榕江縣加筋擋土墻防洪堤工程設(shè)計
發(fā)布時間：2010-01-14 共2頁
3.2 斷面結(jié)構(gòu)型式和構(gòu)造
由于設(shè)計上的一些特點(diǎn)，使得加筋擋土墻防洪堤的斷面結(jié)構(gòu)型式不同于常規(guī)。榕江加筋擋土墻防洪堤修建于平坦寬闊的河灘地，除了由基礎(chǔ)、面板、拉筋、填料、帽石等組成的“筋帶區(qū)”垂直體外，由于堤背無物可依，須回填一定坡度的填料護(hù)坡——“非筋帶區(qū)”三角體，堤背的坡度根據(jù)滲透穩(wěn)定以及邊坡穩(wěn)定計算確定。這與傳統(tǒng)土石壩的梯形斷面形狀相似，只不過擋水面的緩坡變?yōu)榇怪逼露?。因此，榕江加筋擋土墻防洪堤的斷面結(jié)構(gòu)分為兩個部分：擋水面的“筋帶區(qū)”垂直體和背水面的“非筋帶區(qū)”三角體。擋水面的“筋帶區(qū)”垂直體是常規(guī)的加筋土擋墻結(jié)構(gòu)，背水面的“非筋帶區(qū)”三角體則為水利工程上常見的土體邊坡結(jié)構(gòu)。兩部分有機(jī)結(jié)合在一起，共同組成了一個路堤結(jié)合的防洪堤，既可以擋水防洪，又可以在墻頂面形成通車路面（見圖1）。
榕江加筋土防洪堤最大高度11.65m（含基礎(chǔ)及超高）。為滿足堤頂行車需要，設(shè)計堤頂寬7m，凈寬6.4m，墻頂設(shè)C15砼防浪墻，高0.5m，兼作路面防護(hù)欄墩。C25鋼筋砼預(yù)制矩形面板厚18cm，尺寸為500×1000或500×500（mm）。面板后并設(shè)有30cm厚的碎石反濾層以便安全的排出洪水期間滲入堤內(nèi)的洪水。設(shè)計CAT30020B鋼塑復(fù)合拉筋帶長度6.5m、寬度0.3m，堤身用砂礫石料分層回填碾壓，堤背采用1:2的邊坡，并用塊石護(hù)砌。為防止發(fā)生滲流管涌，確保堤身安全穩(wěn)定，坡腳設(shè)排水棱體，高度1.0～2.0m，頂寬1.0m，兩側(cè)邊坡為1∶1。并于坡腳設(shè)置排水溝（400×300mm2）以便及時將堤身滲水排走。擋水面板基礎(chǔ)下設(shè)Ｃ15砼承臺梁，底寬1.6m，高1.6m，為矩形結(jié)構(gòu)。
加筋擋土墻防洪堤設(shè)計斷面結(jié)構(gòu)型式見圖1。
圖1 加筋擋土墻防洪堤斷面結(jié)構(gòu)型式圖
3.2設(shè)計計算
加筋擋土墻防洪堤的設(shè)計計算除了根據(jù)《公路加筋土工程設(shè)計規(guī)范》（JTJ015—91），進(jìn)行外部穩(wěn)定分析計算和內(nèi)部穩(wěn)定分析計算外，由于加筋擋土墻防洪堤填料大多為中低液限礫類土、砂類土、砂礫石土等具有滲透性的材料，因此還需要進(jìn)行滲透穩(wěn)定分析計算。
① 加筋擋土墻防洪堤內(nèi)部穩(wěn)定計算
加筋擋土墻防洪堤內(nèi)部穩(wěn)定計算主要是確定筋床填料的壓實(shí)密度和計算支撐擋水面板的鋼塑復(fù)合筋帶所受的拉力，目的是確定筋帶型號、斷面長度及數(shù)量（一般按局部平衡法計算），以滿足加筋土的內(nèi)部穩(wěn)定，其實(shí)質(zhì)也就是筋帶的抗拉（抗拔）穩(wěn)定。
② 加筋擋土墻防洪堤外部穩(wěn)定計算
