某河流堤防险段安全加固工程岩土工程勘察

南东梅 何俊照 梁 东

(1．华北水利水电学院，河南郑州 450045;2．河南地矿建设工程(集团)有限公司，河南 郑州 450000)

1 概述

增城市某河流堤防险段安全加固工程位于增城市新塘镇仙村西福河下游及东江北干流仙村涌的右岸。上游始于新塘镇沙滘村，下游止于十字海水闸，拟加固堤围全长约16．7 km。本工程旧堤兴建于二十世纪五六十年代，后经逐渐加高、培厚而成，现阶段整条堤段基本连续完整，堤段范围内基本能通行。根据有关资料，旧堤在洪水期来临时曾多次出现险情，特别是白石洲、竹园、沙湾及牛路涌等堤段尤为严重，曾多次出现过决堤现象。因此现阶段旧堤防及其穿堤建筑物已不能满足防洪标准的要求，存在较大的安全隐患，需对堤防险段和标准较低的堤段进行达标加固，加高、加宽大堤以达到防洪标准要求，对局部渗透性较大堤段采取防渗处理措施等。

该工程可行性研究阶段的岩土工程勘察已完成，本次属于初步设计阶段勘察，主要是在前期勘察已取得资料的基础上重点对堤防险段进行勘察。

2 场地稳定性评价

根据本次勘察结果，结合区域地质资料综合分析，勘察场地及附近未发现有影响场地稳定性的地质构造和古河道、暗浜、古冲沟、古塘、决口口门、沙丘、埋藏谷等不良地质作用，也没有岩溶或土洞塌陷、膨胀土、地裂缝、滑坡体等地质灾害，场地是稳定的。但在7+040附近基岩中有地下洞穴，地下洞穴已经被淤泥完全填充，上覆岩体为较厚的中风化砂岩，对场地稳定影响不大。

根据GB 50011-2001建筑抗震设计规范及GB 18306-2001中国地震动参数区划图，勘察场地抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0．05g，地震动反应谱特征周期值为0．35 s。根据本次勘察结果，场地内场地土的类型为中软土，建筑场地类别为Ⅱ类，该场地处于河岸，属于建筑抗震不利地段，在6度地震力作用下，可不考虑饱和砂土或粉土的液化影响，但淤泥、淤泥质土、淤泥质粉细砂等土层属于对震陷敏感的地层。

3 旧堤堤身工程地质特征及评价

本工程堤围达标加固堤段全长约16．7 km，其中西福河堤段长约7．85 km，堤内主要为耕地，堤外距西福河较近，堤外一般有较窄的外滩分布。堤身断面呈梯形，堤顶高程约为5．0 m～7．5 m，堤顶高程自北向南逐渐变低;堤顶相对于堤脚高约3．0 m～6．0 m。堤顶宽多为3．0 m～5．0 m。东江北干堤仙村涌堤段长约8．41 km，堤内主要为耕地，堤外距仙村涌较近，堤外一般有较窄的外滩分布。堤身断面呈梯形，堤顶高程约为4．5 m～6．0 m;堤顶相对于堤脚高约2．0m ～4．0m，堤顶宽多为3．0m ～5．0m。本工程整条堤段堤身填筑土层厚约0．40 m～6．70 m，旧堤现阶段存在的最大问题是堤身单薄，高度不能满足防洪标准的要求，在多个局部地段河流逼近堤脚，严重威胁了堤防的安全，属旧堤的险段，达标加固时应重点采取相应消险加固措施。本工程在可行性研究阶段对堤身进行了现场注水试验和室内渗透试验，统计成果见表1。

表1 现场注水试验及室内试验渗透系数成果统计表

从表1的堤身现场注水试验成果可以看出，堤身渗透系数在1．68×10－4cm/s～2．77 ×10－3cm/s之间，平均值为5．0 ×10－4cm/s;在堤身77段注水试验中，除2段为微弱透水外，其余75段均属中等透水性。

整条堤段堤身物质组成以粉质粘土、砂质粘土为主，土质不甚均匀，表层混杂少量砂土或砖瓦等杂填土成分，总体土质粘性一般，呈稍密状，局部松散，其防渗性能一般，渗透系数可取5．0×10－4cm/s。但局部地段填土为粉细砂土，偶见红砖、炉渣、碎石等物，主要集中在桩号3+300～4+500堤段以及1+520和5+410桩号断面的前后50 m范围内。该几段的堤身填土多为粉细砂土，结构松散，呈微胶结或未胶结状，粘性差，水泡易散塌，在钻探过程中常出现无回水现象，漏水严重，说明其渗透性较强，防渗性能差，建议其渗透系数采用5．0×10－3cm/s。整条堤段大部分堤段堤身填土土层表面较干燥，表现为坚硬状，下部呈硬塑～可塑状。堤身土体压实度不均匀，渗透性为中等渗透性。堤身填筑土体自身稳定性差，抗冲刷能力弱。

