第二節 漫溢除險與復堤的布置
一、除險加高布置
經分析論證確定堤防加固高度后，應根據安全可靠，因地制宜的原則選擇加固斷面的結構型式。
我國絕大多數堤防為粘性土均質堤。若無特殊原因，一般多選擇與原堤防相同的土料加固堤身，結構簡單，施工便利，有利于新老土層間的結合。
若原筑堤粘性土料短缺，且堤防加高高度大，所需粘性土料方量大，則可選擇復式斷面結構型式，以少量粘土作防滲斜墻，以砂礫石或礫卵石作支承體。也可采用土工膜作防滲斜墻。若當地碎石料或煤矸石料豐富，亦可用碎石料或煤矸石料作支承體。
堤防加高的斷面型式選擇應通過技術經濟比較后確定。
（一）按均質堤型加高
1.背水面培厚加高
背水面培厚加高型式具有土源相對豐富、施工方便的優點，但也應注意防止新、老堤土結合面成為滲流薄弱面。
（1）料場選擇的原則
土料的滲透系數不大于10-4cm/s；
土料的粘粒含量應與原堤土相當或略低，土料的滲透系數應與原堤土相當或略大。粘粒含量比原堤土高出較多，滲透系數小得較多的粘土，不應采用，因其不利于堤體滲水的排出；
土料天然含水率盡量接近最優含水率；
重要堤防的料場應離堤腳300m以外，或者也可在距堤腳200m左右處取壓蓋平臺的吹填固結土，但必須盡快吹填補齊；
若堤防附近無合適土源，則料場選擇還應考慮運距、交通方便、造價等因素。
（2）堤身布置
堤身培厚加高的布置堤頂寬度根據防汛、交通等實際需要確定，一般3級以上堤防不宜小于6m，堤坡可擬定為1：3，經穩定計算后確定（詳見第四章）。堤高大于6m者，背水坡應設戧臺，其頂寬不小于2m，戧臺的頂高程應在設計水位時的滲流出逸點以上。浸潤線與滲流出逸點計算，見第三章。原堤防臨水坡應按加高設計坡度整坡，背水坡則應挖成臺階狀，按1：3.0的坡連接。
2.臨水面培厚加高
當河道整治需要或背水坡有其他工程設置無法培厚時，可考慮在臨水面培厚加高堤防，若需在臨水面灘地取土，為了保護灘地的天然鋪蓋作用，取土范圍應在距堤腳50m以外，取土深度不超過1.5m.土料的滲透系數應小于或相當于原堤土料的滲透系數。原堤防背水坡應按加高設計坡度削坡，臨水坡應挖成臺階狀，按大于1：3.0的坡連接，以利于新、老堤身的結合。培厚加高后的臨水坡的穩定復核計算，應考慮設計水位降落時的反向滲透力及土體結合面浸水后的抗剪強度的降低。汛期退水時應加強對臨水面培厚加高堤段的觀察。
（二）按復式堤型加高
1.粘性土斜墻復式堤
將原堤防按粘性土斜墻復式斷面加高。
斜墻土料宜選擇粘粒含量小于15～30％的亞粘土或粘粒含量小于30％～40％的粘土。支承體宜選擇最大粒徑小于60mm級配較好的砂礫石。
粘性土斜墻底部應伸入原堤身1m，斜墻底寬約2～3m，具體可按接觸滲徑大于（1/4～1/3）的水頭計算，頂寬1m，應高出設計水位0.5m.
砂礫石堤體的背水坡也應設置貼坡排水與反濾層。反濾層的設計將在本節第二部分中介紹。
2.土工膜斜墻復式堤
以土工膜斜墻防滲、以砂礫石作支承體的復式加高斷面。若采用單層PE或PVC膜，厚度約為0.4mm左右；若采用兩布一膜型復合土工膜，膜厚約為0.2～0.3mm，膜兩邊的土工織物分別為200～250g/m2.