加筋擋土墻防洪堤外部穩(wěn)定計算包括加筋土的抗滑穩(wěn)定、抗傾穩(wěn)定、整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計算。加筋土防洪堤外部穩(wěn)定計算時須考慮水荷載的作用。因此，加筋擋土墻防洪堤的外部穩(wěn)定計算必須考慮兩種最不利的設(shè)計工況（荷載組合），一種是墻前無水壓力，墻后堤背填土壓力情況，一種是墻前有水壓力情況。通過對兩種設(shè)計工況的計算以確定加筋擋土墻防洪堤外部穩(wěn)定計算的控制工況。
③ 加筋擋土墻防洪堤的滲透穩(wěn)定計算
加筋擋土墻防洪堤的滲透穩(wěn)定計算則是在水壓力作用下，計算加筋擋土墻防洪堤的滲透穩(wěn)定（可以參照土石壩設(shè)計規(guī)范中滲透穩(wěn)定的計算方法）。另外還須對水的滲透量進(jìn)行計算，以確定洪水期間，堤后滲透量的大小，相應(yīng)采取抽排措施。
通過對榕江加筋擋土墻防洪堤的具體計算，其外部穩(wěn)定和內(nèi)部穩(wěn)定計算均滿足有關(guān)設(shè)計規(guī)范的要求，并通過滲透穩(wěn)定計算確定堤背回填區(qū)邊坡為1：2。須特別說明的是，在進(jìn)行加筋土防洪堤結(jié)構(gòu)外部穩(wěn)定的地基應(yīng)力計算時，由于砂質(zhì)土層地基承載力（[R]=150～180Kpa）較小，如僅僅靠內(nèi)部穩(wěn)定計算中確定的筋帶區(qū)的面積不足以提供必須的承載力，因此我們將最下部的4層筋帶延長至堤背，這樣筋帶區(qū)的面積擴(kuò)大至整個基底寬度，擴(kuò)大了2～3倍，從而有效的解決了地基承載力不足的問題，同時也增強(qiáng)了基礎(chǔ)的滲透穩(wěn)定。
這樣，通過上述的設(shè)計計算，并經(jīng)過進(jìn)一步的基礎(chǔ)處理以及構(gòu)造設(shè)計我們就可以解決上面提及的由于砂質(zhì)土層及砂礫石層的強(qiáng)透水性產(chǎn)生的不良工程地質(zhì)問題以及加筋擋土墻應(yīng)用于水利上的防洪工程時所遇到的特有問題。解決了這些問題，在水利工程上應(yīng)用加筋土技術(shù)也就不存在困難和技術(shù)問題。這對加筋土技術(shù)的推廣是有很重要意義的。
3.3 基礎(chǔ)處理
加筋擋土墻防洪堤的基礎(chǔ)包括兩個部分：面板基礎(chǔ)部分和筋帶區(qū)部分。前面已提及，榕江防洪工程區(qū)位于平永河右岸的漫灘、一級階地及一級階地前緣的第四系覆蓋層，主要為砂質(zhì)土層及砂礫石層，因此榕江加筋擋土墻防洪堤基礎(chǔ)主要置于稍密實(shí)的砂質(zhì)土層及砂礫石層上。筋帶區(qū)部分基礎(chǔ)埋深1.6～2.0m，首先清除原地表0.6～1.0m厚的淤泥、腐質(zhì)土以及垃圾、廢料后，再深挖1.0m至中密實(shí)以上的砂質(zhì)土層及砂礫石層，并碾壓回填1.0m厚的砂礫石，整平壓實(shí)。面板部分基礎(chǔ)埋深2.2～2.6m，基礎(chǔ)設(shè)置在稍密至中密狀砂卵（礫）石層或砂質(zhì)土層上，下設(shè)Ｃ15砼承臺梁，底寬1.6m，高1.6m，為矩形結(jié)構(gòu)。臨水面用大石塊回填，以防洪水沖刷淘蝕堤腳。
對置于砂質(zhì)土層上的面板基礎(chǔ)，設(shè)計上加設(shè)了兩排直徑0.15～0.2m、長度3.0～4.0m，插入砂礫石層的木樁，以防止基礎(chǔ)出現(xiàn)較大的沉降，也是增加安全性的一種措施。
由于防洪堤基礎(chǔ)各段地質(zhì)性狀不一，為防止基礎(chǔ)不均勻沉降，防洪堤須設(shè)置沉降逢，間距為10m，基礎(chǔ)地質(zhì)性狀變化處，還須增設(shè)。沉降逢處敷設(shè)寬度為0.6m的復(fù)合土工布，以起到反濾的作用。
