某江干流右岸堤防設計計算分析

齊曉華

（山西省汾河水庫管理局，山西 太原 030000）

某江干流右岸堤防設計計算分析

齊曉華

（山西省汾河水庫管理局，山西 太原 030000）

對某江干流右岸堤防的平面位置進行了規(guī)劃。在分析水文、地質(zhì)條件的基礎上，對該堤防進行了結(jié)構(gòu)設計，并進行了沖刷計算、滑動穩(wěn)定及傾覆穩(wěn)定計算分析；該段沿線設排水涵一處，且驗算了其排水能力，計算、驗算結(jié)果均滿足要求。

堤防；工程布置；結(jié)構(gòu)設計；穩(wěn)定計算；排水涵

1 項目概況

某江干流右岸堤防位于城區(qū)上游，系防洪堤。兩岸地勢平坦，黨校位于右岸岸邊，左岸為村落?？刂屏饔蛎娣e698km2，植被良好，河道較規(guī)整，平均坡降為2.3‰，河床由砂礫石組成。該段右岸現(xiàn)狀為土堤和部分擋墻，曾多次水毀后整修，95年的超標準洪水使堤頂過水，黨校的車庫、食堂進水。江邊原有一條鄉(xiāng)路被洪水沖毀，使十幾戶村民無法進出。隨著城市的發(fā)展建設﹑市區(qū)防洪工程的不斷完善，按照統(tǒng)一規(guī)劃，堤﹑路﹑綠相結(jié)合原則，針對此堤段防洪標準低與市區(qū)已建防洪工程不協(xié)調(diào)的問題，對該段進行改建，從而與市區(qū)段堤防相銜接，使之形成完善的防洪體系。

2 平面布置及水文地質(zhì)條件

2.1 工程布置

根據(jù)市區(qū)段堤防現(xiàn)狀，一方面堤線布置延續(xù)原有堤線和有利地形作為基線，不占房屋耕地；另一方面考慮對原有不合理堤段河道進行整治，有利于防洪行洪。堤距60～80m，堤首與公路大橋上游邊墩墻相接樁號0+000，堤尾樁號0+306，右岸設計堤防總長306m，遵循技術(shù)經(jīng)濟合理原則，堤防均采用重力式漿砌石擋墻結(jié)構(gòu)形式。河段實施人工整治，上﹑下游自然銜接，河底坡降為2.3‰。在黨校樁號0+43.5處設一排水涵。

2.2 水面線

依據(jù)補測地形圖﹑縱橫斷面圖及洪痕調(diào)查，對有堤水面線推算成果進行了重新核定，本段水面線采用修訂后成果，見表1。

表1 該段水面線表

2.3 工程地質(zhì)條件及評價

該工程區(qū)內(nèi)地層主要為三元結(jié)構(gòu)，表層砂壤土厚0.3～0.8m，下部卵﹑礫石層厚0.5～2.0m，再下覆灰?guī)r。相鄰區(qū)內(nèi)沖擊鉆探觀察測試：卵礫石層0.5～0.9m為中密層，0.9m以下為密實層。現(xiàn)狀堤身斷面均為砂卵礫石，99年在該段工程堤腳齒槽開挖中揭露，區(qū)段內(nèi)基巖埋深較淺，岸邊巖石高出河底以上0～1.5m為灰?guī)r層。堤段設計采用漿砌石擋墻結(jié)構(gòu)，建議基礎座于弱風化巖層上。

3 堤防設計

3.1 洪水標準

依據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286-98）確定本段堤防采用30年一遇洪水標準，工程等級為三級。

3.2 結(jié)構(gòu)設計

3.2.1 堤頂高程

堤頂高程按設計洪水位加堤頂超高確定。堤頂采用公式：Y=R+e+A計算。得出波浪爬高R=0.23m，風壅高e=0.002m，安全加高允許越浪A值取0.4m，堤頂超高Y=0.64m，即安全高為0.64m，取1.0m。

3.2.2 沖刷計算

直段沖刷采用公式：hB=hp+[（vcp/v允）n-1]計算，得30a一遇洪水最大沖刷深度Δh=0.17m。

彎段沖刷采用計算公式：Hmax=（λQ/{Bd1/3[g（γs-γ）/ γ]1/2})6/7計算得0+217.4—0+272.8段，坡腳沖刷深Δhp= 0.74m。

3.2.3 斷面設計

漿砌石擋墻采用重力式，表面采用料石結(jié)構(gòu)。最大墻高6.1m，基礎座在巖石上，漿砌石擋墻頂寬為0.5m，迎水坡坡比1∶0.05，采用料石砌面，尺寸為0.5m×0.25m×0.3m，背水坡坡比為1∶0.35，墻身為漿砌石，基礎設高0.65m，寬0.35m的前后趾；擋土墻身設2排排水管（塑料管），間距3m，上下呈梅花狀布置，水泥砂漿強度為M7.5。

3.2.4 穩(wěn)定分析

選取堤身最不利斷面位置（堤高6.1m）進行計算?；瑒臃€(wěn)定采用公式：K=ΣW/ΣP計算。式中：ΣW表示作用在滑動面上的垂直力；ΣP表示作用在滑動面上的水平力。

傾覆穩(wěn)定計算采用公式：K=ΣM抗/ΣM傾計算。式中：ΣM抗表示作用在墻趾A點的總抗傾力矩；ΣM傾表示作用在墻趾A點的總傾覆力矩。

經(jīng)計算，抗滑穩(wěn)定系數(shù)：Kc=1.61；抗傾穩(wěn)定系數(shù)：K0=3.69；基底壓力：δmax=0.07MPa，δmin=0.05MPa。

重力式擋墻經(jīng)計算，正常情況控制：抗滑安全系數(shù)Kc=1.61，大于1.25；抗傾安全系數(shù)K0=3.69，大于1.5；基礎最大應力δmax為0.07MPa，小于0.5MPa，穩(wěn)定及強度滿足設計要求。

3.2.5 排水涵

排水標準及排水流量。

新建堤防沿線設排水涵1處，用以排泄該機關(guān)單位內(nèi)區(qū)域雨水，排水標準為5年一遇，排水流量按24h洪水總量，1d內(nèi)排泄過程計算。洪水總量及排水流量成果見表2：

泄流能力計算。

表2 設計排水量成果表

排水涵選擇?？紤]到涵前允許積水深度不高，出口河床抗沖能力較強，根據(jù)當?shù)氐慕ㄖ牧霞笆┕l件，考慮采用直徑800混凝土預制管。

涵洞進、出口高程和底坡的確定。為減少開挖量和使水流進、出口平順，涵洞進、出口高程和縱坡按自然溝高程和縱坡布置，涵長4.00m，坡降i=2%。

涵洞洞徑按寬頂堰自由出流公式計算：

式中：m——流量系數(shù)取0.36；

δc——自由出流取1.00；

b——為wk/hk，計算得0.56。

當直徑D=0.8m時，Q=0.638m3/s，則一次洪水總量全部排出需12.5h，滿足設計要求。

4 結(jié)語

此次防洪堤改建后，將大大的提高防洪標準，且使堤岸變得更加平滑順暢，岸坡穩(wěn)固牢靠，對固化岸坎，防止邊岸坍塌，減少水土流失等都有積極作用，可以更加有效地保護沿江附近村落耕地和人民生命財產(chǎn)安全。

TV871

C

1004-7042（2017）05-0034-02

齊曉華（1983-），女，2012年畢業(yè)于內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學水工結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，工程師。

2017-03-11；

2017-04-15