某水闸重建工程围堰的安全评估

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1、某水闸重建工程围堰的安全评估李川，张挺，杜秀忠，谢应恩（广东省水利水电科学研究院；广东省水利重点科研基地，广州，510610）摘要：本文通过对一宗水闸的围堰进行稳定计算分析及渗流分析计算，提出合理的分析方法，特别是通过反算等方法确定地质参数，确保水闸施工安全，这对以后此类工程分析方法具有可借鉴的工程经验。关键词：稳定分析；渗流分析；地质参数验算1工程概况某水闸位于广州市番禺区，是一项以防洪排涝，稳定河涌河床，改善水道行洪能力及河流通航条件的综合治理工程。原水闸工程因故需进行重建。重建的水闸工程等别为Ⅱ等，规模为大（2）型。设计防洪潮标准按照5

2、0年一遇防洪标准设计、200年一遇标准校核。水闸重建工程开工时，在新闸址处筑起围堰，围堰采用土石围堰，结合土工织物袋充填沙及钢板桩进行填筑。本工程场地地质有淤泥层，含水量高达60%，其下为透水砂层，围堰施工及堰后开挖过程中曾发生滑塌、沉陷、渗漏等问题，主要为上游围堰中段迎水坡因坡面覆盖石碴荷载过大导致迎水坡面向外江方向滑塌，现已对其进行修复，同时，上游围堰背水坡靠右岸洲头方向曾出现渗水点，现也已进行反滤处理。由于汛期将至，为确保在工程场地内不再发生类似工程隐患，确保围堰安全渡汛，保证水闸重建工程能顺利进行，需对水闸围堰进行安全评价，对存在的问

3、题提出处理建议，消除工程隐患。2地质情况水闸工程区属珠江三角洲淤积、冲积平原地貌，地形平坦开阔，地面高程一般为2.77～3.96m，ml区内鱼塘及房屋星罗棋布。本区出露及钻孔揭露地层自上而下主要为人工堆积层（Q）、海陆交mcal+pl互相沉积层（Q）、第四系冲洪积层（Q）及奥陶系下统花岗岩（O1ηγ）。ml①人工堆积层（Q）：主要为填（建）筑现闸结构、闸基基础处理形成的混凝土、块石及素填土，部分表层为混凝土路面等。mc②海陆交互相沉积层（Q）：深灰色、灰色、灰黄色淤泥、淤泥质粉质粘土，夹粉质粘土、粉砂。淤泥：灰色、深灰色，以粉粒为主，粘粒次之

4、，结构疏松，呈流塑状。该层普遍夹薄层或极薄层粉细砂及砂壤土，斜层理清晰，部分直接出露于河道、鱼塘。厚0～6.1m，埋深0～14.16m，呈薄层或透镜体分布，局部相变为淤泥质粉质粘土或粉细砂及砂壤土。淤泥质粉质粘土：灰色，以粉粒为主，粘粒次之，结构疏松，呈流塑～软塑状。该层普遍夹薄层或极薄层粉细砂及砂壤土，斜层理清晰，部分直接出露于河道、鱼塘。厚0～12.95m，埋深0～12.95m，分布稳定、连续，局部相变为淤泥或粉细砂及砂壤土。粉质粘土：灰黄、浅黄色，结构稍密，呈软塑～可塑状。厚1.8～4.2m，埋深2.85～4.6m，呈透镜体分布。粉砂：

5、灰色、灰黄色，结构松散。厚1.0～3.8m，埋深7.1～9.5m，呈透镜体分布于部分钻孔。al+pl③冲洪积层（Q）：灰黄、紫红、灰白色，主要为粉砂、中砂、粗砂，局部夹粉质粘土及含砾粗砂或砾质粗砂。243粉质粘土：灰黄色，黄色，以粉粒为主，粘粒次之，结构紧密，含有薄层粉砂。分布有两层：上层位于第四系冲洪积砂层之上，厚2.7～4.0m，顶板高程-7.58～-13.48m；下层位于第四系冲洪积砂层之下，厚2.7～3.3m，顶板高程-19.74～-22.19m。呈透镜体分布。粉砂：灰黄、灰白色，含泥。结构稍密～中密，厚2.0～8.8m，顶板高程-2

6、.66～-15.85m，分布较稳定，局部为透镜体或薄层状。中砂：灰黄、紫红、灰白色，含泥。结构稍密～中密，局部密实，厚2.5～12.2m，顶板高程-10.73～-18.08m，分布较稳定、连续，局部为透镜体或薄层状。粗砂：灰黄、灰白色，含泥及砾。结构中密～密实，厚4.4～5.8m，顶板高程-10.09～-18.99m，分布不稳定、不连续，局部为透镜体。④奥陶系下统侵入花岗岩（O1ηγ）：主要为片麻状细粒斑状黑云母二长花岗岩，呈褐黄色、褐红色，细粒花岗结构，常具片麻状或弱片麻状构造。根据风化程度，花岗岩划分为全风化带、强风化带及弱风化带。3地质

7、参数的确定根据以往的工程经验，场地各地层地质参数对围堰的安全评价影响最大，因而，确定地层的地质参数需特别慎重。从地质报告看，其推荐的各土层力学参数特别是淤泥的强度参数偏低，这是因为地质钻探中土样的取样有一定的随意性，土样试验结果有一定的离散性，并且取样土为扰动土，与原状土有一定的差距。因此，我们在选取土层的地质参数，不仅要参考地质报告中土层参数取值，同时也要参考其土样性状的描述，特别是对原状土进行的标贯试验及含水率等特性，还结合我单位二十几年对珠江三角洲地区岩土工程经验，综上所述，各岩土层物理力学参数见表1。表1各岩土层物理力学参数渗透系数3

8、o地层名称含水率（%）容重γ(kN/m)粘聚力c(kPa)内摩擦角φ()（cm/s）-6淤泥55.915.876i×10-5淤泥质粉质粘土46.317.0910i×