水利 作业教材

堤防概念堤防是沿江，河，湖，海，行洪区边界修筑的挡水建筑物，其断面形式为梯形或复式梯形，主要作用是约束水流，控制河势，防止洪水泛滥成灾或海水倒灌。如今，堤防虽不是防治洪水的唯一措施，但仍然是一项重要的防洪工程。温岭东海塘围垦的堤防富春江城防工程下沙海塘堤防2013-11-191水利工程概论21总则1.0.2本标准适用于1、2、3级堤防工程的单元工程施工质量验收评定，4、5级堤防工程可参照执行。（海堤）

《堤防工程设计规范》（GB50286-98）：堤防工程的防洪标准应根据防护区内防洪标准较高防洪对象的防洪标准来确定。防洪对象如城镇（重要性、人口）、乡村（耕地、人口）、工矿企业（规模）、交通设施、动力设施、通信设施、文物古迹等。见下表：232术语2.0.5

沉排mettress

铺筑在堤岸或丁坝脚的河床部位，防止水流冲刷河床或工程基础的护底工程。2.0.6

护坡slopeprotection

铺筑在堤坡、坝坡表面用以防止或减小波浪及水流冲刷、雨水侵蚀、冰冻等破坏作用的保护层。34超链接到规范

第1章——第3章为共性内容，土建标准总体上相同(仅对不同点做简单介绍）第4章堤基清理第5章土料碾压筑堤第6章土料吹填筑堤第7章堤身与建筑物结合部填筑

第8章防冲体护脚第9章沉排护脚第10章护坡工程

第11章河道疏浚

4堤身结构设计堤顶高程及结构堤顶超高堤顶宽度结构及防浪墙堤坡、戗台与护坡防冲、防渗挖土筑堤标准取土坑筑堤土料标准堤身结构设计《堤防工程手册》讲稿5堤身设计与堤基密切相关，已有的地理、地质勘探资料和取土坑土质分布等，并参考过去堤防的现状和经验，划分堤段，选定堤轮廓断面。一般是在地价高、基础好的地区，选择辗压密实的陡坡堤断面；并再分析研究。在地价低、基础差、施工期多雨的地区，选择不太压实的缓坡断面。堤身的结构应经济实用，就地取材，便于施工，满足防汛和管理要求。设计应依据堤基、筑堤材料及运用要求进行，可初拟一个或几个标准断面，经稳定计算和技术经济比较后确定堤身各部位的结构与尺寸。土堤设计的堤身断面应包括外形轮廓尺寸（堤顶、堤坡、饯台等）及其结构（堤顶防洪墙、护坡、排水、防渗等）；并应考虑施工时的筑堤土料等天然材料的选用取法及其填筑标准。3.4堤身结构设计《堤防工程手册》讲稿63.4.1堤顶高程及结构（1）堤顶超高堤顶高程应按设计洪水位或设计高潮位加堤顶超高确定。超高（freeboard）定义为设计水位以上的堤顶高度，按照堤防设计规范[1]规定，其值计算如下式Y＝R+e+A（3.6）式中R为波浪爬高（见小节4.5.2），对允许越浪的累计频率取13％，对不允许越浪的累积频率取2％；e为风壅增水高度（见小节4.5.3）；A为安全加高（见表1.6）。计算单位都是m。1、2级堤防的堤顶超高值不小于2m。一般堤防的最低超高也应在0.5m以上（见表1.7）。3.4堤身结构设计《堤防工程手册》讲稿73.4.1堤顶高程及结构土堤施工堤顶应预留沉降量，通过沉降过程计算确定。一般施工土堤沉降量为5％～10％；美国规范规定施工后沉降量，对于压实、半压实、不压实的筑堤方法，依次为5％，10％，15％。至于地震引起的沉降，海啸超高等一般不予考虑。对于必须考虑的重要堤段应专门论证确定（参见海堤章节5.6）。长江中下游的1、2、3级堤防设计超高依次为2m、1.5m及1m。日本的防洪规范规定堤防超高是随河道设计流量的增大而加大，流量大于10000m3/s时超高为2m，流量1000左右时超高为1m，最低超高为0.6m。3.4堤身结构设计《堤防工程手册》讲稿83.4.1堤顶高程及结构（2）堤顶宽度结构及防浪墙按照规范规定，堤顶宽度应根据防汛管理、施工、构造及其它要求确定。1级堤防顶宽不宜小于8m，2级堤防6～8m，3级以下堤防不小于3m。根据防汛交通、存放料物等的需要，应在顶宽以外设置回车场、避车道。如图3.17所示一例为一般堤顶小宽度交通道和一定间隔（＜1km）的避车道。在路端终点再设置回车场，其宽度应比避车道加宽近倍。为满足防汛、管理和群众生产的需要，还应设置上堤坡道以及存料场和防汛屋等。3.4堤身结构设计《堤防工程手册》讲稿图3.17堤顶避车道示例93.4.1堤顶高程及结构（2）堤顶宽度结构及防浪墙堤顶路面结构，应根据防汛、交通、管理的要求和土质、气象条件进行选择。路面宜修筑在堤顶背水侧一定宽度内。堤顶及路面宜向一侧或两侧稍倾斜，利于排水。因受筑堤土料及土堤加高场地的限制，可修建防浪墙。防浪墙的高度一般不应超过1.2m；结构可采用干砌石勾缝，浆砌石、混凝土等，并应设置伸缩缝和核算其稳定性。风浪大的海堤、湖堤的防浪墙临水侧宜做成带反浪曲面（参见海堤章节5.6.6）。3.4堤身结构设计《堤防工程手册》讲稿103.4.2堤坡、戗台与护坡防冲及防渗堤坡应根据堤防等级、堤身结构、堤基、筑堤土质、风浪情况、护坡型式、堤高、施工及运用条件，经稳定计算确定。堤防规范规定1、2级土堤的堤坡应不陡于1:3。美国堤防规范认为好土质填筑在好地基上的较低堤防，可以不进行稳定性分析，一般是压密实的粘性土土堤，最陡堤坡1:2；较密实的堤坡1:3；松土软基的堤坡1:5；与我国实际情况相符。堤防的各部位名称如图3.18所示。稍低的堤防没有戗台或只设背水坡戗台，如图3.19所示。3.4堤身结构设计《堤防工程手册》讲稿图3.18堤防各部名称

