程中的问题及处理方法

在堤防工程施工的过程中要加强统一管理的制度。铺土和碾压的操作要统一的进行，并且还要配置平土机来同步进行整平工作。在相邻的作业段之间如果出现高度差就用斜坡将它们衔接好，并且相接的坡度的陡度不能超过1：3。在上堤压实工程中要求块状的粒径如果超过10厘米，就要强制破碎处理，这样做的目的是避免出现架空层的现象，影响工程的总体质量。

在施工过程中没有处理好的各作业段之间的层面碾压问题，可能导致作业段之间出现虚土和块状土堆积现象，这样下去严重的可能导致堤面出现界沟和界墙等隐患。如果出现界沟和界墙，就要在这些部位重新挖开分层铺土填筑，用斜坡的方式将两侧的填土结合起来，其坡度应控制在1：3到1：5之间，而且为了压实要增加碾压次数。

将老提和新堤相结合，要先处理老提上的树根、植物根茎等杂物，使其表面保持干净，同时要削减老堤坡的高度，使其保持1：3到1：5的坡度。在填土的同时要同步的处理，使新、老堤的接头处能够很好的结合，削减高度差较大的坡度。如果在老堤上有较多的坚硬粘土，可以采用开挖结合槽的方法将新、老堤更好的连接在一起。

在建筑物结合处，两侧回填土的施工时，最适宜的条件是混凝土的强度达到设计的60%左右，将建筑物表面的一些乳皮和粉尘等杂物清理干净，割除露在外面的铁件并且用用水泥砂浆覆盖在表面起到保护的作用。在最后的填筑过程中，建筑物的表面要保持湿润状态，在涂泥浆的同时要填土、夯实。为了保证结合处不产生接触渗透和冲刷现象，铺土的高度要和涂泥浆高度水平。

4 针对性的堤防土料选定

土料根据自身的颗粒大小组成情况可以分为两大类，即粗粒和细粒。粗粒的土料类型有砾石、砂、卵石等；细粒的土料类型有粉土、壤土、粉砂和一些土类派生的粉质壤土等。在堤防建设中，利用粗粒土料来建设工程的支撑棱体的构建。为了保证一些斜墙和心墙起到防渗的作用，工程一般都是选用细粒土料来填筑，而且在大多数的工程堤防建筑上都是把采用细粒土料来填筑做为原则。在堤防建筑上，最理想的筑堤土料是细粒中的中粉质壤土和粉质粘土（粉粒含量不能超过40%）。主要原因是高含量的粘粒土料容易被压实，而且土体一般情况下不会因失水而开裂。低粘粒的土料在碾压过程中其含水量不易把握，如果含水量较小，在压实后的填土就达不到标准的质量程度，土壤仍然很松散；如果含水量较高，在碾压过程中不仅可能出现“弹簧土”现象，还会降低粉性土的抗渗透变形能力。在汛期，含水量较高可能导致滑坡现象和流土破坏现象；在干旱期，不做好堤防的表面保护措施可能影响环境甚至交通。所以，施工方法要根据施工现场的土壤质量来做科学的选择。

5 针对坝体问题做渗透稳定分析合理选择渗控措施

渗透稳定分析应有针对性，典型断面选取与堤基地层和堤身填筑材料应对应。渗流分析应根据堤基地层和堤身填土按GB50286―2013《堤防工程设计规范》附录E 计算。需要说明的是，一般河流堤防不一定形成稳定渗流，但是大江大湖的堤防或中、小河湖重要堤段应按稳定渗流计算。在土地资源越来越紧缺的形势下，渗控措施的选择应遵循尽量减少占地的原则。例如：某省30 多公里双层堤基堤防，表层黏性土层较薄，经初步核算不满足表层黏性土抗浮稳定要求。采取堤后黏性土压重，压重宽度10m 左右，厚度仅需1.5～0.5m，占地很多。其实，这种双层堤基，表层黏土的抗浮稳定对堤身安全没有太大影响，主要是下层砂层的渗透稳定问题。设计应核算砂层的渗透稳定性，如果不满足渗透稳定要求，需在堤后一定范围内增设反滤排水保护措施。又如：某砂性土堤基堤防，在堤身护坡下铺设复核土工膜防渗，不仅起不到堤基防渗作用，反而由于反向水压的作用对护坡的稳定性带来隐患。

解决渗透稳定等诸如此类的问题，应根据堤基地层、堤身填土、移民占地和工程投资等因素，综合分析比选。选择技术可行、经济合理的防渗透破坏措施。

参考文献：

[1] 张生，张延乐. 堤防工程施工与质量控制[M]，郑州：黄河水利出版社，2006，12

[2] 马国良，王广月，夏祥哲. 基于层次分析法的堤防工程设计方案优选[J]，2006（23），26-28