坡率法在宝应县芦范河整治工程施工中的应用

坡率法在宝应县芦范河整治工程施工中的应用

高竹军

（宝应县鲁垛水务站，江苏宝应225800）

摘要：在工程施工中，当场地有放坡条件，且无不良地质作用时宜优先采用坡率法。笔者在工程实践中，曾使用坡率法施工，节约了用工，取得良好的经济效益和社会效益，效果良好。

关键词：坡率法；工程施工；应用

1.工程概况

1.1基本情况

芦范河位于宝应运东地区，是宝应县五横四纵的河道之一，也是里下河地区的骨干排涝河道之一。该河道为东西走向，西起范水镇，向东经四里桥、芦村、柳堡镇的后舍，入广洋湖，河道全长32.11公里，是宝应县南部地区一条重要的引、排的骨干河道。流域面积近242平方公里，保护人口5.5万人，保护耕地面积25万亩。河道运行数十年，淤积堵塞严重，过水断面萎缩，排涝标准不足五年一遇；南侧堤防标准偏低，防洪标准不足十年一遇。加之沿线工程老化失修，大部分涵闸因病险等原因无法正常运行，致使芦范河的工程效益衰减，制约经济发展。

1.2工程内容

芦范河工程主要内容有：疏浚河道长18km（0+000～18+000，起点范水镇四里桥，终点柳堡镇后舍村），加固圩堤长9.7km（南侧堤防桩号0+000～3+400、5+400～6+800、11+800～16+200、17+500～18+000），沿线拆除重建涵闸21座、拆除重建生产桥3座、新建箱涵2座、维修加固建筑物4座。

1.2.1河道及堤防

河道疏浚标准为：设计断面底宽10～20m，底高程▽-1～-2.0m，边坡1:2。

对芦范河南侧圩堤约9.7km进行防洪达标，其中8.25km采用圩堤土方加固，堤顶高程为5.0m，堤顶宽度4m，边坡1:2；另有1.45km防洪采用新建挡浪墙达标，该段圩堤堤顶高程3.6～4.0m，堤顶新建M10浆砌块石挡浪墙，墙顶高程4.6～5.0m，墙厚0.4m。

1.2.2沿线建筑物工程设计（以向庄涵为例）

向庄涵涵底高程为0.0m，洞身采用8节直径1.0m的C25预制砼管涵，下设C20素砼基础。进水口设C25钢筋砼竖井，采用1.0×1.0m铸铁平板双向止水闸门，闸门采用30KN螺杆启闭机启闭。

1.3工程地质与水文地质

1.3.1工程地质

第1层：素填土，以粘土为主，厚2.6～3.5m，平均厚3.2m，分布在河道两岸。第1-1层：淤泥，厚0.2-1.6m，平均厚0.8m，分布在河床部位。第2层：粉质粘土夹粘土，厚1.2～2.8m，平均厚2.1m，场地普遍分布。第3层：粉质粘土，厚2.4～3.4m，平均厚2.9m，场地普遍分布。第4层：粉质粘土与粉土互层，厚6.5～8.9m，平均厚7.7m，场地普遍分布。第5层：粉土，平均厚3.6m，场地普遍分布。第6层：粉质粘土夹粘土，厚3.2～3.3m，平均厚3.3m，场地普遍分布。第7层：粉土夹粉质粘土，厚7.8～7.9m，平均厚7.9m，场地普遍分布。第8层：粉质粘土，本次勘察未穿透，最大揭示厚度2.5m，场地普遍分布。

1.3.2水文地质

第1层人工堆土和第2层土上部，包括第2-1层土上部由于受大自然影响和生物活动影响，产生裂缝、孔洞，故第1层土和第2层土上部、部分地段的第2-1层土上部共同组成潜水含水层，勘察期间测得地下水位为0.58～0.77m，可视为潜水位。

1.4工程施工

在宝应县芦范河整治工程中，有多个涵洞拆建，由于临近村庄房屋和公路，无法放坡开挖，只有采用坡率法施工。最后开挖成功的基坑边坡近乎直立，在施工过程中未支护一直未坍塌，直至回填土方完成，施工结束。在水乡农村，到处可见茂盛的水草中间，天然河道蜿蜒向前，由于水流冲刷，河道边坡较陡，但很稳定。在宝应县京杭大运河和宝射河岸边，经常见到受船行波影响，青坎、坡脚陡立长达几公里，但几年过去了，仍能保持稳定不坍塌。在灌区灌溉渠道中，边坡坡比在1：2-1：3的渠道，在实际使用中，未发生过渠岸坍塌和滑坡。

2.坡率法的理论依据

从稳定的天然河道和人工河道边坡坡比，以工程经验类比可以得出适合该种土质的稳定坡比，称为坡率法。坡率法通过控制边坡高度和坡度，无需对边坡整体进行加固而自身稳定的一种人工边坡设计方法。坡率法的理论依据可以用泰勒图解法原理来表达。泰勒提出在土坡稳定性分析中共有5个参数，即土的重度γ、土坡高度H、坡角β以及土的抗剪强度c、φ指标。已知其中四个参数就可以求出第五个参数值。为简化计算，把3个参数γ、H、c组成一个新的稳定参数NS：根据泰勒关系图，NS=γH/c可进行如下计算：

①根据φ、β已知查得稳定数NS’，从而确定安全系数k：k=NS’/NS。②根据NS、φ已知查得β，即为临界坡角。③设定一个安全系数k，可求得允许坡高，当k=1时为极限坡高。

3.坡率法适应性与不适应性

3.1坡率法适应性

3.1.1土质边坡

土质边坡的坡率允许值应根据工程经验，按工程类比的原则并结合已有稳定边坡的坡率值分析确定。当无经验且土质均匀良好、地下水贫乏、无不良地质作用和地质环境条件简单时，边坡坡率允许值可按表1确定。

表1土质边坡坡率允许值

3.1.2岩质边坡

在边坡保持整体稳定的条件下，岩质边坡开挖的坡率允许值应根据工程经验，按工程类比的原则结合已有稳定边坡的坡率值分析确定。

3.2坡率法不适应性

有下列情况之一的边坡不应采用坡率法或不应单独采用坡率法：①放坡开挖对相邻建(构)筑物有不利影响的边坡；②地下水发育的边坡；③软弱土层等稳定性差的边坡；④坡体内有外倾软弱结构面或深层滑动面的边坡；⑤单独采用坡率法不能有效改善整体稳定性的边坡；⑥地质条件复杂的一级边坡。

4.施工

挖方边坡施工开挖应自上而下有序进行，并应保持两侧边坡的稳定，保证弃土、弃渣的堆填不应导致边坡附加变形或破坏现象发生。填土边坡施工应自下而上分层进行，每一层填土施工完成后应进行相应技术指标的检测，质量检验合格后方可进行下层填土施工。边坡工程在雨期施工时应做好水的排导和防护工作。

5.结语

运用坡率法可以减少设计工作量，简化设计程序。填方边坡采用坡率法时可与加筋材料联合应用。采用坡率法时应同时进行边坡环境整治、坡面绿化和排水处理。

参考文献

[1]蔡剑波，谢振安.土质边坡坡率法设计[J].山西建筑，2010（6）:106-107.

作者简介：高竹军（1970—），男，江苏宝应人，本科文化，工程师，从事工作：水利工程管理。