图3.19欧洲堤防示例113.4.2堤坡、戗台与护坡防冲及防渗堤高超过6m宜设置戗台:戗台的宽度不宜小于1.5m。风浪大的海堤、湖堤临水侧宜设置消浪平台，其宽度不宜小于3m，位置高程可设在设计高潮位。临水堤坡须护坡防冲:由于风浪袭击、水流冲刷，尤其是坐湾迎溜以及主流迫岸处。护坡型式应依据风浪大小、近堤水流、潮流情况、船行波影响，结合堤防等级、堤高、堤身与堤基土等因素选定。护坡面层结构可采用抛石、砌石、混凝土或土工织物模袋、席垫等。护面层下应设垫层或滤层。(详见堤岸防护章节4.10及海堤章节5.6.5)背水堤采取草皮护坡:根据当地的暴雨强度、是否允许越浪，并结合堤高和土质情况确定。堤高大于6m设排水设施:防止雨淋冲刷，包括堤顶、堤坡、堤脚以及堤坡与山坡或其它建筑物结合部的汇集雨水的排水设施。3.4堤身结构设计《堤防工程手册》讲稿123.4.2堤坡、戗台与护坡防冲及防渗堤身防渗的结构型式，应根据渗流计算及技术经济比较合理确定。可采用心墙、斜墙等型式，其结构应与堤基防渗体统筹考虑，紧密结合成一体。防渗材料可采用粘性土、沥青混凝土、土工膜等。防渗体的顶部应高出设计水位0.5m。粘土防渗体的断面形式：应自上而下逐渐加厚，顶部厚度不宜小于1m，底部厚度，规范规定不小于其前后水头差的1/4，即允许渗透坡降4。土质防渗体心墙顶部和斜墙临水侧都应设置保护层，其厚应满足防冻和干裂的深度要求。对于砂基还宜铺粘土一层垫底防渗。土工膜防渗应满足强度、抗腐蚀、抗老化和施工中接缝布设技术上的要求。3.4堤身结构设计《堤防工程手册》讲稿13挖土筑堤标准就地取土坑位置决定因素：（1）土质、土量和运距；（2）环境、地价；（3）受地下渗流扬压力和河流冲刷加剧的影响。取土坑的规划土量，至少是筑堤断面体积的125％，用以补偿土料碾压收缩和运距中的损失。取土完毕后应对坑区地面修整处理以适应当地的环境，特别是城市堤防，需要种草植树、布置排水、防止冲刷以及恢复农田作物等。筑堤土料标准粘性适中的壤土（亚粘土），粘粒含量15％～30％，塑性指数10％～20％；含水量接近最优值而差值小于5。粘性土堤的填筑压实标准以干密度为设计指标，并按压实度确定。1、2级堤防（或高度超过6m的3级堤防），压实度不小于0.92；低于6m的3级堤防和3级以下的堤防，压实度不小于0.9。砂土堤防的压实标准应按相对密度确定，1、2级和高度超过6m的3级堤防，不小于0.65；低于6m的3级和3级以下的堤防，不小于0.60。淤泥或自然含水量很高、冻土和含植物根茎杂质的土以及砂土、分散性土等不宜填筑堤身，除非进行相应的处理措施。堤身结构设计《堤防工程手册》讲稿14江河土堤在防洪体系中是最古老、最广泛、最直接、最基本的防洪措施，由于沿河就地取土筑堤，不像水库优选坝址设计施工，所以遗留问题较多，会遭到各种各样的破坏形式；因此需要针对这些问题提出相应的措施方案和验算可能破坏的计算方法，以便因地制宜、全面考虑设计建造符合要求的堤防。但也应注意到堤防与水库土坝的不同特点，不能完全照搬土坝设计“上堵、下排、中间截”的原则，应当考虑河流演变冲刷而主要采用“截、排、压”的设计原则。同时也应考虑到河流水位涨落非稳定渗流的设计特点。这些有关堤防特点的验算设计将是本章叙述的主要内容；本章主要是渗流方面的，也就是堤防破堤决口“漫决、溃决、冲决”三种类型中的防止溃决部份。至于河流冲刷、波浪冲击方面的防止冲决部分将在第4章堤岸崩坍中叙述，防止漫决将在第7章防洪抢险中叙述。摘要江河湖土堤设计15土堤的破坏形式图3.1土堤坝岸的破坏形式

