1、得妥墊高防護工程堤型選擇和結構設計1、工程概況大崗山水電站位于大渡河中游上段，工程壩址位于四川省雅安市石棉縣挖角鄉境內。電站采用壩式開發，水庫正常高水位1130m，死水位1120m，具有日調節性能。大崗山水電站水庫建成蓄水后，庫區高程1130m高程以下的房屋、農田將被淹沒，居住人口均需搬遷。為了解決移民安置問題，有關部門確定了位于瀘定縣得妥鄉政府的得妥安置點，得妥安置點墊高防護工程建設主要任務為電站庫區安置點移民造地和提供防洪安全保障。根據堤線保護范圍與對象，并結合河岸地形地質條件及集鎮發展總體規劃合理安排堤線長度，得妥安置點堤線總長916.03m。根據GB50201-94防洪標準、GB502

2、86-98堤防工程設計規范和CJJ50-92城市防洪工程設計規范，鑒于得妥堤防工程防護范圍內既有耕地又有居民點，且包含有部分集鎮，防洪標準為20年一遇，工程級別為4級。2、工程地質條件得妥安置點建筑布置于大渡河左岸的級階地上，場地平臺長約1100m，寬約250m，平臺上地勢較為平坦，地形坡度5°10°。工程建設涉及到的地層主要有表層耕植土和沖積礫砂、圓礫、含卵圓礫、松散卵石土、稍密卵石土、中密-密實卵石土及粗砂層。各土層物理力學參數建議值見表1。3、堤型選擇得妥安置區位于反S;形河道中部的大渡河左岸的凸向西北向的級階地上，場地平臺長約1100m，寬約250m，地勢較為平坦，平臺

3、高程高于枯水期水面40m以上。得妥安置點堤岸多處于沖刷岸，其岸坡及河灘均更為陡峭。根據地形地質條件，得妥墊高防護工程堤線主要布置于河岸沖刷垮塌及浸沒影響較嚴重的河岸，全長916.03m。本工程建設工期是事關大崗山水電站庫區及時移民安置的關鍵因素之一，它不僅關系到大崗山能否按期蓄水的問題，也關系到社會穩定與和諧的大問題，因此，結合防護范圍、工程投資、工期等因素，最終確定坡腳設置混凝土重力式擋墻，邊坡采用碾壓砂卵石填筑。得妥墊高防護區典型剖面見圖1。該方案采用砂卵石碾壓回填，水平回填厚度3540m；邊坡頂部、坡腳部位設置擋墻，邊坡頂部混凝土擋墻高度4m，坡腳部位擋墻高度為810m。為確保邊坡整體穩

4、定安全達到規范要求，在擋墻頂部設置6層土工格柵，坡腳部位采用4排土工格柵，提高填筑體總體結構安全，防洪堤邊坡坡比設置為1:2；坡腳采用拋填1.5m厚鋼筋石籠防沖。4、穩定分析4.1堤身穩定控制標準根據工程技術特性和相關規范要求，防治工程設計安全系數控制標準見表2。4.2堤身穩定分析4.2.1計算工況按GB50286-98堤防工程設計規范要求，結合大崗山電站運行工況，需計算各不同設計狀況下邊坡穩定情況。（1）正常情況：正常蓄水位1130.00m工況；汛期控制水位1125.70m工況；死水位1120.00m工況；水位1125.00m到1124.00m的降落工況。（2）非常情況：天然水位工況（完建工

5、況）；正常蓄水位+地震工況。4.2.2設計荷載（1）土體自重：河道水位以下取浮容重，河道水位至地下水浸潤線以下取飽和容重，浸潤線之上取天然容重。（2）地下水位：因覆蓋層透水性較好，勘探地下水位較低，各特征水位地下水位線與江水位基本持平，向山里略有抬升。（3）地震：50年超越概率10%，工程場地基巖水平向峰值加速度為0.2g，相應地震基本烈度度。4.2.3滑動模式和計算方法對于覆蓋層內部圓弧滑面選用GB50286-98堤防工程設計規范推薦的瑞典條分法進行穩定分析。邊坡穩定計算采用中國水利水電科學研究院土質邊坡穩定分析程序STAB計算軟件。瑞典圓弧法的表達式為：式中：W土條重量；V分別為作用在土條

