摘 要防洪墙作为城市中心区的重要的防洪工程,其安全稳定关系到城市防洪效益,因此,做好其设计及验算至关重要。防洪墙必须满足强度和抗渗的要求,同时要进行抗滑、抗倾和地基整体稳定性的验算。本文主要论述一下基础的防渗验算。
　　关键字渗流计算;防渗长度;基底轮廓线
　　中图分类号TV672.3文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)022-0040-01
　　
　　基础是任何一项工程中的重要的部分,做好基础的设计至关重要!对于防洪墙的基础计算,除了要进行抗滑,抗倾和地基整体稳定验算之外,最重要的一点就是渗流计算。基础防渗验算的任务是确定渗透压力,对基础及渗流出口进行渗透变形验算。计算方法通常有:直线法,流网法,改进阻力系数法等等。本文主要通过设计实例介绍一下这几种计算方法。
　　1渗流计算的方法
　　目前常用的渗流计算的方法主要有:直线法,流网法,改进阻力系数法等等。
　　1.1直线法
　　直线法假定是渗流沿地下轮廓线流动时,渗流水头H按直线规律衰减,水力坡降各點相同。因此当渗流水头及地下轮廓线已知时,可将地下轮廓线伸直,按比例求出其上任一点的渗压水头值,可以用以下公式来表示:
　　式中的H为渗流水头,L为渗径,二者的比值即为渗流坡降。其中渗径的长度为从入渗点到渗流溢出点的距离,从图中可以计算出来。(后面附有计算实例)
　　对于直线法,目前有两种。一是勃莱法,一是莱茵法。这两种方法的本质区别在于水平渗径与垂直渗径的作用是否相同。勃莱法认为二者的作用是相同的,而莱茵法则认为水平渗径仅为垂直渗径作用的1/3。
　　采用流网法进行渗流计算时,往往先需要确定流线和等势线,然后利用二者相交形成的流网进行计算,过程比较麻烦,计算精度也不是很高,流线和等势线的确定也存在一定的误差,故现在较少的采用。
　　1.2改进阻力系数法
　　改进阻力系数法是综合了阻力系数法、分段法和独立函数法而提出的精度较高的一种计算方法。它的基本思路是:把复杂的基底渗流区域用等势线划分为几个简单的区段,求每一区段的水头损失归结为先用各段彼此独立的函数求解仅与边界有关的阻力系数,再由阻力系数计算水头损失,然后从渗流出口处开始依次向上游叠加各区段的水头损失值而得到基底的渗压水头分布图,应用相应的公式求出渗流逸出坡降和水平坡降。
　　2应用举例
　　工程简介:陕京二线京58地下储气库群位于廊坊市,该地区河流众多,既有蓄洪滞洪任务,也有行洪的功能。在设计过程中要充分考虑到这方面的影响,因此防洪墙的设计就显得尤为重要。设计中通过计算防洪墙基础的渗流稳定性,修改了基础的大小及型式,基础底部增加了齿墙,加大了渗径,使得基础满足了渗流稳定的要求。
　　2.1直线法验算渗流稳定性
　　首先要验算渗径是否满足防渗要求,然后再进行渗透稳定计算。
　　2.1.1验算渗径(参见图1)
　　站内外水头差H=14.89-14.50=0.39m
　　粉土的渗径系数C取C=13,则Lmin=CH=13×0.39=5.07m
　　实际渗径L=0.5+0.8+2.0+0.8+0.3+0.25=3.85m
　　L　　延长渗径的办法有以下两种:
　　一是加大基础埋深,二是在基础底部设置齿墙。通过调整,修改之后的防洪墙采用了图2的做法。下面再验算一下图2的做法是否满足防渗要求。
　　L=0.8+1.0+4.5+1.0+0.6+0.25=8.15m>Lmin,满足防渗要求
　　2.1.2验算渗透坡降J
　　采用勃莱法,水平和垂直渗径作用相同,L即为地下轮廓线的实际长度,故可得:
　　J==<[J]=0.25-0.30,此时满足防渗要求。
　　2.2改进阻力系数法验算渗流稳定性
　　验算渗径长度的过程与直线法相同,在这里不再重复计算,下面只介绍渗透坡降的验算过程。
　　2.2.1 地下轮廓线的简化
　　防洪墙的基础用其平均厚度代替,齿墙可以用板桩代替,并移至基础两侧。简化后的地下轮廓线个部分尺寸均见图3。
　　2.2.2 确定基础透水层厚度
　　4.5m,1.9+0.6+0.85=3.35m,<5,故L=S0=3.35m
　　Te=m　　取T=5.43m
　　2.2.3 分区计算各区阻力系数及渗压水头
　　进口段:
　　内部垂直段:
　　内部水平段:
　　出口段:
　　由上述计算可得:=1.049+0.369+0.369+1.140+1.063=3.99
　　由此可得地下轮廓线上各点的渗压水头
　　2.2.4 渗透坡降验算
　　,故该基础满足防渗要求。
　　3 结语
　　通过各种方法,可以计算出防洪墙的基础渗透情况,采取有效的措施解决渗透问题。此法是在水闸底板防渗计算的基础上借鉴使用的。这也体现了自然科学之间的紧密联系性。
　　参考文献
　　[1]马文英,刘建中,李显军编著.水工建筑物[M].郑州:黄河水利出版社,2003.
　　[2]城市防洪工程设计规范[S].
　　[3]堤防工程设计规范[S].