堤防滑坡原因分析及应急加固措施

第19卷 第4期 中 国 水 运 Vol.19 No.4 2019年 4月 China Water Transport April 2019 堤防滑坡原因分析及应急加固措施 曾慧俊 （安徽省长江河道管理局，安徽 芜湖 241000） 摘 要：对邻近工程建设引起的堤防滑坡实例进行了计算和分析，总结了滑坡发生的原因，提出了加固处理措施。 关键词：堤防滑坡；应急加固措施；应急处理 中图分类号：TV871 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）04-0168-02 河道堤防是我国防洪工程体系的重要组成部分，堤防滑坡破坏了堤防的完整设计断面，威胁度汛安全，严重的可危及堤内人民财产及人身安全。常见引起堤防滑坡的案例有近堤脚工程基坑开挖、长时间高强度降雨引发的堤坡土体下滑、水流淘刷迎水侧堤防岸坡以致崩塌等。本文以铜陵顺安河东联圩堤滑坡为例，分析了近堤脚工程施工基坑开挖对堤防的影响，并提出了有效的应急加固处理措施。 一、工程概况 顺安河属长江下游干流水系，河道微弯顺直，滩槽分明，宽度均匀。其左岸为山岗地，以岗代堤，右岸为漫滩地，建有东联圩堤。东联圩堤现状为4级堤防，规划为2级堤防，该段堤防设计洪水位按长江10年一遇洪水位遭遇内河20年一遇洪水与长江1954年型洪水位遭遇内河10年一遇洪水的外包线确定，堤防迎水侧与背水侧均为草皮护坡，发生滑坡段堤防堤身填筑土体为粉质粘土，堤基处为软土。 顺安河特大桥位于顺安河入江口约5km，对应东联圩堤桩号9+700。大桥与顺安河右岸东联圩堤立交，采用一跨过堤，跨径76m。过堤桥墩中心线分别位于迎水侧堤脚线与背水侧堤脚以外12m左右。桥墩均采用灌注桩基础，其中迎水侧桥墩承台尺寸为18.3×13.3×5（长×宽×高）。 2014年6月4日，大桥近堤侧桥墩基坑开挖时，东联圩堤堤外坡出现滑塌，坡面下挫，堤肩部分出现裂缝，长约41m，最大裂宽26.2cm；2014年6月6日，该段堤防堤顶轴线位置又有裂缝发展，长26.2m，宽2.7cm。根据现场查勘，滑坡范围为堤顶至堤脚，未见堤脚处土体隆起，应为浅层滑动。 层号 名称 ① ② 堤身填土 软土 27.6 42.2 1.92 1.78 0.801 1.171 12.5 13.1 O.30 1.25 34.0 8.1 层号 二、原因分析 为查明堤防滑动产生原因及范围，从以下三个方面进行分析计算： 1．工程施工影响 桥墩基坑施工时，为扩大作业空间，对堤防迎水侧进行削坡，坡比由原状1：3.6削至1：2.1，减少了堤坡的抗滑阻力；桥墩承台基坑支护施工工序错误，未及时进行钢板桩支撑施工，在侧向土压力作用下，钢板桩顶发生了水平位移，堤脚土体受顶托不足从而引发堤脚失稳。 2．地质条件分析 根据地质勘探资料，滑坡处堤防地层主要为①堤身填土（粉质粘土）、②软土组成，各土体力学指标见表1，其中堤基软土为流塑~软塑状，平均层厚13m，土体强度指标较弱。 表1 原状土体物理力学指标一览表 岩土 名称 含水量 湿密度 % g/cm 3孔隙比 塑性 指数 液性 指数 粘聚力 kPa 内摩 擦角 。 14.8 3.9 2014年6月4日滑坡发生后，对出险处堤防地层重新进行了勘察，土体力学指标见下表2。 表2 扰动后土体物理力学指标一览表 岩土 含水量 % 质量密度 g/cm 1.82 1.83 0.86 1.052 3孔隙比 塑性 指数 液性 擦角 擦角 指数 kPa（直快）kPa（固快）。（直快）。（固快）0.56 1.06 18.2 8.2 16.8 6.8 17.6 10.7 20.1 10.4 粘聚力 内摩 粘聚力 内摩 ① ② 堤身填土 26.1 软土 38.1 14.8 14.7 对比滑坡前后土体可知，土体强度指标下降较大，另堤身土体孔隙比、液性指数均有增大，主要原因为桥墩施工期间对堤坡造成了扰动。 3．堤防抗滑稳定计算 图1 滑坡现场 收稿日期：2018-12-24 作者简介：曾慧俊，女，硕士，安徽省长江河道管理局工程师。 