榕江縣加筋擋土墻防洪堤工程設計
發布時間：2010-01-14 共2頁
3.2 斷面結構型式和構造
由于設計上的一些特點，使得加筋擋土墻防洪堤的斷面結構型式不同于常規。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、面板、拉筋、填料、帽石等組成的“筋帶區”垂直體外，由于堤背無物可依，須回填一定坡度的填料護坡——“非筋帶區”三角體，堤背的坡度根據滲透穩定以及邊坡穩定計算確定。這與傳統土石壩的梯形斷面形狀相似，只不過擋水面的緩坡變為垂直坡而已。因此，榕江加筋擋土墻防洪堤的斷面結構分為兩個部分：擋水面的“筋帶區”垂直體和背水面的“非筋帶區”三角體。擋水面的“筋帶區”垂直體是常規的加筋土擋墻結構，背水面的“非筋帶區”三角體則為水利工程上常見的土體邊坡結構。兩部分有機結合在一起，共同組成了一個路堤結合的防洪堤，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（含基礎及超高）。為滿足堤頂行車需要，設計堤頂寬7m，凈寬6.4m，墻頂設C15砼防浪墻，高0.5m，兼作路面防護欄墩。C25鋼筋砼預制矩形面板厚18cm，尺寸為500×1000或500×500（mm）。面板后并設有30cm厚的碎石反濾層以便安全的排出洪水期間滲入堤內的洪水。設計CAT30020B鋼塑復合拉筋帶長度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，并用塊石護砌。為防止發生滲流管涌，確保堤身安全穩定，坡腳設排水棱體，高度1.0～2.0m，頂寬1.0m，兩側邊坡為1∶1。并于坡腳設置排水溝（400×300mm2）以便及時將堤身滲水排走。擋水面板基礎下設Ｃ15砼承臺梁，底寬1.6m，高1.6m，為矩形結構。
加筋擋土墻防洪堤設計斷面結構型式見圖1。
圖1 加筋擋土墻防洪堤斷面結構型式圖
3.2設計計算
加筋擋土墻防洪堤的設計計算除了根據《公路加筋土工程設計規范》（JTJ015—91），進行外部穩定分析計算和內部穩定分析計算外，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，因此還需要進行滲透穩定分析計算。
① 加筋擋土墻防洪堤內部穩定計算
加筋擋土墻防洪堤內部穩定計算主要是確定筋床填料的壓實密度和計算支撐擋水面板的鋼塑復合筋帶所受的拉力，目的是確定筋帶型號、斷面長度及數量（一般按局部平衡法計算），以滿足加筋土的內部穩定，其實質也就是筋帶的抗拉（抗拔）穩定。
② 加筋擋土墻防洪堤外部穩定計算
加筋擋土墻防洪堤外部穩定計算包括加筋土的抗滑穩定、抗傾穩定、整體穩定和地基應力計算。加筋土防洪堤外部穩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定計算必須考慮兩種最不利的設計工況（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。通過對兩種設計工況的計算以確定加筋擋土墻防洪堤外部穩定計算的控制工況。
③ 加筋擋土墻防洪堤的滲透穩定計算
加筋擋土墻防洪堤的滲透穩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定（可以參照土石壩設計規范中滲透穩定的計算方法）。另外還須對水的滲透量進行計算，以確定洪水期間，堤后滲透量的大小，相應采取抽排措施。
通過對榕江加筋擋土墻防洪堤的具體計算，其外部穩定和內部穩定計算均滿足有關設計規范的要求，并通過滲透穩定計算確定堤背回填區邊坡為1：2。須特別說明的是，在進行加筋土防洪堤結構外部穩定的地基應力計算時，由于砂質土層地基承載力（[R]=150～180Kpa）較小，如僅僅靠內部穩定計算中確定的筋帶區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，這樣筋帶區的面積擴大至整個基底寬度，擴大了2～3倍，從而有效的解決了地基承載力不足的問題，同時也增強了基礎的滲透穩定。
