淺析跨河大橋下常見(jiàn)堤防險(xiǎn)情處理措施

王光榮

淺析跨河大橋下常見(jiàn)堤防險(xiǎn)情處理措施

王光榮

本文以南京市雨花臺(tái)區(qū)汽渡線跨板橋河大橋下堤防2016年汛期發(fā)生滲漏、裂縫險(xiǎn)情，汛后處理措施為例，從險(xiǎn)情發(fā)生的原因、搶險(xiǎn)措施、汛后消險(xiǎn)措施方案比選，結(jié)合施工實(shí)際難度等方面論述了低跨河大橋下堤防險(xiǎn)情處理方法，從而為類似險(xiǎn)情處理提供實(shí)用的參考。

一、險(xiǎn)情概述及搶險(xiǎn)措施

板橋河是一條通江支流，位于南京市西南，全長(zhǎng)20.21km，流經(jīng)江寧區(qū)、雨花臺(tái)區(qū)，流域面積約125.9km2，按《板橋河流域水利綜合規(guī)劃》，河口處設(shè)計(jì)洪峰流量392m3/s，河口設(shè)計(jì)潮水位10.94m（長(zhǎng)流規(guī)），入江口位于秦淮新河口上游1.5km，歷史遭遇最高水位10.72m，枯水期河床暴露，典型的季節(jié)性暴漲暴落河道。2016年7月上旬，板橋河水位迅速上漲，繞城公路汽渡線橋下堤防再次出現(xiàn)背水坡滲漏險(xiǎn)情，堤身出現(xiàn)縱向干裂縫，情況緊急。為確保安全度汛，及時(shí)在堤防背水坡做反濾導(dǎo)滲，堤頂附近架設(shè)臨時(shí)值守點(diǎn)，備黃土500m3、編織袋1000條，木樁20根，巡查人員分組分班不間斷巡查，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，搶險(xiǎn)隊(duì)員24小時(shí)待命，最終涉險(xiǎn)度汛。

二、設(shè)計(jì)方案比選

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)察看發(fā)現(xiàn)，繞城公路汽渡線跨板橋河大橋堤防出現(xiàn)的滲漏及裂縫險(xiǎn)情，主要是由于施工時(shí)，堤身土方回填不密實(shí)，防汛匝道緊貼背水坡修建，背水坡坡比較陡，造成局部堤身斷面不足。另外，大橋梁板底部與堤頂之間凈空只有50cm左右，給后期消險(xiǎn)處理帶來(lái)了難度。

1.設(shè)計(jì)洪水

采用河道一維非恒定流模型推算河道沿程最高設(shè)計(jì)洪水位，上邊界為流域各分區(qū)支流入流過(guò)程，下邊界遭遇河口長(zhǎng)江潮位。以20年一遇洪水遭遇河口5年一遇最高潮位9.52m，50年一遇洪水遭遇河口長(zhǎng)江10年一遇最高潮位9.98m，推求河道洪水位，區(qū)界以下河段按照“長(zhǎng)流規(guī)”防洪水位10.94m和50年一遇防洪設(shè)計(jì)水位的外包線確定防洪堤防，區(qū)界以上河段按照20年一遇洪水位確定堤防。確定設(shè)計(jì)洪水位10.94米。

2.工程地質(zhì)

區(qū)域地質(zhì)資料顯示，工程場(chǎng)地在大地構(gòu)造上位于揚(yáng)子斷塊區(qū)下?lián)P子斷塊內(nèi)，下?lián)P子斷塊在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期以大面積的升降運(yùn)動(dòng)為其主要特征，斷塊內(nèi)盆地由斷陷型轉(zhuǎn)為凹陷型，第四紀(jì)以來(lái)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)微弱，主要表現(xiàn)為緩慢間歇性升降運(yùn)動(dòng)。本場(chǎng)區(qū)勘察深度內(nèi)揭露的地基土層自上而下分為4層5亞層.局部分布，土質(zhì)較均勻，中等透水。該層局部未揭穿，最大可見(jiàn)層厚9.00m。通過(guò)勘察未發(fā)現(xiàn)明顯影響工程穩(wěn)定的不良地質(zhì)現(xiàn)象，但軟土是本場(chǎng)地的不良工程地質(zhì)層。通過(guò)地勘資料揭示，該段場(chǎng)地分布的③2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土厚度比較大、含水量大、壓縮性高、強(qiáng)度低、易觸變等特點(diǎn)，在地震或荷載作用下易產(chǎn)生大的沉降、側(cè)向流變，從而導(dǎo)致地基失穩(wěn)。

