馬興高 賀淑全 許 生 唐 波

（宿遷市水務(wù)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司 宿遷 223800）

1 工程概況

由于黃河故道K54+830～K56+300段河道較窄，且堤防外側(cè)均為農(nóng)村集體土地，為減少用地矛盾，便于工程實(shí)施，同時(shí)滿足防洪要求，該工程段采用擋洪墻結(jié)構(gòu)。擋洪墻工程級(jí)別按照《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL379-2007）中要求確定，具有直接防洪作用的水工擋土墻，其級(jí)別不應(yīng)低于所屬堤防的級(jí)別。則K54+830～K56+300段擋洪墻工程級(jí)別為2級(jí)。

黃河故道K54+830～K56+300，堤距僅60m，且子堤內(nèi)無灘地，其設(shè)計(jì)河道底寬為50m，無擴(kuò)挖空間，為滿足過水能力需求，該段河道需建二級(jí)擋墻。由于該段河道位于洋河新區(qū)城區(qū)段，考慮工程實(shí)施后整體效果，保證上下游親水平臺(tái)連貫性，此次1級(jí)擋墻為河底至現(xiàn)狀親水平臺(tái)，墻高4.2m；2級(jí)擋墻為親水平臺(tái)至堤頂，墻高為1.9m。

2 方案比選

擋墻的形式很多，其中扶壁式擋墻能增強(qiáng)墻體的抗彎性能、減少鋼筋用量，在墻高較大或地基土質(zhì)情況較差時(shí)經(jīng)常采用。對(duì)于高度超出4.0m的擋洪墻，一般采用懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻，考慮該工程段為2級(jí)堤防，工程級(jí)別較高，加之后期堤頂?shù)缆方ㄔO(shè)，超載較大，本次選用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更大的扶壁式擋土墻。

圖1 重力式擋洪墻橫斷面圖

對(duì)于高度2.0～3.5m的擋洪墻結(jié)構(gòu)形式，提出重力式擋洪墻、生態(tài)格網(wǎng)擋洪墻、懸臂式擋洪墻3種方案，各方案見圖1～圖3。

二級(jí)擋洪墻三種方案比較結(jié)果見表1。

圖2 生態(tài)格網(wǎng)擋洪墻橫斷面圖

圖3 懸臂式擋洪墻橫斷面圖

表1 二級(jí)擋洪墻方案比較表

由表1分析可知，相較于方案一、二，方案三雖然工藝較復(fù)雜，工期較長(zhǎng)，但是對(duì)堤后占地影響較小，抗?jié)B流穩(wěn)定良好，水泥土回填量較小，投資最少。因此，綜合考慮堤后占地、工程投資等因素，推薦方案三。

3 穩(wěn)定計(jì)算

黃河故道沿線堤防土質(zhì)多為砂土、粉土，土質(zhì)較差，易沖刷，易淤積，粉粒和砂粒的含量高達(dá)75%～90%，有“風(fēng)來起沙，雨來流沙”之說。該段堤防地基承載力較差，對(duì)穩(wěn)定計(jì)算要求很高，而穩(wěn)定計(jì)算成果直接關(guān)系著工程設(shè)計(jì)的安全性。

3.1 特征水位表

該段擋洪墻工程，包括一級(jí)擋土墻為5.0m高扶壁式擋墻，二級(jí)擋土墻為2.7m高懸臂式擋墻。擋墻不同工況的特征水位見表2。

3.2 地質(zhì)參數(shù)

該工程土層分布情況采用《宿遷市黃河故道干河整治工程巖土工程勘測(cè)報(bào)告》（江蘇省巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院）中的勘探成果。宿遷市黃河故道K54+830～K56+300，沿線土層分布情況見圖4。

據(jù)物理力學(xué)指標(biāo)、標(biāo)貫擊數(shù)，并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，確定了地基土的允許承載力建議值，地基土勘探試驗(yàn)成果見表3。扶壁式擋土墻基礎(chǔ)底板高程為17.00m，持力層為④層粉砂夾粉土；懸臂式擋土墻基礎(chǔ)底板高程為21.20m，持力層為10%水泥回填土。

3.3 穩(wěn)定計(jì)算

擋土墻斷面尺寸見圖5。

3.3.1 計(jì)算原理

a.抗滑計(jì)算

參考《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL379-2007），抗滑計(jì)算公式如下：

式中：Kc—沿?fù)跬翂酌娴目够€(wěn)定安全系數(shù)；

f—擋土墻基底面與地基之間的摩擦系數(shù)；

ΣG—作用在擋土墻的全部豎向荷載（kN）；

ΣH—作用在擋土墻上的全部水平向荷載（kN）。

b.抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算

參考《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL379-2007），擋土墻抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算公式為：

式中：K0—擋土墻抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)；

ΣMV—對(duì)擋土墻基底前趾的抗傾覆力矩（kN·m）；

ΣMH—對(duì)擋土墻基底前趾的傾覆力矩（kN·m）。

c.地基應(yīng)力計(jì)算

參考《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL379-2007），擋土墻基地應(yīng)力計(jì)算公式為：

圖4 工程位置地質(zhì)剖面圖

表2 特征水位表

圖5 擋土墻斷面圖

表3 工程地基土勘探試驗(yàn)成果采用表

式中：Pmax/min—擋土墻基底應(yīng)力的最大值或最小值（kPa）；

ΣG—作用在擋土墻的全部豎向荷載；

ΣM—作用在擋土墻上的全部豎向和水平向荷載對(duì)于基礎(chǔ)底面垂直水流方向的形心軸的力矩（kN·m）；

A—擋土墻基底面的面積（m2）；

W—擋土墻基底對(duì)于底面垂直水流方向的形心軸的截面矩（m3）。

表4 擋洪墻穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表

計(jì)算其不均勻系數(shù)，其計(jì)算公式為：η=Pmax/Pmin。

3.3.2 計(jì)算結(jié)果

擋洪墻穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見表4。

由表4可知，其中施工期平均基底應(yīng)力91.39 kPa＜100kPa，最大基底應(yīng)力雖大于100kPa，但不大于地基允許承載力的1.2倍，滿足規(guī)范要求。該工程施工期、運(yùn)行期、驟降工況、地震工況地基應(yīng)力、不均勻系數(shù)、抗滑安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)論

本文通過對(duì)宿遷市黃河故道 K54+830～K56+300 段 擋 洪 墻工程設(shè)計(jì)方案比選，在滿足防洪安全前提下，兼顧景觀、工程占地、工程投資等，二級(jí)擋洪墻選用懸臂式結(jié)構(gòu)為最佳方案。另外，該工程二級(jí)擋墻基礎(chǔ)持力層使用10%水泥土回填土，成本較高，若將一級(jí)、二級(jí)擋墻合并建設(shè)，可考慮空箱擋墻形式■