堤防与水闸加固改造工程实例分析与探讨

堤防与水闸加固改造工程实例分析与探讨

齐炯

珠海市水利设施管理和技术中心  广东珠海519000

摘要：本文通过实例，对堤防与水闸加固改造工程要点进行了分析与探讨，以供同仁参考。

关键词：堤防与水闸；加固改造；实例分析

一、前言

在水利工程中，堤防和水闸发挥着防洪、排涝及灌溉等重要作用。随着国民经济的发展及城市建设步伐的加快，水利工程建设项目日趋增多，其堤防和水闸工程的建设与管理重要的重要性也愈显突出。但一些堤防和水闸工程管理人员与一些群众对堤防和水闸加固管理缺乏重要性的认识；对治理堤防和水闸的后期维护仍然未能足够重视对待，埋下了一定的安全隐患。基于此，本文通过实例，对堤防与水闸加固改造工程要点进行了分析与探讨，以供同仁参考。

二、工程概况

金湾区是珠海市三大行政区之一，位于珠海西部，地处西江出海口门地带，三面环海(河)，东边为鸡啼门水道与平沙镇相望，南濒南海，西临磨刀门水道与洲区相望。下辖三灶、红旗镇。全区海陆面积1600km2，其中陆地面积447.6km2，海域面积1000多km2。小林联围位于珠海市金湾区，东临磨刀门水道，西临鸡啼门水道，南临磨刀门与鸡啼门间海域，北临白藤湖，并以湖心路为界与斗门区白蕉联围相连。

小林联围金湾区红旗段海堤，北起沙头船闸沿现状堤岸至木乃山，总长15.097km，本工程加固堤防11.947km，重建水闸3座(排河水闸、广发水闸及广益水闸)，加固水闸12座。工程起点沙头船闸至排河泵站段堤防(总长2.2km)已单独立项进行堤防防洪能力提升设计，本次设计仅对该段范围内穿堤建筑物及园建设施等进行设计。桩号10+150～11+100 段以及矿山排洪闸泵将后续进行单独立项进行防潮(洪)能力

提升设计，不纳入本次设计范围。下面就对该项目堤防与水闸加固改造工程要点进行了分析与探讨，以供同仁参考。

三、建筑物选型

（1）堤型选型。根据《海堤工程设计规范》的规定，堤防标准断面型式的设计按照因地制宜、就地取材的原则，根据堤段所在的地理位置、重要程度、堤址地质、筑堤材料、水流及风浪特性、施工条件、运用和管理要求、环境景观、工程造价等因素，经过技术经济比较综合确定。

（2）水闸选型。本工程穿堤水闸位于珠海市小林联围红旗镇海堤上，除矿山排洪闸堤围周边主要为农田工厂等，涉及水闸均为小型水闸。本工程水闸主要功能是：在汛期，当外江出现洪水时，抵御外江洪水倒灌，保护堤围内安全；而平常当堤围内出现较大降雨时，则泄洪；在枯水期，蓄水灌溉养殖，满足堤围内养殖等用水。综合以上因素，为减小工程量，方便施工运行，本阶段推荐平板门布置方案，闸门启

闭设备采用操作运行方便、投资节省的卷扬式启闭机。

四、工程总布置

根据以上的论述，本项目堤岸建设范围为沙头船闸～木乃山段，海堤总长15.097km。本工程加固堤防11.947km（桩号2+200~10+150、11+100~15.097），

桩号0+000~2+200段以及桩号10+150~11+100段已另行立项设计；重建水闸3座，

排河水闸位于桩号2+340处、广发水闸位于桩号4+680处、广益水闸位于桩号5+775

处；加固水闸12座，主要包括沙头船闸(桩号0+040)、三板水闸(桩号1+300.)、排

河泵站事故闸(桩号2+260)、沙脊水闸(桩号3+450)、联合泵站事故闸(桩号7+550)、

联合水闸(桩号7+675)、联发水闸(桩号9+000)、生态河闸(桩号10+100)、矿山闸(桩

号11+655)、砖厂冲闸(桩号12+575)、红西五围闸(桩号12+745)以及红西六围闸(桩

号14+025)。

五、堤基处理

（1）堤后填土。根据湖南省地质工程勘察院编制的《小林联围(红旗段海堤、三灶段海堤)百年一遇防洪能力提升工程岩土工程初步设计勘察报告》(湖南省地质工程勘察院，2021 年2 月)，工程区地基下卧层为深厚淤泥层，淤泥层物理力学指标差。结合可行性研究报告专家评审会意见，为确保堤后新填筑的堤身的稳定，对堤后为低洼、湿地等区域的新填筑土区域采用排水板堆载预压的处理措施。本项目现状堤后为低洼地块的高程约为0.0m，堤后新填土高度平均约3m，堤身长度长，属于大面积的堆载。经沉降计算，堤基最终沉降量将达到0.94m。如此大的沉降量若不进行处理，任由工后自然固结沉降的话，将导致新、旧填土结合处产生不均匀沉降，从而导致堤顶道路的路面开裂。因此，需对堤基进行处理。地基软基处理方案主要有基础换填、塑料排水板方案、水泥土复合地基以及刚性桩基等方案。

(1) 基础换填方案：即采用人工或机械挖除全部软土，换填强度较高的粘土或砂、砾、卵石、片石等材料。换填法可以从根本上改善地基，不留后患，效果好，适用于软土层较薄、具有开阔的施工场地且易于排水施工的情况。