6、上的水平和垂直向外力；U作用于土條底面的孔隙壓力；α條塊底滑面的傾角；b土條寬度；C′、準′土條底面的有效應力抗剪強度指標；Mc水平向外力對圓心的力矩；R圓弧半徑。4.2.4天然邊坡穩定分析計算最危險安全系數見表3，計算簡圖見圖2。由表3可知，正常蓄水位1130.00m高程條件下，天然邊坡穩定安全系數達不到規范要求，因此，應對該邊坡進行防護治理。4.2.5建堤后邊坡穩定計算本工程是移民安置項目，需防護范圍已確定。受防護范圍限制，采取削坡的方式難以實現。根據防護片區實際地形地質條件，并結合相關工程經驗，采取開挖換填和土工格柵的治理方式。（1）開挖換填后穩定性采

7、用STAB軟件，對擬定的防洪堤體型進行穩定計算，計算最危險安全系數見表4，計算簡圖見圖3。由表4可知，換填修建防洪堤后，在正常蓄水+地震工況下，邊坡穩定安全系數仍達不到規范要求，因此，應采用相應支護措施對該邊坡進行防護。（2）開挖換填+施加土工格柵條件下邊坡穩定計算因本工程邊坡基礎均為覆蓋層，結合該邊坡實際地質情況，參考相關工程類似經驗，通過采用經濟性好的土工格柵方案，提高土體綜合技術參數，確保邊坡整體穩定。防護區坡頂采用6排土工格柵，間距2m，同時為確保邊坡中下部穩定，坡腳部位采用4排土工格柵。計算安全系數見表5，計算簡圖見圖4。由表5可知，通過增加土工格柵支護措施，邊坡穩定安全系數可滿足規

8、范要求。4.3坡腳擋墻穩定分析本工程坡腳部位擋墻高度為710m，選取最高10m擋墻進行穩定復核。因坡腳位置擋墻在蓄水及水庫運行期長期在水面以下，故計算考慮工況為正常蓄水、正常蓄水地震及完建三種工況，計算結果見表6。5、坡腳擋墻防沖設計部分堤段基礎置于軟基之上，存在堤腳沖刷問題，因此，需進行堤腳沖刷深度計算。采用建堤后的洪水運行條件下沖刷深度計算，按GB50286-98堤防工程設計規范推薦的沖刷公式計算沖刷深度。5.1水流平行于岸坡產生的沖刷深度式中：hb為局部沖刷深度（m），從水面起算；hp沖刷處的水深（m），以近似設計水位最大深度代替；vcp平均流速（m/s）；v允河床面上允面不沖流速（m/

9、s）；n平面形狀系數，n=0.25。計算結果見表7。5.2水流斜沖堤岸產生的沖刷深度式中：Δhp從河底算起的局部沖深（m）；α水流流向與岸坡交角（°）；vJ水流局部沖刷流速（m/s）；m防護建筑物迎水面邊坡系數；d坡腳處土壤計算粒徑（cm）。計算結果見表8。根據計算分析，結合實際地質條件，得妥防護工程坡腳擋墻防沖措施如下：在坡腳擋墻外側鋪設1.5m厚鋼筋石籠，寬度約5.0m，外側設置C15混凝土防沖齒槽，齒槽深度4.5m。6、堤身填筑料設計（1）碾壓砂卵石按照因地制宜、就地取材的原則，防洪堤堤身材料選擇砂卵石料。首先考慮采用開挖回填砂卵石，其余不夠部分采用其他符

10、合技術要求的天然料場的砂卵石。根據防護工程計算結果，結合相關工程經驗，經分析，天然砂卵石料在5mm細粒含量、含泥量、強度等方面基本滿足要求，可作為堤身填筑材料。填筑分層厚度小于1.0m，采用振動碾加水碾壓，要求碾壓后相對密度不小于0.75，滲透系數K≥1.0×10-3cm/s。堤身砂卵石材料碾壓填筑后要求摩擦角不低于35°。（2）混凝土面板設計護岸頂高程1132.00m，坡腳部位設置混凝土擋墻，順坡碾壓砂卵石填筑，邊坡表面采用現澆C25混凝土面板進行防護，厚度40cm。面板設排水孔，排水孔孔徑100mm，呈梅花形布置，孔間距3.0m。（3）擋墻材料采用C25混凝土7、結語得妥墊高防護工程是移民安置項目，防護范圍、河水位及工期等因素制約了外側防洪堤堤型選擇。設計采取的坡腳設置混凝土重力式擋墻，邊坡采用碾壓砂卵石填筑的形式，施工難度小、工程投資相對較小，工期得以保障，取得良好效果。工程于2012年12月28日正式開工，10年一遇洪水位高程以下坡腳擋墻澆筑、擋