堤防及土石坝护坡措施

堤防及土石坝护坡措施

1.水土保持措施

    水土保持措施包括工程措施和生物措施。所谓工程措施，主要是以水土保持稳定和截排水的建筑工程防护措施，如：挡墙、拦砂坝、护坡、截水沟、沉砂池、水窖等；所谓生物措施，主要是采用林草植被进行绿化，减少地表土壤侵蚀的一种防护措施。

一般是需要两种措施相结合，因地制宜，因害设防。

2.堤防结构设计

（1）湖堤

    要求在临水面有较好的防浪护面，背水面须有一定的排渗措施。

（2）河堤

    位于河道两岸，用于保护两岸田园和城镇不受洪水侵犯。

（3）海堤

    位于河道附近或沿线海海岸，用以保护沿海地区坦荡的田野和城镇乡村免遭潮水海浪袭击。海堤临水面一般应设有较好的防浪消浪设施，或采用生物与工程相结合的保滩湖堤措施。

（4）围堤

围堤修在蓄滞洪区的周边，在蓄滞洪运用时起临时挡水作用。

（5）水库堤防

    水库堤防位于水库回水末端及库区局部地段，用于地区的淹没范围和减少淹没损失。库尾堤防常需根据水库淤积引起翘尾巴的范围和洪水要求适当向上游延伸。

3.海防除险加固技术    

（1）提高设计标准

    要对海防进行彻底除险加固，必须按照有关新规范确定海防设计标准。拟定重点海堤加固整治工程设计标准为：按照保护耕地面积对应的多少年一遇的潮位、风浪进行设计。海堤堤顶设计采用设计潮位和设计波浪同频率组合家安全超高确定。海堤加固整治工程建设包括在原有的堤位上加高加宽堤顶，部分堤线截弯取直或联围；设置防浪墙、护脚、护坡；涵闸除险加固接长，增设消力池和齿墙：处理软弱堤基和堤身与涵闸等建筑物结合部位的薄弱。

（2）加强消浪防冲结构

消浪防冲设施包括抛石护脚、迎水面护坡（含消浪平台）、陡墙式挡墙（防浪墙）及生物消浪等。砼护坡的消浪效果要差于干砌石和浆砌石，比较适用于已有的护面结构情况下，对原海堤斜坡式干、浆砌石护面及陡墙式干、浆砌石护面基本完好，且过度反滤层有效，可采用在原护面上浇筑一层砼，其新、旧护面应结合牢固，连接平顺。对反滤层失效的海堤需进行必要的反滤层后在进行护面加固。为了加强消浪效果，可沿坡面设置阶梯。再设计高潮位+一个波高以下（为波浪直接冲击区，受力较大）采用现浇砼单坡结构，使其受力平顺，整体受力好，在以上为波浪爬高区，波浪作用力大幅度减小，采用现浇砼阶梯，波浪爬高，降低堤顶高程、节省资金。护坡砼和砌石的始末处及建筑的交接处往往是护坡的薄弱环节，应做好封边措施，堤顶设置防浪墙时，堤顶应结合放浪墙基础。另外，旧堤加固时应将原护面（墙面）排水孔外延至新墙外，新加固部分墙体的沉降缝原结构一致。对旧提加固加高时，若取土困难，难以达到堤顶设计高程，可采取在堤顶设置防浪墙，能有效抗挡波浪的冲击，减少堤身的填筑量。防浪墙的尺寸一般为：高度0.8~1.2m，顶宽0.4~0.6m，可砌成工字型或梯形断面。据工程经验和试验研究，在防浪墙上设置一弧形或梯形挑浪嘴。能有效减少波浪反射，是冲击水流回转。对斜坡式、混合式断面堤身，可设置消浪平台消浪，降低波能，高程一般在高潮（水）位，平台宽度为波高的1~2倍。

