◎ 劉闖 中山市水利水電勘測設(shè)計(jì)咨詢有限公司

1.引言

在建工程所在地區(qū)澇災(zāi)頻繁發(fā)生，現(xiàn)有排澇設(shè)施排澇能力不足，一旦遭受澇災(zāi)，將給當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)安全帶來巨大損失。安徽省蕪湖市無為大堤某在建泵站工程，排澇標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，排澇流量近60m3/s，工程等別為Ⅱ等，投入運(yùn)行后，將會大大提高排澇片區(qū)抵御洪澇災(zāi)害的能力，同時(shí)改善該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

入汛以來，受多地持續(xù)強(qiáng)降雨影響，長江水位快速上漲。沿江鳳凰頸閘下水位更是高達(dá)15.21米，超過1998年歷史最高洪水位。受長江持續(xù)高水位影響，作為無為大堤的外護(hù)圩及防洪屏障，惠生聯(lián)圩于7月11日出現(xiàn)潰口，潰口長度約110米?；萆?lián)圩潰口引發(fā)長江洪水倒灌，使在建工程所在堤段直面長江大洪水的考驗(yàn)。

受新冠疫情影響，工程施工進(jìn)度相對滯后，未能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。雖然穿堤建筑物已完成澆筑并及時(shí)復(fù)堤，但復(fù)堤后短時(shí)間內(nèi)就面臨特大洪水的考驗(yàn)，仍然存在較大風(fēng)險(xiǎn)：一是新堤在持續(xù)高水位條件下自身的穩(wěn)定狀況；二是新堤與老堤結(jié)合處、穿堤建筑物與堤身結(jié)合處等作為大堤防滲體系的薄弱面，本身也存有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。此外，堤內(nèi)泵房基坑開挖較深，與堤前形成較大水頭差，根據(jù)現(xiàn)場巡察情況，局部位置出現(xiàn)了翻砂鼓水現(xiàn)象。鑒于存在較大的潛在風(fēng)險(xiǎn)，原有度汛方案已難以滿足現(xiàn)狀水情對大堤防洪安全的要求，為確保大堤萬無一失，保障圩內(nèi)群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全，必須采取有效措施進(jìn)行處理。

表1 各土層物理力學(xué)指標(biāo)表

2.計(jì)算分析

2.1 計(jì)算模型及邊界參數(shù)界定

本次計(jì)算模型采用新建工程所在堤段斷面形式，新堤回填段堤頂高程15.2米（1985國家高程基準(zhǔn)，下同），頂寬10米，兩側(cè)坡比為1：3，堤身采用粘性土填筑。根據(jù)現(xiàn)場水位監(jiān)測結(jié)果，堤外水位最高時(shí)達(dá)11.3米，基坑地勢低洼，高程為-2.0米。期間，通過采取工程搶險(xiǎn)措施，從原河道中引水入基坑，使得基坑內(nèi)水位到達(dá)6.0米。在這種邊界條件下，復(fù)核大堤的安全穩(wěn)定狀況。邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算各土層物理力學(xué)指標(biāo)依據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告建議值選取，如表1。

2.2 計(jì)算過程及結(jié)果分析

2.2.1 抗?jié)B穩(wěn)定分析

通過計(jì)算在設(shè)計(jì)洪水持續(xù)時(shí)間內(nèi)浸潤線的位置、出逸點(diǎn)及出逸比降，分析土體發(fā)生滲流變形或滲透破壞的可能性，為下一步及時(shí)采取對應(yīng)工程措施提供依據(jù)。結(jié)合地質(zhì)勘測資料，新堤地基存在連續(xù)的不透水粘土層，故本次計(jì)算按不透水地基均質(zhì)土堤滲流公式計(jì)算：

式中，q為單寬滲流量，m3/s·m；K為滲流系數(shù)，m/s；H1、H2分別為上、下游水位；h0為下游出逸點(diǎn)高度；m1、m2分別為上、下游坡度。

在此特定工況下，計(jì)算結(jié)果表明，堤坡出逸比降為0.57，滲流量為0.11m3/d，基本滿足穩(wěn)定要求，但出逸比降已接近允許值，需要采取一定的工程措施進(jìn)行處理。

2.2.2 抗滑穩(wěn)定分析

本次穩(wěn)定計(jì)算采用瑞典圓弧滑動法進(jìn)行，采用有效應(yīng)力法，計(jì)算公式參照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》公式；