土工膜可埋置在原堤頂開挖的槽內，槽的形狀尺寸見圖2－5所示，膜與原堤土應緊密貼合，接觸滲徑應大于承受水頭的1/4～1/3.復合土工膜也應以單層膜的型式埋置在槽中，否則，帶有透水織物的那一面就不能保證應有的接觸滲徑。土工膜在堤頂應與防浪墻相連接。若不設防浪墻，則可向背水面平鋪50cm作封頂，土工膜上面為保護覆復層。土工膜的技術要求將在本章中介紹。
若原堤防土質疏松或土料滲透性大，也可將土工膜一直鋪至堤腳，形成土工膜整體斜墻防滲，如圖2－6所示。
（三）按防洪墻堤型加高
1.以混凝土或漿砌石墻加高土堤
城市堤防加高，往往因場地所限，采用防洪墻型式加高土堤。防洪墻一般有鋼筋混凝土擋土墻和漿砌石擋土墻兩種型式，墻高一般不大于5～6m為宜，防洪墻布置在臨水堤肩處，墻背水側中下部填土作為堤頂路面，上部1.2～1.5m作為防浪墻，也可擋水。防洪墻的穩定和強度應按擋土墻復核。
（a）鋼筋混凝土防洪墻加高土堤 （b）鋼筋混凝土防洪墻加高漿砌石防洪墻
2.以混凝土墻加高防洪墻
防洪墻一般采用臨水面加厚加高。可在原漿砌石或砼防洪墻的臨水面向內設置錨筋，直徑約16mm，深度約60cm，間距約50cm.然后在原防洪墻臨水面現澆鋼筋混凝土防洪墻，具體尺寸可根據實際情況按擋土墻計算確定。 二、除險復堤布置
復堤往往是堤防除險加固的一項重要工作。由于河道的裁彎取值，崩岸的退堤還灘和汛期潰口的復原，都需要進行復堤工作。
（一）斷面選擇與布置
1.斷面結構型式選擇
復堤斷面的選擇應循守安全經濟、盡可能就地取材、盡可能與兩端堤防斷面結構一致的原則。
若堤線附近粘土或粉質粘土充足，可選擇均質斷面。
若堤線附近粘土或粉質粘土較少，可選擇復合斷面，以透水性較大的土石料作為堤支承體，以粘性土、土工膜作為防滲體。防滲體的型式一般有心墻和斜墻兩種，防滲體材料與型式的選擇需經技術經濟比較及與地基防滲型式統籌考慮確定。
心墻防滲體受地基不均勻沉降及地震作用等影響損害小，但其施工與支承體有干擾，工期相對長。
斜墻防滲體施工程序簡單，速度快，在地基較好、地震烈度小的地區具有優越性，一旦防滲體受損害也易修復。
粘土等塑性材料與土工膜等柔性材料適應地基不均勻沉降的能力強于混凝土等剛性材料。
①有防洪墻
②有防浪墻
③無墻
2.斷面輪廓布置
（1）堤頂高程
堤頂高程的確定見本章第一節。堤頂路面填筑物，如碎石、瀝青、混凝土等不計入堤頂高程。當堤頂設置穩定堅固的防浪墻時，墻頂高程即為設計堤頂高程，但土堤頂面高程應高出設計靜水位0.5m以上。一般土堤還應有堤高的3％～8％作為預留沉降量。潰口段的堤高應從潰口最深處算起。
（2）堤頂寬度
規范規定，1、2級堤防頂寬不宜小于6m，應根據防汛、管理、交通、施工、構造及其它要求確定。湖北、江西、江蘇等地的重要長江干堤，堤頂寬在8m以上，荊江段準備加寬至12m.黃河一些平工堤段頂寬8～10m，險工段頂寬10～12m.
應按實際需要間隔一段距離，在頂寬以外設置回車場、避車道、器材物料存放場，具體尺寸應根據各堤段實際需要確定。
（3）堤坡與戧臺
堤坡應根據堤基、堤身結構與防護、土料及施工條件經穩定計算后確定，對于地基較好的粘土、粉質粘土均質堤，堤坡約為1：3，復式斷面的堤坡約為1：2-1：3；對于軟基，堤坡約為1：3-1：5，甚至更緩。
堤高超過6m者，應在堤的背水面設置戧臺，戧臺高程應在設計水位時的滲流出逸點以上，頂寬應在2m以上。實踐證明，戧臺對增加堤身穩定，排除散浸險情具有明顯作用。
浸潤線與滲流出逸點計算見第三章。穩定計算及安全系數的選取見第四章。堤頂與堤坡的防護結構見本章第四節。
（4）粘性土防滲體
防滲心墻或斜墻應高出設計水位0.5m，頂寬b按構造和施工要求應不小于1m，底寬B不小于設計水頭的四分之一，即
B≥H/4（m） （2-3）
b≥1（m） （2-4）
式中 H為防滲體底部所承受的設計水位時的水頭，防滲體應與地基防滲土料或地基防滲體結合緊密，應有足夠的接觸滲徑。
（5）土工膜防滲體
土工膜防滲常采用斜墻型式，其與堤體施工無干擾，鋪設簡便，施工速度快。若采用復合土工膜，可直接鋪設在砂礫石或礫卵石堤坡上，其上面可直接鋪砼板或塊石護坡，也可在復合土工膜與護坡之間鋪設15～20cm厚的礫卵石過渡層。若采用單層土工膜，則必須在礫卵石堤坡上鋪厚20cm的砂礫石墊層，再鋪單層土工膜，其上必須依次鋪各厚15cm的砂礫石，礫卵石或碎石作為保護過渡層，最后鋪設砼板或塊石護坡。土工膜與砂礫墊層，土工膜與保護層或護坡之間的穩定安全系數可用式（2－5）或（2－6）計算，Kgs值應大于1.5.
