预制波浪桩在堤防加固工程中的应用

波浪桩是一种新型的预应力混凝土构件，截面呈半圆形，多采用高强预应力钢筋混凝土制成，是一种绿色、节能、环保、耐久的产品。而现阶段针对预制波浪桩的应用研究目前较为少见。本文以工程实例为依托，探讨波浪桩在复杂施工条件下的工程实际应用。

为港口i干线泊位在第T周期内对经干线泊位装载的所有腹地主干航线货物的总处理时间，为港口i支线泊位在第T周期内对腹地产生的经支线泊位装载的支线航线货物的总处理时间；较小的正数λ，ω为港口群任意两港间支线航线开通的阈值条件，即同时满足条件的港口i′，i*之间开通关于j航线货物运输的支线航线。式(8)和式(9)为当两港之间的作业及水上运输时间差小于某阈值时才可开通两港之间支线航线。当上述条件不满足时，中转时间差最小的两港之间开通支线航线。

1 工程概况及地质条件

望江县幸福河流域某堤防工程现状堤顶高程16.68～19.82m，且普遍建有房屋（如图1）；堤身高度3～5m，宽度10～20m，临水坡坡比1∶1.1～1∶3.5左右，部分堤段近乎直立，背水坡坡比1∶2.0～1∶5.0；圩内地面高程12.38～15.24m。2016年汛期，受水位明显上涨影响（最大洪水位17.00m），该处堤防部分堤段出现滑坡、渗流等险情。

机械化插秧的推广必须依靠农机农艺结合，特别是农技部门要挑重担，对机械化插秧的育秧、插秧、大田管理等多方面制定符合本地的技术操作规程，用以指导当地机插秧技术推广。

图1 堤防工程现状

工程区地貌单元为河流冲积圩畈区，堤防均为人工堤防。根据野外勘探成果，勘察范围内揭露地层自上而下划分：①1人工填土；①2人工填土；②1淤泥质粉质黏土（Q4al）；②3层粉质黏（壤）土（Q4al）；②4层粉质黏土（Q4al）；③层重（轻）砂壤土（Q4al）；④层中细砂（Q4al）；⑤层粉质黏土（Q4al）。

按1∶2.5坡比直接放坡至堤外脚，堤身采用预制块护坡和草皮护坡（以设计洪水位+0.5m高程为界），对新筑堤脚占压区淤泥全部清挖至好土处，并在堤脚设抛石护岸。

各地层工程地质参数如表1，地层分布如图2。

表1 工程区地层岩土参数

固结快剪的抗剪指标 渗透系数/cm/s C/kPa Ф/（°）①1堤身填土 18.6 11.0 14 3×10-4①2堤身填土 17.8 12.0 12 5×10-4②1淤泥质粉质黏土 18.1 08.5 07 3×10-5②3粉质黏土 18.6 12.5 13 8×10-5②4粉质黏土 19.1 05.0 18 6×10-5③重砂壤土 20.0 06.5 20 8×10-4④中细砂 19.5 00.0 17 5×10-3⑤粉质黏土 19.2 04.0 13 5×10-5单元土体 天然重度γ/kN/m3

图2 堤防工程典型地质剖面

2 工程项目实施

本工程实施的目标是解决该区域防洪问题，防洪标准为20年一遇（相应设计洪水位16.35m）。工程区部分堤段临水侧现状边坡几近垂直，且背水侧有大量民房存在。项目实施过程中，需避免征地拆迁、减少项目对周边居民的影响；同时，在保证工程安全和工程规模的条件下，应尽可能降低工程投资；此外，工程区河流枯水期为11月～次年4月，且本工程涉及堤段较长，对施工质量和施工组织要求较高。

3 工程方案比选

参考类似工程经验，结合本次设计，该堤防加固工程拟采用如下方案：

碳氧单键（C-O）的吸收峰在1300-1100cm-1，波罗的海琥珀的吸收峰为1260cm-1和1164cm-1双吸收峰，并且1164cm-1吸收峰强于1260cm-1，1164cm-1为波罗的海的特有吸收峰，可以作为波罗的海琥珀产地鉴定的重要依据。而多米尼加琥珀在此区域内存在多个吸收峰并在1240cm-1附近吸收最高，峰形独立清晰；墨西哥琥珀吸收强度较弱，峰位相对于多米尼加琥珀吸收峰较平缓；而缅甸琥珀在此区域内也是呈现“山”字吸收峰[8]，在1150cm-1附近处吸收峰为缅甸琥珀特征吸收峰。多米尼加和墨西哥琥珀缺失1164cm-1吸收峰。这是产生天然树脂的不同树种决定的。