這樣，通過上述的設計計算，并經過進一步的基礎處理以及構造設計我們就可以解決上面提及的由于砂質土層及砂礫石層的強透水性產生的不良工程地質問題以及加筋擋土墻應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，在水利工程上應用加筋土技術也就不存在困難和技術問題。這對加筋土技術的推廣是有很重要意義的。
3.3 基礎處理
加筋擋土墻防洪堤的基礎包括兩個部分：面板基礎部分和筋帶區部分。前面已提及，榕江防洪工程區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，主要為砂質土層及砂礫石層，因此榕江加筋擋土墻防洪堤基礎主要置于稍密實的砂質土層及砂礫石層上。筋帶區部分基礎埋深1.6～2.0m，首先清除原地表0.6～1.0m厚的淤泥、腐質土以及垃圾、廢料后，再深挖1.0m至中密實以上的砂質土層及砂礫石層，并碾壓回填1.0m厚的砂礫石，整平壓實。面板部分基礎埋深2.2～2.6m，基礎設置在稍密至中密狀砂卵（礫）石層或砂質土層上，下設Ｃ15砼承臺梁，底寬1.6m，高1.6m，為矩形結構。臨水面用大石塊回填，以防洪水沖刷淘蝕堤腳。
對置于砂質土層上的面板基礎，設計上加設了兩排直徑0.15～0.2m、長度3.0～4.0m，插入砂礫石層的木樁，以防止基礎出現較大的沉降，也是增加安全性的一種措施。
由于防洪堤基礎各段地質性狀不一，為防止基礎不均勻沉降，防洪堤須設置沉降逢，間距為10m，基礎地質性狀變化處，還須增設。沉降逢處敷設寬度為0.6m的復合土工布，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基礎工程、②面板的制作與安裝、③筋帶鋪設、④填料的采集、攤鋪、壓實、⑤防水、排水和其它工程。
施工時，基礎采用機械開挖，砼面板采用預制，面板安裝用人工或機械吊裝就位。堤身采用碾壓機械分層碾壓，分層厚度為0.5m。筋帶為人工鋪設。填料就近于河灘及河床中機械采集。
各部分詳細施工方法和質量控制等內容可參見《公路加筋土施工技術規范》（JTJ035—91），本文不再繁述。
實際在施工開挖過程中，基礎開挖至設計砂質土層高程后，再往下開挖2.0～3.0m左右即可達至較密實的砂礫石層，由于使用機械化開挖較為容易，施工現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均置于密實的砂礫石層上，從而更好地確保了防洪堤基礎的安全穩定。
另外，通過現場碾壓實驗發現，堤身砂礫石填料壓實后的滲透系數達到了K=10-3cm/s量級，比設計時的K=10-2cm/s量級減少了10倍，從而增加了滲透穩定的安全性，也大大減少了堤身的滲透量。
由于采用機械化施工、且工藝簡單，因此施工速度較快，施工期大為縮短， 目前，僅經過一年的施工，榕江加筋擋土墻防洪堤已基本建設完畢。由于施工單位的施工技術較為成熟和熟練，整個防洪工程的施工較好的體現了設計的意圖，同時也較好的達到了設計的要求，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安全的洪水擋于“國門”之外。
4、結語
① 將加筋土擋墻技術應用于水利工程的防洪堤擋水建筑物，當可以就近采用大量天然砂礫石填料時，這種堤型結構可以大大節約工程投資，而且施工簡單、快速，大大縮短施工工期，具有十分顯著的經濟效益。
② 加筋土技術應用于水利工程應根據水利工程的特點和工程區的地質、地形條件等具體情況進行相應的設計計算和斷面型式設計、構造設計，以滿足水利工程自身的特點和要求。這樣，加筋土技術就可以成功應用于水利工程。
③加筋擋土墻防洪堤結構，可以設計成為路堤結合的型式，不僅起到防洪的作用，同時也是城市濱河道路的建設工程，可實現一舉兩得的建設效果。
④ 榕江加筋擋土墻防洪堤的設計和建設，是加筋土技術應用于水利工程一個成功典范。希望本工程能夠為加筋土技術應用于水利工程起到積極的推動作用。
