潘正春

淺談住宅小區(qū)工程防洪評(píng)價(jià)的計(jì)算

潘正春

安徽省蚌埠市某小區(qū)改造工程位于淮河南岸，由于該項(xiàng)目緊鄰蚌埠市城市防洪圈堤，規(guī)劃建設(shè)紅線離堤腳僅30m左右，沿堤規(guī)劃建設(shè)住宅樓，住宅樓為高層建筑，并在樓下建設(shè)地下停車場(chǎng)，該工程基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，基坑開(kāi)挖深度為7.0～10.5m。

汛期時(shí)，小區(qū)改造工程發(fā)生過(guò)滲水現(xiàn)象。該項(xiàng)目建設(shè)雖不在堤防管理范圍內(nèi)，但在堤防120m的保護(hù)范圍之內(nèi)，應(yīng)當(dāng)就洪水對(duì)建設(shè)項(xiàng)目可能產(chǎn)生的影響和建設(shè)項(xiàng)目對(duì)防洪可能產(chǎn)生的影響做出評(píng)價(jià)，編制防洪評(píng)價(jià)報(bào)告，提出防御措施。

一、工程地質(zhì)情況

工程處堤身土主要為輕粉壤土，堤基土以輕粉質(zhì)壤土和砂土為主。為簡(jiǎn)化計(jì)算，堤身取均勻單一輕粉質(zhì)壤土，滲透系數(shù)為6.62×10-5cm/s，堤基土取均勻單一砂土，滲透系數(shù)為3.64×10-4cm/s，滲透系數(shù)取大值，計(jì)算結(jié)果也偏于安全。

二、工程防洪評(píng)價(jià)計(jì)算

1.設(shè)計(jì)洪水

工程位置處淮河干流設(shè)計(jì)洪水位為22.48m，設(shè)計(jì)洪水流量為13000m3/s。

2.計(jì)算斷面選取

斷面堤頂高程為25.50m，堤頂寬13m，內(nèi)側(cè)堤腳高程為20.50m，外側(cè)堤腳高程為19.00m，內(nèi)邊坡為1∶3，內(nèi)坡3m以下設(shè)2m平臺(tái)，平臺(tái)高程22.50m，往下1∶5接地，外邊坡為1∶3。內(nèi)邊坡堤腳距基坑頂約為60m，基坑底高程為14.8m。外邊坡設(shè)混凝土護(hù)坡，混凝土護(hù)坡從堤腳護(hù)至23.50m，板厚120mm。選取的典型斷面見(jiàn)圖1。

3.計(jì)算工況及水位選取

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286－98）的規(guī)定，河湖的堤防滲流計(jì)算應(yīng)計(jì)算三種水位的組合：臨水側(cè)為設(shè)計(jì)洪水位，背水側(cè)為相應(yīng)水位；臨水側(cè)為設(shè)計(jì)洪水位，背水側(cè)為低水位或無(wú)水；洪水降落時(shí)對(duì)臨水側(cè)堤坡穩(wěn)定最不利的情況。結(jié)合該工程實(shí)際情況，取最不利的水位組合，臨水側(cè)設(shè)計(jì)洪水位為22.48m，背水側(cè)無(wú)水。洪水突然降落只對(duì)堤防的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，對(duì)該工程滲流計(jì)算不構(gòu)成計(jì)算工況，而堤身穩(wěn)定計(jì)算在堤防建設(shè)時(shí)已計(jì)算過(guò)。

4.土的滲透變形判別

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告中的第18號(hào)鉆孔，該孔距離工程處較近，查得堤基土細(xì)砂d60為0.205mm，d10為0.082mm，則堤基土不均勻系數(shù)Cu=d60/d10=2.5。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2008)的附錄G的判別標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于無(wú)粘性土不均勻系數(shù)小于等于5的土可判為流土，因此發(fā)生的滲透破壞類型為流土，堤基土的允許水力比降為0.25~0.35。