3.方案

在堤防迎水面7.9米標(biāo)高處打設(shè)一道高壓旋噴防滲墻，墻厚0.3米，樁徑0.6米，間距0.52米，深度5米，標(biāo)高7.9米以上采用新建鋼筋混凝土擋墻的方法擋水，擋墻頂標(biāo)高11.4米。高壓噴射灌漿是高壓噴射水、氣或漿液介質(zhì)沖刷切割土 ，并使?jié){液與土體顆粒摻砼固結(jié)形成防滲墻體。其特點(diǎn)為：①可灌性、可控性好；②連接可靠；③機(jī)動(dòng)靈活；④適應(yīng)地層廣、深度較大，可達(dá)80m左右。優(yōu)點(diǎn)是堤防穩(wěn)定、防滲有保障。造價(jià)略高，但險(xiǎn)工段長(zhǎng)度只有76m。如下圖。

三、滲流穩(wěn)定分析

繞城公路汽渡線跨板橋河大橋堤防為均質(zhì)土堤，堤基土體在汛期堤內(nèi)、外水位差較大，在滲透水流作用下，會(huì)引起滲透破壞，一旦破壞嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致堤防失事。滲透變形的產(chǎn)生及其發(fā)展過(guò)程，與土料性質(zhì)、土料顆粒級(jí)配、水流條件及防滲、排水設(shè)施等因素有關(guān)。滲透變形的類型有流土、管涌、接觸沖刷和接觸流失等4種形式。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，板橋河堤防險(xiǎn)情主要以管涌、流土為主。堤防滲流分析的目的有：①確定堤防浸潤(rùn)線的位置，為堤防岸坡穩(wěn)定分析和布置觀測(cè)設(shè)備提供依據(jù)；②確定堤身和堤基的滲透流量，以估算滲漏損失；③確定堤身和堤基滲流逸出區(qū)的滲透坡降，檢查產(chǎn)生滲透變形的可能性，以便采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧?/p>

1.滲流計(jì)算參數(shù)

滲流計(jì)算采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院編制的二維滲流分析計(jì)算程序。

依據(jù)測(cè)量資料和鉆探斷面，綜合考慮地形、地質(zhì)及壩高等因素，建立滲流二維模型。根據(jù)《勘察報(bào)告》取滲透系數(shù)的平均值進(jìn)行計(jì)算，堤防土層滲透系數(shù)見(jiàn)表1。

本次防滲處理方案采用高壓旋噴樁防滲墻，滲透系數(shù)均取1×10-6cm/s。

表1 堤防滲流計(jì)算滲透系數(shù)表

2.滲流計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)地勘及測(cè)量資料，迎水坡設(shè)計(jì)水位10.94m，下游無(wú)水設(shè)計(jì)斷面的地面高程為8.50m，分別計(jì)算防滲處理前、防滲處理后堤防的滲流穩(wěn)定，計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表2。

表2 堤防滲流計(jì)算結(jié)果表

經(jīng)計(jì)算，處理后堤身滲流浸潤(rùn)線溢出點(diǎn)高程降至坡腳，滲透坡降顯著降低，對(duì)于超標(biāo)準(zhǔn)洪水堤防安全運(yùn)行有利。

四、結(jié)語(yǔ)

繞城公路汽渡線跨板橋河大橋下堤防消險(xiǎn)工程在2017年汛前完工，汛期板橋河河口最高潮水位達(dá)到9.64米，超警戒水位1.04米，在高水位工況下，巡堤人員并未發(fā)現(xiàn)類似往年的滲漏等險(xiǎn)情，運(yùn)行效果良好，經(jīng)受住了洪水的考驗(yàn)。通過(guò)對(duì)雨花臺(tái)區(qū)汽渡線跨板橋河大橋下堤防風(fēng)險(xiǎn)處理措施分析，有以下啟示和建議：

1.道路橋梁建設(shè)單位在進(jìn)行跨河橋梁下堤防恢復(fù)施工時(shí)，堤身土方回填不實(shí)，同時(shí)堤防設(shè)計(jì)斷面不足，是造成險(xiǎn)情的重要原因，因此，洪評(píng)后的后期監(jiān)督非常重要，如何確保橋梁建設(shè)單位保證橋下堤防補(bǔ)償施工的質(zhì)量是水利部門(mén)需要關(guān)注監(jiān)督的重點(diǎn)難點(diǎn)。

2.建議中小河流的跨河大橋盡量能做到路堤結(jié)合，道路標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到防洪要求，可以達(dá)到雙贏的結(jié)果。

3.由于深層攪拌、高壓噴漿等生產(chǎn)工具的發(fā)展，工藝水平的提高，也給處理河流局部新發(fā)生難處理險(xiǎn)工隱患帶來(lái)了有效方法，尤其高壓旋噴、擺噴等技術(shù)水平的提高和成本的降低是今后處理類似險(xiǎn)情需要研究的課題。

南京市雨花臺(tái)區(qū)水務(wù)局）