3.4 施工及施工情況
加筋擋土墻防洪堤的施工分為以下幾個主要部分：
①基礎(chǔ)工程、②面板的制作與安裝、③筋帶鋪設(shè)、④填料的采集、攤鋪、壓實(shí)、⑤防水、排水和其它工程。
施工時，基礎(chǔ)采用機(jī)械開挖，砼面板采用預(yù)制，面板安裝用人工或機(jī)械吊裝就位。堤身采用碾壓機(jī)械分層碾壓，分層厚度為0.5m。筋帶為人工鋪設(shè)。填料就近于河灘及河床中機(jī)械采集。
各部分詳細(xì)施工方法和質(zhì)量控制等內(nèi)容可參見《公路加筋土施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ035—91），本文不再繁述。
實(shí)際在施工開挖過程中，基礎(chǔ)開挖至設(shè)計砂質(zhì)土層高程后，再往下開挖2.0～3.0m左右即可達(dá)至較密實(shí)的砂礫石層，由于使用機(jī)械化開挖較為容易，施工現(xiàn)場處理時即采取了取消木樁，開挖至砂礫石層的措施。雖然工程量稍為增大，但卻使整個防洪堤基礎(chǔ)均置于密實(shí)的砂礫石層上，從而更好地確保了防洪堤基礎(chǔ)的安全穩(wěn)定。
另外，通過現(xiàn)場碾壓實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，堤身砂礫石填料壓實(shí)后的滲透系數(shù)達(dá)到了K=10-3cm/s量級，比設(shè)計時的K=10-2cm/s量級減少了10倍，從而增加了滲透穩(wěn)定的安全性，也大大減少了堤身的滲透量。
由于采用機(jī)械化施工、且工藝簡單，因此施工速度較快，施工期大為縮短， 目前，僅經(jīng)過一年的施工，榕江加筋擋土墻防洪堤已基本建設(shè)完畢。由于施工單位的施工技術(shù)較為成熟和熟練，整個防洪工程的施工較好的體現(xiàn)了設(shè)計的意圖，同時也較好的達(dá)到了設(shè)計的要求，如同一道銅墻鐵壁將長期嗜虐和危害榕江縣城人民生命財產(chǎn)安全的洪水擋于“國門”之外。
4、結(jié)語
① 將加筋土擋墻技術(shù)應(yīng)用于水利工程的防洪堤擋水建筑物，當(dāng)可以就近采用大量天然砂礫石填料時，這種堤型結(jié)構(gòu)可以大大節(jié)約工程投資，而且施工簡單、快速，大大縮短施工工期，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
② 加筋土技術(shù)應(yīng)用于水利工程應(yīng)根據(jù)水利工程的特點(diǎn)和工程區(qū)的地質(zhì)、地形條件等具體情況進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計計算和斷面型式設(shè)計、構(gòu)造設(shè)計，以滿足水利工程自身的特點(diǎn)和要求。這樣，加筋土技術(shù)就可以成功應(yīng)用于水利工程。
③加筋擋土墻防洪堤結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計成為路堤結(jié)合的型式，不僅起到防洪的作用，同時也是城市濱河道路的建設(shè)工程，可實(shí)現(xiàn)一舉兩得的建設(shè)效果。
④ 榕江加筋擋土墻防洪堤的設(shè)計和建設(shè)，是加筋土技術(shù)應(yīng)用于水利工程一個成功典范。希望本工程能夠?yàn)榧咏钔良夹g(shù)應(yīng)用于水利工程起到積極的推動作用。
