银盘水电站蓄水后已建防洪堤的稳定性分析（陈小平,沈明权）

时间：2022-02-20 15:16:00 浏览量：次

摘要: 已建的彭水县城滨江路防洪堤工程位于乌江左岸，主体为加筋土挡墙，长约0.9km，防洪堤堤内为滨江路及密集的商住开发区，居住人口众多。银盘水库蓄水后防洪堤的稳定性事关人民的生命与财产安全，在对防洪堤的现状进行调查和采用一定的勘察手段的基础上，结合水库的运行情况，对影响防洪堤稳定的因素进行了分析，结果表明:洪水对挡墙的稳定性基本无影响，在正常水位期间挡墙在库水长期浸泡下，挡墙拉筋的摩擦力下降，挡墙稳定性降低;蓄水对防洪堤护坡的影响小于蓄水前。

关键词: 加筋土挡墙;防洪堤;稳定性分析;彭水县城;银盘水电站

中图分类号: TV871.2 文献标识码: A

1 防洪堤基本情况

彭水县城地处重庆市东南部，位于乌江与郁江的汇合口，距银盘电站约42km，距上游彭水电站约11km，是银盘电站库区唯一的一座县城。彭水县城滨江路防洪堤位于乌江左岸下坝一带，上起彭水乌江大桥桥头，下至乌江二桥桥头，长约0.9km。

防护堤工程分为下部加筋土挡墙和上部护坡工程两部分，分两期进行设计和实施，分别于1994年和2002年实施完成。加筋土挡墙高度一般为10～12m（最大墙高约16m），墙顶高程222m，墙底最低高程206m，挡墙基础为条形基础，挡墙面板为60cm×60cm预制混凝土四方块，墙后拉筋长6～9m;护坡为预制混凝土块护面，坡面为混凝土面板，回填坡比1∶2，中间3级马道，高程分别为222（直立墙顶）、227m和232m，马道宽度2m，坡顶为滨江路，高程235m。

银盘电站蓄水至正常蓄水位215m时，回水至彭水县城一带的常年水位为215.34m，防洪堤下部的加筋土挡墙部分将长期浸泡于库水中（见图1略）。

2 防洪堤稳定现状

滨江路防护堤下部加筋土挡墙建成至今已有10余年，上部护坡工程完成亦有多年。目前彭水县城一带的常年水位205.22m，挡墙位于水上，仅每年汛期时挡墙墙脚浸泡于水中。防护堤每年经历洪水的考验，特别是经历1999年（相当20a一遇水位）和2003年（相当10a一遇水位）高水位的考验，在目前的水位状况下，挡墙稳定性较好，未见有变形，护坡工程也未见明显的毁损。总之，蓄水前防洪堤整体稳定性较好。

3 防洪堤地质情况

滨江路防洪护堤的建设是分两期设计和施工完成的，其建设历时10多年，业主、施工单位多次更换，设计文件、施工资料、竣工资料缺失，目前仅有的施工图阶段设计图与实际施工存在一定的差异，且无相应的地质资料。为收集地质资料以复核蓄水后防洪堤的稳定性，对防洪堤进行了专门的勘察。

3.1 加筋土挡墙

为避免损坏挡墙拉筋，在挡墙面板后10m以外对墙后回填土进行了勘察;为避免破坏面板基础，在距面板2m以外的河滩中对堤基进行了勘察。

（1）墙后回填土。勘探揭示回填土为砂卵砾石，含少量灰、页岩块石，回填厚度8～12m。卵砾石成分为灰岩、白云岩及石英砂岩，呈次圆—圆状，分选较差，粒径一般3～7cm，最大达15cm，含量40%～60%;砂含量约30%～40%，为中、粗砂，含少量页岩等轻物质碎屑及泥团。

砂卵砾石级配均匀，为中密—密实，压实系数0.9～0.95，不含棱角锋利的块石、有机料及生活垃圾，卵石的最大粒径15cm，为强透水介质、具有良好的水稳定性和低压缩性的特点，在水利工程中砂卵砾石是加筋土挡墙理想的回填料。

（2）挡墙地基。根据地基土的物质组成，挡墙地基可分为上、下游两段。上游段，长约350m，位于原地形的冲沟前缘，地表高程211.26～212.87m，地基土为冲沟冲积的粉质粘土，局部含少量砂卵石，下伏页岩顶板高程201.72～202.76m。下游段，长约550m，地表高程211～212m，地基土为河流冲积的砂卵砾石层，局部为胶结的江北砾石层，下伏页岩顶板高程206.36～206.62m。

粉质粘土:软塑状，标贯击数均值4击，天然含水量28.6%，容重19.1kN/m3 ，干密度14.9kN/m3 ，天然孔隙比0.84，压缩系数#####0.29MPa-1 ，抗剪强度（饱和快剪）C值35.0kPa、φ值13.2°，渗透系数3.65×10-5 cm/s，承载力标准值fk 为140kPa，基底摩擦系数0.25。