護坡或保護層透水性良好時： Kgs=fgs/tgα （2-5）
護坡或保護層透水性不良時： Kgs=（γ’/γm）（fgs/tgα） （2-6）
式中 Kgs、fgs分別為土工膜與護坡或保護層之間的抗滑安全系數和摩擦系數；α為臨水面堤坡角度；γ’、γm分別為護坡或保護層的浮容重和飽和容重。
采用土工膜作心墻，若選擇復合土工膜，則可直接置于堤體中，若在礫卵石堤體中采用單層土工膜，則需在膜兩側各填筑厚25cm的砂礫過渡層。
（6）貼坡排水
當采用砂礫石作支承體時，在背水坡面的滲流出逸處以上30cm向下設置塊石貼坡排水，厚約30cm，兩種土石料之間，應設置反濾層，厚約20cm，如圖2－9所示。
（7）反濾層
防滲體與堤體之間或地基土與堤體之間顆粒粒徑相差較大時，以及砂礫堤坡的滲流出逸處，易發生滲透破壞，應設置反濾層。反濾層通常可采用顆粒型或土工織物型反濾層。
顆粒型反濾層的層數與粒徑大小需通過以下反濾設計確定。
對于被保護土為無粘性土時的第一層反濾料應滿足下式：
D15/d85≤4-5 （2-7）
D15/d15≥5 （2-8）
對于被保護土為粘性土時的第一層反濾料應滿足下式：
對于d85<0.074mm的粉土和粘土料： D15≤9d85 （2-9）
對于d<0.074mm的顆料含量占40％～85％的砂質粉土和粘土，以及不均勻系數Cu較大的其它防滲土料
D15≤0.7mm （2-10）
式中 D15為反濾料的特征粒徑，小于該粒徑的土占總土重的15%；d85為被保護土的特征粒徑，小于該粒徑的土占總土重的85%；d15為被保護土的特征粒徑，小于該粒徑的土占總土重的15%；d為被保護土的粒徑。
將該反濾層作為被保護土，而將堤體砂礫石料或堤坡塊石排水作為反濾層，若滿足式（2－7）和式（2－8），則只需設這一層反濾層。若不滿足，則需設第二或第三層反濾層，直至滿足式（2－7）和式（2－8）。
按構造與施工要求每層反濾層的厚度為20cm.
當堤防的防滲體、地基土為粘土而堤支承體為最大粒徑小于60mm的砂礫石時，它們之間可不專門設置反濾層。
土工織物型反濾層的設計見本章第四節第二部分。 （二）復堤段與兩端堤防連接
1.兩端堤防的連接方式
（1） 應將兩端堤防的連接面挖成臺階狀，兩臺階之間以1：3～1：5以上的坡銜接，以利于分層壓實。
（2）連接面可做成以臨水坡堤角為支點向新堤段轉角5°～10°形成的微斜面，有利于水壓力作用下新老堤連接面的穩定，同時接觸面的滲徑也有所增加。
（3）潰口兩端，應從清基后的刷深地基向上－坡到堤頂成為連接面。
2.不同結構斷面的連接
（1）新堤土料防滲心墻或斜墻在連接段部位的斷面應擴大為非連接段斷面的3倍，與均質斷面相連。
（2）新堤土工膜防滲斜墻應一直鋪設至連接段末并再延伸6～8m.
（3）兩端均質堤防的連接面應挖成臺階狀并以1：3～1：5的坡銜接，以利于分層壓實。
3.與培厚加高堤段的連接
（1）復堤段新堤應與兩端培厚加高堤段的堤軸線保持一致。
（2）先完成兩端培厚加高斷面。
（3）再按上述連接方法進行堤段的連接。
（三）堤線選擇的原則
退堤還灘和裁彎取直段的堤防需要新建，該段堤線的選擇十分重要，一般應遵循以下原則：
1.應與河勢流向相適應，并與大洪水的主流線大致平行，宜保留適當寬度的灘地。
2.盡量避開軟弱地基，古河道，強透水層地層，應選擇土質較好的地基填筑堤防。
3.堤線力求平順，不同堤段間應以平緩曲線相連接，不宜采用折線或急彎。
4.同一河段兩岸堤防的間距或一岸高地與一岸堤防間的距離應大致相等，不宜突然放大或縮小。
5.堤線所在范圍應盡可能拆遷量少。 |