基金项目：本文由水利部公益性行业科研专项经费项目资助，项目名称：皖江城市带长江河势变化与洲滩综合利用研究， 编号201401063。 计算基于理正岩土边坡稳定分析软件，结合地质条件，根据施工前后堤防断面建立模型，采用如下计算工况及参数： 第4期 曾慧俊：堤防滑坡原因分析及应急加固措施 169 （1）采用简化毕肖普法，假定滑动面为圆弧滑动面。其中施工期已发生滑动破坏的堤防，考虑桥墩桩基的抗滑作用结合现场查勘的实际裂缝走向，滑动面圆弧起点与终点分别布设在堤顶轴线裂缝处与堤脚滑蹋处。 （2）考虑施工扰动的影响，滑坡发生后，采用复勘的土体力学指标。 （3）堤防迎水侧选取设计洪水位（13.91m）骤降期、背水侧选取设计洪水位（13.91m）下稳定渗流期，施工期迎水侧与背水侧选取实际水位（6.5m）。 计算结果见表3。 表3 堤防稳定计算结果 计算工况 计算断面 计算结果 允许安全系数 水位骤降期 原状迎水侧 1.19 1.25 稳定渗流期 原状背水侧 1.21 1.25 施工期实际水位 削坡后迎水侧 1.13 1.15 削坡后背水侧 1.18 1.15 沿着滑动面挖成锯齿形。在每一级深度上应一次挖到位，并且必须一直挖至滑动面以外未滑动土中0.5~1.0m。以便保证新填土与老堤的良好的结合； （4）挖除重新填筑断面如图2所示。在平面上，滑坡边线四周向外沿伸2m范围均应挖除，重新填筑，填筑土的干容重不小于15.5KN/m3，压实度不小于0.91。 图2 加固标准断面 （5）坡面种植草皮，以固定坡面土体，减少雨水冲刷 对加固后的堤防断面及新筑土体强度指标进行稳定计算复核，计算结果见表4，加固后的堤防抗滑稳定系数大于规范要求。 表4 堤防稳定计算结果 计算工况 计算断面 计算结果 允许安全系数 水位骤降期 加固后迎水侧 1.67 1.25 稳定渗流期 加固后背水侧 1.31 1.25 计算结果表明，原状堤防迎水侧与背水侧均不能满足4级堤防抗滑稳定要求，而堤脚处桥墩基坑的开挖则进一步减弱了堤防土体的抗滑力。 综合以上计算分析，可以得出原状堤防地质条件较弱，堤基下软土层较厚，而桥墩基坑施工对堤防土体的扰动，则加剧了土体抗剪强度的下降，加之施工过程中的不当削坡及未及时给予钢板桩支护，导致了堤防迎水侧堤身的滑动。 三、应急处理措施 滑坡发生后，堤身土体已受破坏，强度指标大幅下降，孔隙率增大，如遇降水渗入将进一步降低堤身抗剪强度，可能引发更大范围的滑坡，因此必须及时采取加固处理措施。根据本次滑坡类型、堤防级别、现场施工条件及投资规模，采取挖除滑动体重新回填的加固处理措施。 （1）考虑本工程为应急度汛工程，堤防应急加固设计标准仍按4级堤防标准进行加固； （2）将滑坡范围的堤坡削坡至稳定的坡度（1：3~1：4左右）； （3）挖除从上边缘开始。逐级开挖，每级高度20cm。 （上接第167页） 四、结论 （1）上游两水库拦沙使三峡水库入库沙量大幅度减少，库区淤积明显减弱。10年和100年，三峡水库入库沙量分别减少52.6%和40.6%，库区淤积体积分别减少49.9%和30.0%。 （2）上游溪洛渡和向家坝水库蓄水拦沙可明显提高三峡水库的调节库容和防洪库容保留率。10年和100年，调节 [1]应急加固措施实施后，经历了2014~2018年汛期考验，仍处于稳定状态，证实上述设计方案可行。 四、结语 对于堤身填筑质量一般的堤防，近堤工程施工应充分考虑土体的特性，在设计时留出安全距离，如将桥墩跨度加大，避免开挖范围过大引起堤脚失稳。 近堤工程的施工扰动可能会降低堤身土体的抗剪强度，在稳定计算时可采用折算后的土体力学指标。 参考文献 [1] 董哲仁.堤防除险加固实用技术[M].北京：中国水利水电出版社，1998：66-67.库容可分别多保留0.6%和3.7%，防洪库容可分别多保留1.0%和5.3%。 参考文献 [1] 黄仁勇，谈广鸣，范北林.长江上游梯级水库联合调度泥沙数学模型研究[J].水力发电学报，2012，31（6）：143-148. [2] 中华人民共和国水利部.《三峡（正常运行期）-葛洲坝水利枢纽梯级调度规程[R].2015，9.