3.1 纯土方加培方案

中国煤炭的产量和消费量在全球占有很大的比重，根据统计，2016年，中国煤炭消费量和产量分别占全球的50.6%和46.1%。我国煤炭的消费量很大，2017年，我国进口煤主要来源于印度尼西亚、澳大利亚、蒙古、俄罗斯及加拿大，上述五国共出口中国煤炭占中国全部进口煤炭的90%以上。

3.2 重力挡土墙方案

实现阅读贴近生活。首先，教师要做的就是鼓励学生找到自己感兴趣的文章，让他们感受到阅读是一种享受，而不是学习任务，促使阅读成为学生自主学习的需要；其次，教师要转变教学理念，把高中生的目光从课本里拉出来，适当引领到更加贴近生活的方面。虽然高中阶段的学生时间紧迫，忙着人生中最重要的考试——高考，但如果学生的阅读量不够，理解能力不足，语文学习中阅读和作文的提高就会很困难。教师可以多向学生推荐一些贴近生活且短小精悍的文章，让学生在学习感到疲惫时能够在阅读中得到熏陶；再次，教师和学生一起阅读共同进步，营造“美文共赏，疑相与析”的融洽阅读氛围，促使读书成为学生自主坚持的好习惯。

初步设计阶段，从行洪影响、施工难易、环境影响和可比投资方面对3种方案进行比较，结果如表2。

3.3 波浪桩方案

本次设计洪水标准为20年一遇，相应设计洪水位16.35m，在此工况下，采用瑞典条分法分别计算堤防加固后完建期临水坡与背水坡、稳定渗流期背水坡、水位骤降期临水坡抗滑安全系数，稳定计算成果如表4。

傻姑继续在垃圾堆里翻找。范坚强从车厢里找到一个苹果，蔫得像八十岁老人的脸，他拿着苹果朝傻姑走去，笑着说：“来，给你。”

表2 加固方案对比

方案 行洪影响 施工难易 环境影响 可比投资纯土方加培方案纯土方加培，对生态环境影响小。临水坡坡高5～8m，新筑堤防大部分坡脚进入河道宽度达10m，部分则达15m。回填方量大，为后两种土方量的2倍； 现状堤外脚有较深厚的淤泥，淤泥清挖量大，需设置围堰并保证基坑干燥，施工难度较大。含土方加培、淤泥清挖、抛石护岸、堤身护坡、围堰、基坑等，折合0.75万元/每延米。重力挡土墙方案直立式岸墙进入现状堤脚外侧平均5m，对行洪影响较纯土方方案小。受天气影响大；需设置围堰、开挖基坑并做好降排水；挡墙混凝土为现浇，需架设模板；总体施工工序多，施工难度大，工期较长。现浇混凝土对环境影响较大； 受堤顶民房的限制，商品混凝土车辆难以直接运送至施工现场，需二次倒运。含土方加培、挡墙、堤身护坡、围堰及基坑，折合0.85万元/每延米。波浪桩方案波浪桩进入现状堤脚外侧平均5m，对行洪影响较纯土方方案小。受天气影响小；不需设围堰及开挖基坑；波浪桩为工厂预制，标准化生产质量可控，冠梁需现浇；总体施工工序减少，施工难度小，工期较短。波浪桩为工厂预制，在运至工程区后可由小型船运至近岸区，并由挖掘机水上锤击施工，对环境影响小。含土方加培、波浪桩护岸 （含冠梁）、堤身护坡，折合0.73元/每延米

通过表2可知，纯土方加培方案行洪影响较大，土方回填及清淤量大，若清淤不彻底加培后的临水坡堤坡安全也难以保证；重力式挡墙方案造价较高，施工难度大，工期长；波浪桩施工难度小，工期较短，对环境影响小，可比投资较低；此外，波浪桩造型美观，且可以将防渗处理与之结合。本文推荐采用波浪桩方案，并对推荐方案工程安全进行进一步分析。