1.人工回填土;2.河流冲积;3.志留系龙马系组;4.中细砂;5.砂卵砾石;6.页岩;7.钻孔;8.加筋土挡墙

砂卵砾石:动探击数均值20击，天然容重20.6kN/m3 ，水上抗剪强度φ值30°～35°，C值为0，水下抗剪强度φ′值25°～28°，渗透系数###9×10-2 cm/s，承载力标准值fk 为350kPa。基底摩擦系数0.35。

3.2 护坡工程

护坡工程回填土为堤外河漫滩中的砂卵砾石，局部含粉质粘土及灰、页岩块石，均一性较差。勘探揭示卵石主要成分为灰岩、白云岩及石英砂岩，呈次圆—圆状，粒径一般3～7cm，最大可达20cm，含量30%～50%;砂砾含量约50%～70%，为角砾、中粗砂，局部含粉质粘土团块;块石块径一般5～10cm，个别为15～20cm，局部开挖弃料块石块径达1～3m。

砂卵砾石的动探击数在30～45之间，密实度为中密—密实，相应密实度为0.8～0.90，天然容重为20.6kN/m3 ，渗透系数####为9×10-2 cm/s。

4 蓄水后防洪堤稳定性分析

4.1 加筋土挡墙

4.1.1 堤身稳定性

（1）洪水对挡墙的稳定性分析。汛期乌江具有水位变化幅度大和水位涨落变化快的特点，洪水对挡墙的影响主要在洪水的降落过程中。滨江路防护堤已历经了多个汛期的考验，特别是1999年（相当20a一遇水位）和2003年（相当10a一遇水位）高水位的考验，目前挡墙稳定。

以20a一遇（P=5%）水位为标准，蓄水前，天然5%水位238.23m，水位降至常年水位205.22m，水位最大变化幅度为33.01m;蓄水后，相应5%水位调控在233.86m，降至常年水位215.34m时，水位最大变化幅度为18.52m，蓄水后的涨落变化幅度小于蓄水前，蓄水后洪水对挡墙的影响小于建库前，洪水基本不影响挡墙稳定性。

（2）常年水位对挡墙的影响分析。加筋土挡墙墙顶高程222m，蓄水前乌江的常年水位205.22m，挡墙墙脚高程210～212m，挡墙长期暴露于水上;蓄水后常年水位215.34m，水位较蓄水前抬升约10.12m，挡墙部分将长期浸泡于水中。蓄水对挡墙的影响表现为:①水位抬升，挡墙面板有了长期作用的水压力，能有效防止回填土中细颗粒被带出;②由于砂卵砾石颗粒受到浮力，作用于拉筋带上的有效压力减小，使得作用于拉筋上的摩擦力减小，拉筋带的松弛也可使挡墙面板有外突鼓出（“鼓肚子”）的可能，威胁挡墙安全，应进行挡墙内部稳定性验算，并采取有效的工程措施。

4.1.2 堤基稳定性

上游段:①挡墙（面板）基础直接座落于粉质粘土上，蓄水后粉质粘土变为饱水状态，承载能力下降约30%;②水位上升作用于基底的附加应力增加，对承载力提出了更高的要求。应复核该段挡墙地基的承载力，并验算承载能力下降后挡墙沿地基土整体滑动的可能性。

下游段:挡墙基础直接座落于砂卵砾石层上（局部为江北砾石层），在相同的墙高情况下，其地基承载力高出粉质粘土1倍以上;其透水性好，蓄水后承载能力下降不显著。因此蓄水后承载力基本能满足要求。

防洪堤挡墙的基础均未置于基岩上，由于蓄水后水位抬升，挡墙稳定性验算时需考虑基底扬压力的作用。

4.2 护坡工程

根据蓄水前、后的特征水位，水流对护坡工程的影响分析如下:

（1）最低一级马道高程222m，常年水位215.34m，护坡处于常年水位之上，正常蓄水位对护坡无影响。

（2）蓄水前，20a一遇洪水位238.23m，坡顶滨江路高程235m，不能满足县城20a一遇的防洪标准;蓄水后，相应水位调控在233.86m，防洪堤的防洪功能有所改善。

（3）蓄水后洪水位233.86m低于蓄水前20a一遇洪水位238.23m。蓄水前，防洪堤护坡已历经了多个汛期的考验，特别是1999年（相当20a一遇水位）和2003年（相当10a一遇水位），若原设计充分考虑了洪水对护坡的影响，应该说蓄水后的洪水对护坡的影响小于蓄水前。

5 结论

相关规范中不建议加筋土挡墙建于长期浸水的工况下，本文对蓄水后部分长期浸泡于水中的加筋土挡墙的稳定性做了一些探索性分析，为有关部门提供了一些依据与思路。通过对加筋土挡墙堤身稳定性分析，作出了洪水对挡墙稳定性基本无影响的评价，在正常水位期间挡墙在库水位长期浸泡下，作出了挡墙拉筋摩擦力下降，挡墙稳定性降低的分析;通过对堤基的勘察与分析，对加筋土挡墙上、下游两段堤基的稳定性作出了不同的评价，建议对上游段地基进行加固;通过对库水运行状况的分析，提出了蓄水对防洪堤护坡的影响小于蓄水前的评价。

作者简介: 陈小平，男，长江水利委员会设计院长江岩土工程总公司，工程师。

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