土堤坝岸经常发生的破坏形式，除漫顶溢流者外，从剖面上看可归纳为图3.1的12种破坏形式16（a）双层地基中砂基承压水顶穿表层弱透水粘性土覆盖层的薄弱环节，发生局部集中渗流形成流土泉涌的地面管涌现象，若险情发展将继而由管涌出口沿堤底砂基面向上游冲蚀发展成连通的管道，此时如果管道扩大失去拱的作用，堤坝即裂缝下沉而破坏;严重者还会在临水侧堤脚附近引起水流漩涡。（b）是背水坡脚大面积发生小泉涌砂（土）沸现象，使坡脚软化或受浮力后失去支承力而引起大滑坡，如图中的大圆弧所示。渗流来水可能是砂基的承压水，也可能是沿覆盖土层上面较透水薄层粉土渗过来的表层水，还可能是由于堤坝本身渗透造成的堤脚软化而在浸润线出渗点以下形成局部小滑坡，如图中的虚线小圆弧所示。土堤的破坏形式17（c）堤坝本身或地基的渗流，在背水坡面出渗处发生管涌带走细土粒堆积于坡脚，逐渐在坡面形成局部凹陷小沟，直至坡面冲蚀破坏。（d）洪水位下降时饱和堤身的孔隙水压力来不及排出而在临水坡发生滑坡，滑弧下边缘多出现在下降水位的附近。若堤前受河水淘刷，就更易造成大滑坡。（e）降雨入渗造成的滑坡，多发生在阴雨连绵很久时，堤身全部处于饱和状态，由于孔隙水压力增大，土体抗剪强度降低而滑坍。土堤的破坏形式18（f）是雨水对堤坡面的冲刷，由于排水不好，在暴雨时造成雨淋沟剥蚀坡面。（g）是波浪（风浪和船行波）袭击坡面，如果没有护坡面层等或块石面层下没有垫层时，土坡细粒就会被波浪冲击及其诱发渗流淘刷而流失，使坡面局部坍陷。（h）是堤体内有薄层粉细砂，会形成流沙通道，若埋设涵管漏水或管土接触不紧密，也会形成渗流通道，危机堤体稳定。土堤的破坏形式19（i）堤体内有软弱夹层或堤底有淤泥层，降低堤体抗滑稳定性，会发生小圆弧加大圆弧或直线复合滑动面或折线滑动面滑坡。（j）堤坝肩堆积静荷载，将助长堤坡滑动或造成堤肩的局部滑坍破坏。（k）堤坝肩的活荷载振动将使坡顶局部破坏，同样在地震的作用下，也将造成顺堤坝方向的裂缝及大滑坡。（l）坡脚下挖危及边坡的稳定性。土堤的破坏形式20堤坝岸坡的破坏形式，(a)~(d)是明显的渗流破坏(e)~(i)也是与渗流孔隙水压力密切相关的，说明渗流对边坡土体破坏的重要性。1998年长江洪水险情有85％以上是渗流险情，其中有62.4％是管涌险情，而且遭致溃口决堤的几处堤防都是源于管涌险情。3.1土堤的破坏形式21土堤岸坡的12种破坏形式大致可将渗流破坏性分为：（1）个别部位的集中渗流冲刷。即由于大的渗压或出渗坡降使地基或坡面发生管涌或流土的冲蚀或渗透变形；继而沿着渗流阻力小的薄弱环节向上游发展，例如夹砂层或不同土层的接触面等会被渗流冲蚀形成管涌通道，甚至堤破溃决。（2）整个渗流范围内的滑坡。即由于普遍存在的孔隙水压力或渗透力所造成的大体积土体滑动；多发生在浸润线高、孔隙水压力消散慢的较陡粘性土坡。