式中：W為土條重量，KN；Q、V為水平和垂直地震慣性力，KN；u為作用于土條底面的空隙壓力，KN/m2；a為條塊重力線與通過此條塊底面中點(diǎn)的半徑之間的夾角，°；b為土條寬度，m；Q、V分別為水平、垂直地震慣性力（V向上為正，向下為負(fù)），KN；c’為土條底寬的有效凝聚力，KN/m2；為有效內(nèi)摩擦角，°；MC為水平地震段慣性力對圓心的力矩，KN·m。

計(jì)算結(jié)果表明，在這一非常運(yùn)行條件下，土堤邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)值為1.26，滿足穩(wěn)定設(shè)計(jì)要求。

3.工程措施

在本次防汛搶險(xiǎn)過程中，建立了較為完善的組織管理制度和應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，包括人員日常值班巡堤、技術(shù)人員實(shí)時(shí)觀測、專家應(yīng)急小組方案制定、搶險(xiǎn)隊(duì)伍落實(shí)見地等，從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題一整套完備的工作流程。本文重點(diǎn)總結(jié)了為解決本工程遇到的實(shí)際問題，所采取的一系列緊急工程措施。后續(xù)實(shí)踐證明，措施及時(shí)，效果良好。

3.1 基坑應(yīng)急處理

在發(fā)現(xiàn)基坑出現(xiàn)冒水情況后，第一時(shí)間組織工作人員進(jìn)行搶險(xiǎn)工作。經(jīng)專家分析論證，為保證大堤安全穩(wěn)定，堤內(nèi)外水頭差不宜超過5米。在堤外水位不斷上升的情況下，可以采取從河道抽水的方式，迅速抬高基坑內(nèi)的水位，從而降低堤內(nèi)外水頭差，有效的減小滲透壓力。由于基坑所在位置地勢低洼，需對基坑四周進(jìn)行培土加高才能滿足坑內(nèi)水位要求。通過連夜施工，在最短時(shí)間內(nèi)修筑起一道高約1.5米、頂寬約6米的子埂。其中，利用現(xiàn)場開挖出的淤泥，沿子埂內(nèi)側(cè)鋪設(shè)約0.6米厚的淤泥層，并在上面覆蓋土工膜，整體作為一道隔水層，減少基坑內(nèi)水體外滲，維持基坑內(nèi)水位平穩(wěn)。采用多組水泵抽水方式，將泵房右側(cè)河道內(nèi)的河水注入基坑內(nèi)，水位抬升至預(yù)定高程后，僅保留一臺水泵作為備用，通過對基坑內(nèi)的水位定時(shí)觀測，發(fā)現(xiàn)基坑內(nèi)水位因外滲而出現(xiàn)下降時(shí)，及時(shí)啟用備用水泵及時(shí)補(bǔ)水。同時(shí)，采用架設(shè)浮橋、乘坐小船等方式，將中粗砂、碎石等反濾料精準(zhǔn)投放在鼓水點(diǎn)。通過采取以上措施，基坑內(nèi)鼓水點(diǎn)由原來的二十多個(gè)逐漸降低至個(gè)位數(shù)，并且冒水程度也得到了大幅緩解。

3.2 外圍堰修筑

為確保大堤萬無一失，在新回填堤段外搶筑一道圍堰。新修應(yīng)急圍堰長300多米，設(shè)計(jì)頂寬6米，可保證各施工機(jī)械協(xié)同作業(yè)，水下填筑作業(yè)采用兩端進(jìn)占法進(jìn)行施工。圍堰主體采用塊石、碎石混合料填筑，外江側(cè)坡面采用防滲材料進(jìn)行處理，增大其抗?jié)B性。外圍堰修筑完成后，結(jié)合水泵抽排措施，將圍內(nèi)水抽排至外江，從而降低新堤外側(cè)水位。通過對新堤采取這種“外降內(nèi)抬”的措施，大大的削減了大堤兩側(cè)的水頭差，這對維護(hù)堤防的安全穩(wěn)定起到了至關(guān)重要的作用。

4.結(jié)語

本文結(jié)合防汛搶險(xiǎn)工程實(shí)例，分析計(jì)算了在建工程所在堤段在特定洪水條件下的安全穩(wěn)定狀況，為后續(xù)進(jìn)行科學(xué)決策、做好防汛工作提供了必要的參考。通過科學(xué)的人員組織，采取“外降內(nèi)抬”等工程措施，多措并舉，有力的保證了大堤的安全穩(wěn)定運(yùn)行。