围堰抗滑稳定

5.4.9.6围堰稳定计算

围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性设施，修建的临时性维护结构。其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，形成无水的施工场地，开挖基坑，修筑建筑物。除作为永久建筑物的一部分外，围堰一般在用完后拆除。

本工程堤防属3级堤防，永久建筑物为3级建筑物，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）的规定，临时建筑物为5级建筑物，临时建筑物的洪水标准为20年~10年一遇。

本堤防工程由于堤线较长，工程量较大，因此堤防工程的施工时段为全年.堤上水闸及涵窦工程，由于属小型工程，每座水闸孔净宽只有4m~10m，其工程量较小，为减少围堰工程量，故水闸工程和涵窦工程的施工时段为枯水期(10月~次年4月)。

本工程为堤防达标加固工程，大部分堤段都是在原来的旧堤基础上加高培厚，基本不需要建围堰，对于部分需要围堰的可在枯水期施工，对于高程比较低的其他堤段，如裁弯取直新建堤段和水闸部分，才修建围堰来形成无水施工场地条件。但是都这些围堰都属于临时建筑物，新建堤防和水闸建好后要拆除。

围堰作了土围堰和膜袋砂围堰这两个方案比较，由于土围堰自重大，沉降量大，且土方运距远，造价高，故放弃土围堰方案。膜袋砂围堰因自重轻，沉降量小，来源易，单价比土方低3倍以上，故选定导流建筑物型式为膜袋砂围堰方案。

（1）计算断面

各水闸施工围堰结构基本相同，围堰河床处清淤并填砂70cm，河床以上用用牛皮砂充填后的膜袋砂分层交错铺设至设计高程，每厚度为0.5~0.7 m。外围堰顶宽为3.0m，内围堰堤顶宽5.0m，均为单坡对称结构，边坡坡度为1:2，迎水坡面先用粘性土找平，然后依次铺设防渗土工膜和砂垫层，最后采用块石护面。土工模袋选用高强度聚丙烯编织布（防老化型），单重≥200g/m ,纵横向抗拉强度≥30KN/m。围堰基础填筑和膜袋砂充填均采用牛皮砂。内外围堰设计断面图见图5.4.9-24和图5.4.9-25。

图5.4.9-24内围堰设计断面图

5.4.9-25外围堰设计断面图

各围堰的基本结构一样，高度越大越危险，又外围堰的外江设计水位比内围堰的内河设计水位高得多，所以同一个水闸的外围堰的堤顶高程比内围堰的堤

顶要高得多，围堰设计断面和计算断面见图5.4.9-26。

（a）设计断面

（b）计算简图

图5.4.9-26福安水闸外围堰

（2）计算方法

计算方法同堤防稳定，采用总应力法，计算公式见公式（5.4.9-2）。采用北京理正公司开发的理正边坡稳定软件计算。

（3）计算工况

计算工况如下：

①外江施工期高潮位1.68m，围堰内无水，取河床高程-2.90m，计算围堰内侧抗滑稳定。

②完建无水期，内外都无水，都取河床高程-2.90m，围堰内外侧抗滑稳定都计算。

（4）计算参数

如表5.4.9-27所示

表5.4.9-27 围堰材料参数

材料

重度

(kN/m3)

饱和重度

(kN/m3)

粘聚力（kPa）

内摩擦角

（°）

抗拉强度

（kN/m）

块石18.00 19.50 0 40 —

牛皮

砂

17.80 18.50 0 28 —

淤泥15.97 16.10 6.3 5.4 —

土工

布

1.96kN/m ———30.0

(5)计算结果

采用北京理正软件研究院开发的理正岩土计算软件对围堰进行抗滑稳定计算。计算结果见表5.4.9-28，滑动面见图5.4.9-27至5.4.9-29。

表5.4.9-28 抗滑稳定安全系数计算结果表

围堰所在水闸名

称计算工况

安全系数（理正）

围堰外侧围堰内侧

福安闸施工期高潮水位— 1.168 完建无水期 1.229 1.228

本堤防为3级。根据《海堤工程设计规范》(SL 435-2008)，5级堤防的安全系数为：正常运用情况1.10，非常运用情况1.05。

计算成果表明，围堰在各种工况组合下，围堰抗滑稳定安全系数均大于规范允许值，堤坡抗滑稳定满足规范要求。

图5.4.9-27外江施工高潮水位工况计算围堰内侧稳定（外江设计水位1.68m，围堰内侧无水河床高程-2.90m）

图 5.4.9-28完建无水期计算围堰内侧稳定（围堰内外侧水位皆取河床高程-2.90m）

图 5.4.9-29完建无水期计算围堰外侧稳定（围堰内外侧水位皆取河床高程-2.90m）