临水侧设置重力式挡土墙，墙顶高程13.0m～14.5m（挡墙临空面平均高度2～2.5m），墙后以1∶2.5放坡至堤顶，新筑堤坡分别采用生态砌块护坡和草皮护坡（以设计洪水位+0.5m高程为界）。

4 堤防稳定分析

堤防稳定计算前的渗流分析采用2016年汛期最高水位进行反演分析，该段堤防在此水位下出现滑坡。根据GB50286—2013《堤防工程设计规范》要求，采用瑞典条分法计算稳定渗流期背水坡、水位骤降期临水坡抗滑安全系数。现状堤防稳定计算成果如表3。

4.1 现状堤防稳定计算

Autobank软件是由河海大学研发的、主要用于水利水电行业的有限元计算程序，可进行渗流、稳定、应力、沉降等参数的计算，该计算软件具有操作简单、效率高、结果可靠等优点。本文采用该软件对堤防稳定进行分析计算。

表3 现状堤防稳定计算成果

工况 上游水位/m 下游水位/m 抗滑安全系数 规范允许值稳定渗流期 17.00 平堤脚 1.570 1.15水位骤降期 17.00～16.00 平堤脚 0.929 1.15

由表3可知，在水位骤降期，临水坡抗滑安全系数不仅小于规范允许值，还小于1.0，表明在此工况下，临水坡将发生滑坡险情，该计算结果与实际情况一致，必须对该段堤防进行加固处理。

4.2 堤防加固稳定计算

根据工程方案比选结果，拟定波浪桩桩长8.0m，其中波浪桩临空高度2.0～2.5m； 为增强波浪桩整体性，桩顶设0.4m厚冠梁，桩后培土至现状堤顶。计算时，直径300mm的波浪桩可等效为桩径300mm、桩间距484mm的圆桩。堤顶房屋简化为均布荷载。

临水侧设置预应力钢筋混凝土波浪桩，桩顶布置冠梁，冠梁顶高程13.0～14.5m（桩悬出高度平均2～2.5m，桩长8.0m），波浪桩冠梁后以1∶2.5坡至堤顶新筑堤坡分别采用生态砌块护坡和草皮护坡。

表4 堤防加固稳定计算成果

工况 上游水位/m 下游水位/m 抗滑安全系数 规范允许值完建期 — — 1.131 1.05——2.252 1.05稳定渗流期 16.35 平堤脚 1.577 1.15水位骤降期 16.35～15.35 平堤脚 1.170 1.15

由表4可知，堤防加固后，各种工况下抗滑稳定计算均能满足规范要求，同时可发现临水坡最危险滑弧均通过桩底，表明该方案安全可靠、经济合理。

5 结语

以工程实例出发，针对复杂的施工环境和施工条件，从设计阶段研究分析合理的工程实施方案，并结合生态环保需求、和谐美观需要，利用AutoBank软件计算分析堤防稳定，研究分析波浪桩在堤防加固工程中的应用，得出以下结论：

（1）波浪桩拼接竣工后视觉效果好，具有较高的美观性；波浪桩为工厂化生产，机械垂直沉桩，质量可控，采用高性能混凝土、耐久性好，减少土方开挖、施工效率高，综合性价比较好。

（2）波浪桩工程施工条件要求较低，有利于控制施工质量，且可根据地质情况灵活调整桩长，确保桩底进入稳定土层，降低软基处理费用。此外，波浪桩边缘设有企口，必要时通过灌浆可有效保障止水效果。

（3）AutoBank软件可以灵活实现有限元分析功能，操作简便、分析计算结果可靠；其在水工专业领域的应用可显著提高水工专业设计、施工人员的工作效率，降低复杂有限元软件操作过程中的开发障碍。

（4）在本次方案设计研究过程中发现，波浪桩桩长与临空高度的关系对边坡稳定影响明显。合理确定波浪桩临空高度与桩长的关系，对堤防安全、工程造价具有重要意义，有待进一步研究。

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［8］GB50286—2013，堤防工程设计规范［S］.