管涌与滑坡是代表土体渗流破坏的两种基本类型，也只有满足这两种渗流稳定性（局部与整体），才称得上渗流安全。土堤的破坏形式22护坡面层局部破坏形式

：（a）为波浪冲击局部坏，（b）水流冲刷局部坏，（c）护坡块体被渗流承压水顶出，（d）块体下基土冲蚀下滑，（e）抛石护坡下基土流失，（f）护坡面层浪击或沉陷变形。土堤的破坏形式图3.2护坡面层破坏形式23堤防的破坏力主要是水入侵使土体失去平衡外水直接冲击坡面内水渗流作用力，即静水压力与动水压力（或超静水压力），两者都是孔隙水所传递的，它们通称为孔隙水压力，密切关系着土体的渗流稳定性。例如局部的管涌、流土等的渗透变形问题或整体性的滑坡，崩岸问题，都与孔隙水流动的渗流作用力密切相关；而且在渗流力的应用中还有误解。渗流破坏力或作用力241F417011掌握堤身填筑的施工方法

一、堤基清理的要求

1．必须按设计要求对堤基进行清理。

2．清理范围包括堤身、铺盖和压载的基面。堤基清理边线应比设计基面边线宽出30～50cm。老堤加高培厚，其清理范围包括堤顶和堤坡。

3．堤基清理时，应将堤基范围内的淤泥、腐殖土、泥炭、不合格土及杂草、树根等清除干净。1F417010堤防工程施工技术4．堤基内的井窖、树坑、坑塘等应按堤身要求进行分层回填处理。

5．堤基清理后，应在第一层铺填前进行平整压实，压实后土体干密度应符合设计要求。

6．堤基冻结后有明显冰夹层、冻胀现象时未经处理，不得在其上施工。1F417010堤防工程施工技术二、填筑作业面的要求

1．地面起伏不平时，应按水平分层由低处开始逐层填筑，不得顺坡铺填；堤防横断面上的地面坡度陡于1:5时，应将地面坡度削至缓于1:5。

2．分段作业面长度，机械施工时段长不应小于100m，人工施工时段长可适当减短。

3．作业面应分层统一铺土、统一碾压，严禁出现界沟，上、下层的分段接缝应错开。1F417010堤防工程施工技术4．在软土堤基上筑堤时，如堤身两侧设有压载平台，两者应按设计断面同步分层填筑，严禁先筑堤身后压载。

5．相邻施工段的作业面宜均衡上升，段间出现高差，应以斜坡面相接，结合坡度为1:3～1:5

6．已铺土料表面在压实前被晒干时，应洒水润湿。

7．光面碾压的黏性土填料层，在新层铺料前，应作刨毛处理1F417010堤防工程施工技术8．出现“弹簧土”、层间光面、层间中空、松土层等质量问题应及时处理。

9．施工过程中应保证观测设备的埋设安装和测量工作的正常进行；并保护观测设备和测量标志完好。

10．在软土地基上筑堤，或用较高含水量土料填筑堤身时，应严格控制施工速度，必要时应在地基、坡面设置沉降和位移观测点，根据观测资料分析结果，指导安全施工。1F417010堤防工程施工技术11．对占压堤身断面的上堤临时坡道作补缺口处理，应将已板结老土刨松，与新铺土料统一按填筑要求分层压实。