（3）地基加固

广西的海堤大多建在软土地基上，软土一般为淤泥和淤泥质土，软土特性在全国沿海地区中是较差的，具有高压缩性和低强度的特性。旧堤加固、扩建时如设计不当易产生整体失稳和较大的沉降，所以在软土地区应进行地基设计。对于旧堤加固，当整体稳定性不能够满足设计要求而有相差不远时，采用堤脚设置反压平台可很好解决稳定问题。地基为淤泥、泥炭土时，一般尽可能挖除时，可采用大砂井或砂坑加速排水，是大部分沉降在施工期发生，并调整施工速度，结合堤脚台，使地基土强度的増长与填土重量的增长相适应，以保证地基稳定。对于砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基考虑采用人工加密措施，适当填充一定数量的粗颗粒（粗砂和碎石之类）并压实，使之达到与设计相适应的密实状态，然后采取适当盖重，加固排水、反虑等防护措施。

（4）岸滩保护设计

对堤前滩涂有侵蚀性的海岸，堤防并不能防止前滩的冲刷，应在海滩的侵蚀深度处修建保滩护岸工程，工程措施可采用丁坝群以及丁坝群与浅堤相结合的布置，使泥沙在坝（堤）格内淤积。参照广西近几年来的海堤护岸工程建设经验，丁坝坝长30~50m，坝距2~4倍坝长，方向一般与海堤轴线正交，坝头坡度不陡于1:3.0，结构为堆石坝，坝头前沿抛石保护。除以上所述工程措施外，还应采用生物生物措施相结合的防护方法，在滩涂内应大力推广种植红树林等植物，以消浪、除於和保滩。

海堤加固整治工程首先要确定其设计标准，建设的重点是迎海面护坡（挡墙）加固。

3.挡土墙设计

（1）级别划分

水工挡土墙应根据所属水工建筑物的设计级别，按挡土墙的作用和重要性划分级别，其级别应按表3-1确定。

表3-1 水工挡土墙级别划分

所属水工建筑物级别	永久挡土墙级别		临时挡土墙级别
	主要部位挡土墙	次要部位挡土墙
1	1	3	4
2	2	3	4
3	3	4	5
4	4	5	5
5	5	5	—
注：1、主要部位挡土墙是指处于水工建筑物防渗段范围内的岸墙、翼墙，以及一旦失事将直接危急所属水工建筑物的安全或严重影响工程效益的挡土墙；     2、次要部位挡土墙是指失事后不直接危及水工建筑物安全或对工程效益影响不大并易于修复的挡土墙。

所属建筑物的级别可分别按现行的国家标准《灌溉与排水渠系建筑物设计规范》（SL482-2011）、《堤防工程设计规范》（GB50286-98）、《泵站设计规范》（GB/T 50265-97)和现行的水利行业标准《水利水电工程等级划分及设计标准》（SL 252-2000）、《水闸设计规范》（SL 265-2001）、《溢洪道设计规范》（SL 253-2000）等标准的规定确定。

城市防洪工程中水工挡土墙的级别，应按现行的行业标准《城市防洪工程设计规范》（GB/T 50805-2012）的规定确定。

对于特别重要的特大型水利水电工程，其临时性挡土墙的级别，应根据被保护对象的规模、作用及重要性研究确定，但其最高级别不应高于或等同于被保护的对象的级别。

位于防洪（挡潮）堤上具有直接防洪（挡潮）的作用的水工挡土墙，其级别不应低于所属防洪（挡潮）堤的级别。

对失事后直接危机所属水工建筑物安全，或采用实践经验较少的新型结构的2~5级永久性挡土墙，经论证并报主管部门批准后可提高一级设计；对失事后造成损失不大或影响较小的1~4级永久性挡土墙，经论证并报主管部门批准后降低一级设计。

（2）设计标准

    永久性水工挡土墙的防洪标准应与所属水工建筑物的防洪标准一致。所属水工建筑物的防洪标准现行的国家标准现行的国家标准《防洪标准》（GB 50201-94）、GB50288-99、GB50286-98、GB/T 50265-97和现行的水利行业标准SL252-2000、SL265-2001、SL253-2000等标准的规定确定。

