阜阳颍河滨水绿地堤防防洪墙设计

吴彦青 匡成华

（安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司 合肥 230088）

1 工程概况

颍河滨水绿地堤防位于颍河北京路桥至阜阳闸段，是淮北大堤的一部分，属于I 级堤防。该段堤防现状为2003年大水加固修建的防洪墙，在左岸滩地存留有大量拆迁垃圾及部分阻水设施，影响河道行洪断面，造成安全隐患，未达到按颍河20年一遇遭遇淮河干流100年一遇设防要求，需将该段堤防原防洪墙拆除，调整墙体位置重建。

该段防洪墙一侧为颍河及堤防，另一侧为规划的城市道路，设计中，需考虑在满足防洪安全的基础上，兼顾规划的道路及景观布置需求，为此采用扶壁式防洪墙设计。工程重点部位为桩号0+658.3～0+772.4处，该段堤防规划高程35.74～35.75m，防洪墙后路面高程为29.60m，挡土高度较高，设计中需重点关注防洪墙不同工况下的结构稳定及渗流问题。

2 工程设计

2.1 工程地质

依据地质勘探资料，堤防自上而下分别为人工填土，轻粉质壤土、重粉质壤土和轻夹中粉质壤土，主要物理力学性质指标见表1。

表1 土层物理力学性质参数表

2.2 防洪墙设计

颍河滨水绿地堤防（桩号0+658.3～0+772.4）设计洪水位33.83m，该处堤防设置高程35.75m 的扶壁式防洪墙，扶臂间距4.5m，前墙厚度0.6m，底板宽10.3m，厚0.6m，底板埋深1.0m，前趾长1.8m，后趾长7.9m，为增强其抗滑稳定性，底板下设0.4m 厚齿墙，并于底板尾端设置2m 宽阻滑板；由于防洪墙前趾上部土层直接连接道路，需要保证满足渗流稳定要求，因此在防洪墙底板下设置水泥土搅拌桩截渗墙，截渗墙深度8m。此外根据景观及道路要求每10m 设置变形缝，并相应设置止水等。防洪墙断面图如图1所示。

图1 防洪墙断面图

3 防洪墙安全分析

3.1 防洪墙结构稳定分析

根据地质资料，防洪墙底板主要位于①轻粉质壤土层，为保证工程安全，设计中采用完建期、设计洪水期、地震期及水位骤降期四种工况分别计算稳定，填土容重为19kN/m3，等效内摩擦角为30°，墙底与地基土的摩擦系数取0.30。经计算，该防洪墙的抗滑、抗倾稳定安全系数均大于规范值，满足要求，最终计算成果如表2所示。

表2 不同工况下扶臂防洪墙稳定计算成果表

3.2 防洪墙段堤防渗流稳定安全分析

堤防渗流稳定计算方面，防渗长度选用最不利工况，防洪墙上游最高设计洪水位为33.83m，水泥土搅拌桩截渗墙深度为8m，经计算，墙体计算渗径长度28.32m，实际渗径长度30.3m，墙基防渗长度满足规范要求。

为了探究堤防的渗流稳定以及水泥土搅拌桩截渗墙对堤防渗流的影响，计算使用“水工结构分析系统 (AUTOBANK) ”中的渗流稳定模块，分别对有截渗墙堤防及无截渗墙堤防两种工况在不同水位计算期下进行二维有限元渗流稳定分析，各工况水力坡降结果如表3所示，各工况水头等值线图如图2～图5所示。

表3 不同工况条件下最大水力坡降计算成果表

图2 设计洪水位无截渗墙渗流水头等值线图

图3 水位骤降期无截渗墙渗流水头等值线图

图4 设计洪水位有截渗墙渗流水头等值线图

图5 水位骤降期有截渗墙渗流水头等值线图

根据水头等值线图及水力坡降表可以看出：无截渗墙条件下，水头等值线沿防洪墙底板底部分布较均匀，对堤后的水头控制效果较差，堤防在设计洪水期及水位骤降的渗透比降均不能满足地质勘测要求；设置截渗墙后，渗径延长效果明显，水头沿截渗墙快速下降，堤后受水头影响较小，堤防在设计洪水期及水位骤降期渗透比降能够满足地质勘测要求。因此该段堤防防洪墙在设置截渗墙后截渗效果明显，大幅增加了防渗安全性。

3.3 防洪墙段堤防抗滑稳定分析

由于土层抗剪强度越低、墙前土层越厚、墙后埋藏越浅都会对堤身抗滑稳定产生不利影响，因此在计算该段堤防抗滑稳定中，选取堤身高度大、地基土层较差且出露较高的断面建模，选取完建期、设计洪水期、地震期及水位骤降期四种工况，使用“水工结构分析系统 (AUTOBANK) ”的边坡稳定模块以瑞典圆弧滑动法进行有限元分析。计算结果见图6～图9、表4所示。

图6 完建期堤防抗滑稳定分析图

图7 设计洪水期堤防抗滑稳定分析图

图8 地震期堤防抗滑稳定分析图

图9 水位骤降期堤防抗滑稳定分析图

表4 不同工况下堤防边坡抗滑稳定安全系数表

计算结果表明，各工况下现状堤防堤坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求。

4 结语

阜阳颍河滨水绿地堤防采用扶壁式防洪墙+截渗墙设计，满足防洪设计标准，结构安全可靠，堤防渗流及抗滑稳定均满足相关设计规范要求；设计中兼顾了城市规划道路和景观需求，满足预期的设计目标要求■