12．堤身全段面填筑完成后，应作整坡压实及削坡处理，并对堤防两侧护堤地面的坑洼处进行铺填平整。1F417010堤防工程施工技术三、铺料作业的要求

1．应按设计要求将土料铺至规定部位，严禁将砂（砾）料或其他透水料与黏性土料混杂，上堤土料中的杂质应予清除。

2．铺料要求均匀、平整。每层的铺料厚度和土块直径的限制尺寸应通过现场试验确定。

3．土料或砾质土可采用进占法或后退法卸料，砂砾料宜用后退法卸料；砂砾料或砾质土卸料时如发生颗粒分离现象，应将其拌合均匀。1F417010堤防工程施工技术4．堤边线超填余量，机械施工宜为30cm，人工施工宜为10cm。

5．土料铺填与压实工序应连续进行，以免土料含水量变化过大影响填筑质量。1F417010堤防工程施工技术四、压实作业要求

1．施工前，先做碾压试验，确定机具、碾压遍数、铺土厚度、含水量、土块限制直径，以保证碾压质量达到设计要求

2．分段碾压，各段应设立标志，以防漏压、欠压、过压。

3．碾压行走方向，应平行于堤轴线。

4．分段、分片碾压，相邻作业面的搭接碾压宽度，平行堤轴线方向不应小于0.5m；垂直堤轴线方向不应小于3m。1F417010堤防工程施工技术5．拖拉机带碾磙或振动碾压实作业，宜采用进退错距法，碾迹搭压宽度应大于10cm；铲运机兼作压实机械时，宜采用轮迹排压法，轮迹应搭压轮宽的1/3。

6．机械碾压应控制行走速度：平碾≤2km/h，振动碾≤2km/h，铲运机为2挡。

7．碾压时必须严格控制土料含水率。土料含水率应控制在最优含水率±3％范围内。1F417010堤防工程施工技术8．砂砾料压实时，洒水量宜为填筑方量的20%~40%；中细砂压实的洒水量，宜按最优含水量控制；压实施工宜用履带式拖拉机带平碾、振动碾或气胎碾。1F417010堤防工程施工技术1F417012熟悉护岸护坡的施工方法

堤防护岸工程通常包括水上护坡和水下护脚两部分。

水上与水下之分均指枯水施工期而言，如图1F417012所示。

护岸工程的施工原则是先护脚后护坡。

堤岸防护工程一般可分为坡式护岸（平顺护岸）、坝式护岸、墙式护岸等几种。1F417010堤防工程施工技术图1F417012护坡护脚工程划分示意图1—枯水位；2—洪水位Ⅰ—下层；Ⅱ—中层；Ⅲ—上层1F417010堤防工程施工技术一、坡式护岸

岸坡及坡脚一定范围内覆盖抗冲材料，抵抗河道水流的冲刷。包括护脚、护坡、封顶三部分。这种护岸形式对河床边界条件改变和对近岸水流条件的影响均较小，是较常采用的形式。

（一）护脚工程施工技术

下层护脚为护岸工程的根基，其稳固与否，决定着护岸工程的成败，实践中所强调的“护脚为先”就是对其重要性的经验总结。1F417010堤防工程施工技术材料要求：

①能抵御水流的冲刷及推移质的磨损；

②具有较好的整体性并能适应河床的变形；

③较好的水下防腐朽性能；

④便于水下施工并易于补充修复。

常用形式:抛石护脚、抛枕护脚、抛石笼护脚、沉排护脚等。1F417010堤防工程施工技术（二）护坡工程施工技术

护坡工程除受水流冲刷作用外，还要承受波浪的冲击及地下水外渗的侵蚀。其次，因处于河道水位变动区，时干时湿，这就要求其建筑材料坚硬、密实、能长期耐风化。

结构形式:砌石护坡、现浇混凝土护坡、预制混凝土板护坡和模袋混凝土护坡、植草皮、植防浪林护坡等。

砌石护坡应按设计要求削坡，并铺好垫层或反滤层。砌石护坡包括干砌石护坡、浆砌石护坡和灌砌石护坡。1F417010堤防工