城市防洪工程中永久性水工挡土墙的防洪标准，应按现行的行业标准《城市防洪工程设计规范》（GB/T 50805-2012）的规定确定。

临时性水工挡土墙的洪水标准应根据水文、气象等条件，结合当地的工程经验按表规定幅度合理选定。对失事后果严重的重要工程，应考虑遭遇超标准洪水的应急措施。

临时性水工挡土墙洪水标准

临时性挡土墙	4	5
洪水重现期（a）	10~5	5~3

对于特别重要的大型水利水电工程中的临时性挡土墙，其洪水标准应作专门研究。

不允许漫顶的水工挡土墙墙前有挡水或泄水要求时，墙顶的安全加高值不应小于下表规定的下限值。

水工挡土墙墙顶安全加高下限值（m）

运用情况		挡土墙级别
		1	2、3	4、5
挡水	正常运行水位	0.7	0.5	0.3
	最高挡水位	0.5	0.4	0.2
泄水	设计洪水位	1.5	1.0	0.5
	校核洪水位	1.0	0.7	0.4

城市防洪工程中的水工挡土墙，气墙顶安全超高值按现行的行业标准《城市防洪工程设计规范》（GB/T 50805-2012）的规定确定。

永久性水工挡土墙的抗震设防标准应根据现行的国家标准《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2001）确定，并应与所属水工建筑物的抗真设防标准相协调。

对于砌石挡土墙，不论其级别，其结构构件强度安全系数应按下表的规定采用。

砌石挡土墙结构构件强度安全系数

受力特征	荷载组合
	基本	特殊
受压	2.40	2.00
受拉、受弯和受剪	3.30	2.60

混凝土挡土墙结构构件强度安全系数应按下表的规定采用。

混凝土挡土墙结构构件强度安全系数

受力特征	挡土墙级别及荷载组合
	1		2、3		4、5
	基本	特殊	基本	特殊	基本	特殊
按抗压强度计算的受压、局部承压构件	1.80	1.65	1.70	1.55	1.60	1.45
按抗拉强度计算的受压、受弯、受拉构件	2.80	2.30	2.65	2.20	2.50	2.10

    钢筋混凝土挡土墙结构构件强度安全系数应按下表的规定采用。

钢筋混凝土挡土墙结构构件强度安全系数

受力特征	挡土墙级别及荷载组合
	1		2、3		4、5
	基本	特殊	基本	特殊	基本	特殊
偏心受压构件、局部受压、斜截面受剪、受扭	1.70	1.55	1.60	1.45	1.50	1.40
受弯拉构件	1.65	1.45	1.50	1.40	1.40	1.35

不允许出现裂缝的钢筋混凝土挡土墙结构构件，其抗裂安全系数应按下表的规定采用。

钢筋混凝土挡土墙结构构件抗裂安全系数

受力特征	挡土墙级别
	1	2、3	4、5
小偏心受拉	1.25	1.20	1.15
受弯、偏心受压、大偏心受拉	1.15	1.10	1.05

需要验算裂缝开展宽度的钢筋混凝土挡土墙结构构件，其最大裂缝宽度的计算值应不大于下表规定的允许值。

钢筋混凝土挡土墙结构构件最大裂缝开展宽度的允许值

构件所处条件			最大裂缝宽度开展的允许值（mm）
经常处于水下	水质无侵蚀性	水力梯度小于或等于20	0.30
		水力梯度不大于20	0.20
	水质有侵蚀性	水力梯度小于或等于20	0.25
		水力梯度不大于20	0.15
水位变动区	水质无侵蚀性	年冻融循环次数小于或等于50	0.25
		年冻融循环次数大于50	0.15
	水质有侵蚀性或海水		0.15
经常处于水下			0.30

沿挡土墙基底面的抗滑稳定安全系数不应小于下表规定的允许值。

沿挡土墙基底面的抗滑稳定安全系数允许值

荷载组合		土质地基			岩石地基
		挡土墙级别			按公式（1.1）计算时			按公式（1.2）计算时
					挡土墙级别
		1	2、3	4、5	1	2、3	4、5
基本组合		1.35	1.25	1.15	1.10	1.05	1.00	3.00
特殊组合	I	1.20	1.10	1.05	1.05	1.00	1.00	2.50
	II	1.10	1.05	1.00	1.00			2.30
注：特殊组合I适用于施工情况及校核洪水位情况，特殊组合II适用于地震情况。