5.計(jì)算方法

滲流計(jì)算分析的方法可概括為三種：一是水力學(xué)法，二是流體力學(xué)法，三

是混合法，即水力學(xué)—流體力學(xué)法。水利工程常用水力學(xué)方法，此次設(shè)計(jì)采用河海大學(xué)工程力學(xué)研究所研發(fā)的《水工結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)（AutoBank 7.079）》（最新升級(jí)版）堤防滲流場(chǎng)計(jì)算程序進(jìn)行分析計(jì)算，該軟件即是按照水力學(xué)的方法計(jì)算滲流。防滲計(jì)算采用兩種模型：一種是考慮外河側(cè)混凝土護(hù)坡的防滲作用，護(hù)坡的滲透系數(shù)取1.0×10-8cm/s，一種是未考慮外河側(cè)混凝土護(hù)坡的防滲作用，因?yàn)樽o(hù)坡修建的時(shí)間較長(zhǎng)，耐久性難保障，難免滲水，且接縫處容易滲漏。

圖1 典型斷面圖

6.典型斷面滲流分析成果

外河側(cè)采用防洪水位22.48m，內(nèi)河側(cè)無(wú)水。堤身的滲透系數(shù)為K1= 6.62×10-5cm/s，堤基的滲透系數(shù)為K2=3.64×10-5cm/s，有限元采用三角形基元。經(jīng)計(jì)算，考慮外河側(cè)混凝土護(hù)坡的防滲作用的滲透比降為0.097，不考慮外河側(cè)混凝土護(hù)坡的防滲作用的滲透比降為0.212。當(dāng)不均勻系數(shù)Cu不大于3時(shí)，允許比降為0.25~0.35。計(jì)算的滲透比降均小于流土滲透破壞的允許比降，不會(huì)發(fā)生滲透破壞。

三、計(jì)算結(jié)果分析

（1）基坑工程盡量不要在汛期施工。汛期施工時(shí)，外河側(cè)保持長(zhǎng)時(shí)間的高水位，對(duì)滲透破壞非常不利，同時(shí)地質(zhì)報(bào)告不可能完全反映工程所在廠區(qū)的地質(zhì)情況，有可能發(fā)生意料之外的滲透變形及破壞，比如流土、管涌、接觸沖刷和接觸流失等，對(duì)工程造成影響，對(duì)防洪安全造成重大隱患。

（2）如果工程在汛期施工，選擇在外河側(cè)水位較低時(shí)開(kāi)挖基坑，且要加快施工進(jìn)度，完成地下工程的施工，回填土至原地面。

（3）在臨大堤一側(cè)基坑頂?shù)耐膺吘壴O(shè)置一排截滲溝，以攔截滲透過(guò)來(lái)的大堤外河側(cè)滲水。截滲溝平行于基坑外邊緣，全長(zhǎng)420m，寬1m，溝深10m，回填砂碎石并壓實(shí)，地表設(shè)置水平排水系統(tǒng)，將滲水排出工程影響區(qū)外。

（4）建議施工時(shí)，截滲溝與基坑排水一起考慮，可減少工程投資。為防止?jié)B透過(guò)來(lái)的滲水對(duì)樁孔的影響，樁基采用擠土樁，若采用非擠土樁時(shí)，宜用泥漿護(hù)壁。

（5）選擇有豐富經(jīng)驗(yàn)的施工單位組織施工，編制詳細(xì)的施工技術(shù)方案、度汛方案和防汛搶險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案。具體的工程設(shè)計(jì)及施工方案將報(bào)請(qǐng)當(dāng)?shù)厮姓鞴懿块T審批，并根據(jù)當(dāng)?shù)厮姓鞴懿块T的審批意見(jiàn)組織施工。

（6）在工程施工中若在護(hù)堤地內(nèi)臨時(shí)堆放建筑物、搭建簡(jiǎn)易工棚等，在工程完工后及時(shí)清除，恢復(fù)原貌，減小工程施工對(duì)堤防環(huán)境的破壞和影響■

（作者單位：蚌埠市誠(chéng)信水利工程監(jiān)理咨詢有限公司 233000）

（專欄編輯：周 權(quán)）