(2) 水泥土桩复合地基方案：水泥土桩主要有高压旋喷桩和水泥搅拌桩，两种桩型加固技术相似，都是利用水泥作为固化剂，利用不同施工机械，在地基深处就地将软土和水泥浆液强制搅拌，水泥和软土产生一系列物理化学反应，在土体中形成具有一定性能和形状的固结体，并与桩间土形成复合地基，提高地基的强度和增大变形模量。水泥搅拌桩处理地基可使基础沉降均匀，基底不易产生脱空，基础处理费用低；但搅拌桩存在施工设备比较庞大，地基沉降相比其它方案较大、工期长、质量难以控制且成桩质量不匀、检测困难等缺点。高压旋喷桩处理地基可使基础沉降均匀，基底不易产生脱空，其施工设备相对较小，成桩质量好；但基础处理费用很高。

(3) 刚性桩基方案：主要为灌注桩或预制管桩方案，利用刚性桩体承担上部结构竖向荷载。具有桩身质量可靠，桩径、桩长选择范围大，单桩承载力高，沉降量较小而且均匀等特点；但其处理工程造价较高。

(4) 塑料板排水方案：主要为塑料排水板堆载预压、真空预压、真空联合堆载预压。主要是根据排水固结原理，将带状塑料板插入软土中，在上部荷载作用下，使土体中的孔隙水沿塑料板的板缝中逸出，土体固结，抗剪强度提高，从而使地基得到加固，结构整体稳定系数提高。其优点为工程造价低。缺点是由于塑料排水板需要铺填500mm 厚的砂垫层排水，对防渗不利，且须堆载预压，时间长，且真空预压前期沉降较快易造成周边土体拉裂。

根据上述分析，由于本工程软基处理区域主要位移旧堤后侧新填土区，填土

面积大，工程区淤泥深度深，考虑工程投资等因素首选塑料排水板方案。而真空

预压以及真空联合堆载预压处理方案因固结沉降较快，不利于现状旧堤安全稳

定，不适用于本工程，因此推荐采用造价低廉，固结速度相对温和的塑料排水板

堆载预压方案。堤身施工时，先用现地面上铺设粗砂排水垫层，然后在排水垫层

上施打塑料排水板，接着将堤身填至3.0m，并预留沉降超高。

经预压固结计算，若采用间距为1.0m×1.0m 正方形布置的塑料排水板，深至

淤泥层15m，利用堤身填土填筑至设计标高后预压2 个月，可达到70%～80%的固结度，即施工期完成约84%～88％的沉降量，工后沉降量较小，可基本满足堤防的正常使用要求。另，考虑到堤防新旧填土区域后续沉降不均对堤顶路面的影响，堤身填土过程中采用分层铺设加筋滤垫方案。

六、水闸加固措施

根据地勘结果，水闸地基下为深厚的淤泥软土，地基承载力低，水闸建基面

的②-1 淤泥层承载力特征值为45kPa，低于计算所需的地基承载力，必须进行地

基处理。淤泥层以下为砾砂层与全风化花岗岩层。对于深厚层淤泥地基，通常采用的地基处理方案有：钻孔灌注桩、预制砼管桩和搅拌桩等复合地基处理方案。下面结合本工程地质条件和工程建筑物的特点，参考本地区已建类似工程的经验，主要对钻孔灌注桩方案、预制砼管桩方案及水泥搅拌桩方案进行比选。

（1）钻孔灌注桩优点方面：由于桩基达到持力层，沉降量小，由于沉降特别是不

均匀沉降可以避免。施工设备相对较轻型，对于在淤泥上施工，需要填筑的施工

平台垫层较薄，桩机移动对已施工的桩的影响小。成桩质量比较容易控制，质量

更加有保证。缺点方面：由于荷载全部由桩基承担，水闸沉降与地基沉降不协调，

有可能造成底板与地基脱空，对防渗的要求提高，另外，施工中碰到流塑状的淤

泥，成孔困难，需加设钢护筒，增加施工费用。

（2）预制砼管桩有施工方便、施工进度快、沉降小，造价适中的优点。缺点其一

是施工设备比较重型，施工时容易对已施工的桩造成移位等影响；其二是预制砼

管桩属于挤土桩，在高饱和度的流塑型软土中，先打进桩会受后打进桩的挤出，

影响桩基承载力。另外，跟钻孔灌注桩同理由于水闸沉降小，当地基产生沉降时，

闸室不能随地基一起沉降，会造成闸底脱空，引起接触冲刷，所以对防渗要求比

较高。

（3）水泥搅拌桩施工设备简单，工程造价相对低些，适应地基变形能力强。但对

于欠固结软土，深层搅拌桩处理后桩间土的固结沉降仍难以解决，无法形成复合

地基，其处理效果并不是很好，处理后的工后沉降仍然偏大。另，机械高度受限，

桩长受限。

综合上述处理方式优缺点以及珠海相关工程经验，最终地基处理方案确定为：先采用水泥搅拌桩进行处理，有效进行边坡支护及防止基坑起隆；对于欠固结软土，深层搅拌桩处理后桩间土的固结沉降仍难以解决，其处理效果并不是很好，工后沉降仍然偏大，为满足沉降与基底应力较大要求，需采用刚性长桩方案，水泥搅拌桩与管桩能组成较好的刚柔复合桩基。

七、结语

总之，现代城市规划中，对城市防洪越来越重视，防洪堤和水闸的建设质量，直接关系这项工程的实际效果，所以一定要严格要求堤防和水闸的建设质量，对不稳固的堤坝和水闸进行加固，确保防洪堤作用，保证人民生命财产安全。该项目堤防工程经过加固处理之后，运用超声波测试仪进行检测发现，其成墙效果非常好，满足设计要求。

参考文献

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