当土质地基上的挡土墙沿软弱土体整体滑动时，按照瑞典圆弧法或折线滑动法计算的抗滑稳定安全系数不应小于上表规定的允许值。

当岩石地基上的挡土墙沿软弱结构面整体滑动时，按公式（1.1）计算的稳定安全系数允许值，可按上表中相应安全允许值降低0.5采用。

土质地基上挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数，应按公式（1.1）或公式（1.1.2）计算：

                            (1.1)

                     (1.1.2)

式中  Kc―挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数；

  f―挡土墙沿基底面与地基之间的摩擦系数，在没有试验资料的情况下，可按本规范下表的规定选用；

  ―作用在挡土墙上全部平行于基座地面的荷载（KN）;

  ―挡土墙沿基底面与地基之间的摩擦角（︒），可按本规范7.3.的规定采用；

  ―挡土墙沿基底面与地基之间的粘结力（kPa）,可按本规范7.3.的规定采用。

粘结力土基上的1、2级挡土墙，沿其基底面的抗滑稳定安全系数宜按公式（1.1.2）计算。

表f值

地基类型		f值
软弱粘土		0.20~0.25
粉质粘土		0.25~0.35
坚硬粘土		0.35~0.45
粘质粉土		0.25~0.40
砂质粉土、粉砂		0.35~0.40
细砂		0.40~0.45
中砂、粗砂		0.45~0.50
砾砂		0.40~0.50
碎石土		0.40~0.55
软质岩石	级软	0.40~0.45
	软	0.45~0.55
	较软	0.55~0.60
硬质岩石	较坚硬	0.60~0.65
	坚硬	0.65~0.70

岩石地基上挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数，应按公式（1.1）或公式（1.2）计算：

                        (1.2)

式中  ―挡土墙基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数，可按本规范7.3.9条选用;

      ―挡土墙基底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力（kPa）,可按本规范7.3.9条选用。

当挡土墙基底面倾斜时，沿该基座底面的抗滑稳定安全系数可按下公式计算：

式中  α―基底面与水平面的夹角（°），土质地基不宜大于7°，岩石地基不宜大于12°。

7.3.8  挡土墙基底面与土质地基之间摩擦角值和粘结力值可根据土质地基类别按下表的规定采用。

、值

土质地基类别	值	值
粘性土		（0.2~0.3）C
砂性土		0
注：ф为室内饱和固结快剪（粘性土）实验测定的内摩擦角（°）,C为室内饱和固结快剪试验测得的粘结力（kPa）.

按上表的规定采用值和值时，应按下列公式折算挡土墙基底面与土质地基之间的综合摩擦系数。

式中  ―挡土墙基底面与土质地基之间的综合摩擦系数。

    对于粘性土地基，如折算的综合摩擦系数大于0.45；或对于砂性土地基，如折算的综合摩擦系数大于0.50，采用的值和值均应有论证。对于特别重要的1、2级挡土墙采用的值和值宜经现场地基土对混凝土板的抗滑强度试验验证。

7.3.9  挡土墙基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数值和抗剪断粘结力值可根据室内岩石抗剪断试验成果，并参照类似工程实践经验及下表所列数值选用。但选用的、值不应超过挡土墙基础混凝土本身的抗剪断参数值。

、值

岩石地基类别
硬质岩石	坚硬	1.5~1.3	1.5~1.3
	较坚硬	1.3~1.1	1.3~1.1
软质岩石	较软	1.1~0.9	1.1~0.7
	软	0.9~0.7	0.7~0.3
	极软	0.7~0.4	0.3~0.05
注：如岩石地基内存在结构面、软弱层带或断层的情况，、值应按现行的国家标准《水利水电工程地质勘察规范》GB 50287-2008的的规定选用.

有锚碇的板桩式挡土墙，其锚碇墙抗滑稳定安全系数不应小于下表规定的允许值。

锚碇墙抗滑稳定安全系数的允许值

荷载组合	挡土墙级别
	1	2、3	4、5
基本组合	1..50	1.40	1.30
特殊组合	1.40	1.30	1.20

对于加筋式挡土墙，不论其级别，基本荷载组合条件下的抗滑稳定安全系数不应小于1.40，特殊荷载组合条件下的抗滑稳定安全系数不应小于1.30.