4 堤防地基与岸坡岩土特征及稳定性评价

1)地基土分布特征。

勘察区主要分布有堤防填筑土及堤基中第四系全新统冲积层及残积层等，所揭露堤基地层一般上部为粉质粘土、淤泥质土、淤泥等细粒土，中下部为粉细砂、中砂、粗砂等粗粒土，深部为残积层及各风化带基岩，地层结构表现为典型的双层结构，局部地段表现为含夹层形式的多层结构特征。

2)抗滑移及抗冲刷稳定性评价。

本工程堤基土层主要由粉质粘土、淤泥质土、淤泥、粘土、粉细砂、中砂、粗砂及残积土等组成。堤基土层中粉质粘土、粘土及残积土层抗滑移、抗冲刷能力较好;堤基土层中淤泥质土、淤泥抗滑移、抗冲刷能力较差;堤基中的粉细砂、中砂、粗砂等砂层抗滑移稳定性较好，抗冲刷能力较弱。本工程堤外河流在险段处逼近堤围，使得堤基土层暴露于河流冲刷、掏蚀之中，故建议堤围达标加固设计、施工时应充分考虑到堤基中淤泥质土等软弱土层对堤防安全的不利影响，对险段等局部河道逼近堤防地段采取相应防滑、防冲刷措施。

3)地基渗漏及渗透变形问题评价。

本工程堤围沿线堤基中下部均分布有粉细砂、中砂、粗砂等砂层，厚度较大，粘粒含量较低，渗透性中等～强透水，分布连续，局部堤段砂层埋深较小，甚至直接暴露与河水相连，在汛期当河水位较高时，堤基易发生渗漏。本工程勘察场区西福河堤段地基表层一般覆盖有较厚的粉质粘土、淤泥质土等渗透性相对较弱的土层，防渗性能较好，有利于堤基抗渗稳定;其下粉细砂层厚度较大为中等透水层，对堤基抗渗稳定不利。在东江北干堤仙村涌堤段大部分地段堤基表层粉质粘土等较弱透水性土层覆盖相对较薄，其下一般为较厚的粉细砂层，为中等透水层，堤内外水力联系强，当汛期内外水头相差较大时，构成了发生管涌和流土等渗透破坏的不良因素，使得堤基易发生渗透变形问题。本工程在多个局部堤段由于上覆粉质粘土或淤泥质土弱透水铺盖层较薄或堤身直接与粉细砂土层接触，易出现管涌、流土等不良工程地质问题，属于堤基防渗薄弱地段，应采取相应防渗加固处理措施。

4)岸坡稳定问题评价。

本工程堤围外侧大部分地段分布有窄外滩，局部无外滩，因堤外河流河道边坡较陡，河水位在上游来水、涨潮、汛期等情况下变化幅度较大，组成岸坡的岩土体主要为粉质粘土、淤泥质土及粉细砂等，抗冲刷能力较差，堤防岸坡坡脚受水流冲刷掏蚀，稳定性较差。旧堤在多个局部地段河流逼近堤脚，属旧堤的险段，堤基表层主要为淤泥质土等软弱土层，易受河水冲刷掏蚀，河岸坡坍塌逼近堤围，并有向堤围不断发展的趋势。因此本工程除了对旧堤进行加宽、培厚外，还应对险段等局部地段河道岸坡采取整治措施。

5 旧堤达标加固及穿堤建筑物基础方案

本工程旧堤堤身单薄，宽度及高度均不能达到防洪标准的要求，堤身物质组成以粉质粘土为主，局部地段表层混杂少量砂层或砖瓦等杂填土成分，压实度不均匀，填筑质量较差。旧堤达标加固的任务主要是进行加宽、培厚堤身，在局部河道逼近堤防地段采取防冲、抗滑措施等;对于填土、砌置挡墙等可直接以堤身填土或堤基浅层部位的粉质粘土、粉细砂等土层为地基持力层;对穿堤建筑物地段若上部荷载不大，可直接以堤基中的粉质粘土、粉细砂等土层为天然地基持力层，若荷载较大，也可选择桩基础形式，以堤基中埋藏较深的砂层、残积土层或基岩为桩端持力层。

［1］韦 港，冀建疆．堤防工程地质勘察中的若干问题［J］．水利水电技术，2001，32(3):53-57．

［2］何 淼，田春玲．饮马河堤防塌岸险段工程除险加固工程设计方案［J］．东北水利水电，2010(3):5-7．

［3］GB 50286-98，堤防工程设计规范［S］．

［4］华东水利学院．水工设计手册［M］．北京:水利电力出版社，1984．

［5］中山市水利水电勘测设计咨询有限公司．增城市仙村大围安全加固工程岩土工程勘察报告［R］．2008．