挡土墙的抗倾覆安全系数不应小于下表规定的允许值。

挡土墙抗倾覆安全系数的允许值

荷载组合	挡土墙级别
	1	2、3	4、5
基本荷载	1.60	1.50	1.40
特殊荷载	1.50	1.40	1.30

对于空箱式挡土墙，不论其级别和地基条件，基本荷载组合条件下的抗浮稳定安全系数不应小于1.10，特殊荷载组合条件下的抗浮安全系数不应小于1.05。

4.堤防工程的防洪标准及级别

按《堤防工程设计规范》（GB50286-98）确定。

堤防工程的级别

防洪标准【重现期（年）】	≧100	<100，且≧50	<50，且≧30	<30，且≧20	<20，且≧10
堤防工程的级别	1	2	3	4	5

遭受洪水或失事后损失巨大，影响十分严重的堤防工程，其级别可适当提高；遭受洪水失事后影响较小的或使用期限较短的临时堤防工程，其级别可适当降低。采用高于或低于规定级别的堤防工程应报行业主管部门准；当影响公共防洪安全时，尚应同时报水行业主管部门批准。

海堤的乡村防护区，但人口密集、乡镇企业较发达、农作物产高或水产养殖产值较高时，其防洪标准可适当提高，海底的级别亦相应提高。

蓄滞洪区堤防工程的防洪标准应根据批准的流域规划或区域防洪规划的要求专门确定。

堤防工程上的闸、涵、泵站等建筑物及其他构筑物的设计防洪标准，不应低于堤防工程的防洪标准，并应留有适当的安全裕度。

5.安全加高值及稳定安全系数

堤防工程的安全加高值应根据堤防工程的级别和防浪要求。1级堤防重要堤段的安全加高值，经讨论证可适当加大，但不得大于1.5m。

堤防工程的安全加高值

堤防工程的级别		1	2	3	4	5
安全加高值（m）	不允许越浪的堤防工程	1.0	0.8	0.7	0.6	0.5.
	允许越浪的堤防工程	0.5	0.4	0.4	0.3	0.3

无粘性土防止渗透变形的允许坡降应以土的临界坡降除以安全系数确定，安全系数宜取1.5~2.0.雾试验资料时，无粘性土的允许坡降可按表选用，有滤层时可适当提高。特别重要的堤段，其允许坡降应根据试验的临界坡降确定。

无粘性土允许坡降

渗透变形型式	流土型			过渡型	管涌型
	Cu<3	3≦Cu≦5	Cu>5		级配连续	级配不连续
允许坡降	0.25~0.35	0.35~0.50	0.50~0.80	0.25~0.40	0.15~0.25	0.10~0.15

注：1.Cu―土不均匀系数。

    2.表的数值适用于渗流出口无滤层的情况。

土堤的抗滑稳定安全系数不应小于下表的规定。

土堤的抗滑稳定安全系数

堤防工程		1	2	3	4	5
安全系数	正常运行条件	1.30	1.25	1.20	1.15	1.10
	非常运行条件	1.20	1.15	1.10	1.05	1.05

滨海软弱地基上的土堤的抗滑稳定安全系数，当难以达到规定数值时，经过论证，并报行业主管部门批准后，可以适当降低。

防洪墙抗滑稳定安全系数，不应小于下表的规定。

防洪墙抗滑稳定安全系数

地基性质		岩基					土基
堤防工程的级别		1	2	3	4	5	1	2	3	4	5
安全系数	正常运行条件	1.15	1.10	1.05	1.05	1.00	1.35	1.30	1.25	1.20	1.15
	非常运行条件	1.05	1.05	1.00	1.00	1.00	1.20	1.15	1.10	1.05	1.05

防洪墙抗倾稳定安全系数，不应小于下表的规定。

防洪墙抗倾稳定安全系数

堤防工程		1	2	3	4	5
安全系数	正常运行条件	1.60	1.55	1.50	1.45	1.40
	非常运行条件	1.50	1.45	1.40	1.35	1.30