揚中市長江堤防興隆港段滑坡成因分析和治理方案研究

王國棟 喻桂成

（1.鎮江市工程勘測設計研究院 鎮江市 212003；2.江蘇省水利勘測設計研究院有限公司 鎮江市 225127）

揚中市屬江蘇省鎮江市轄的一個縣級市，位于鎮江市的東部，為長江中僅次于上海崇明島的第二大島，系長江沖積沙洲。長江干流自五峰山后為分汊型河形，將揚中市包圍其中。其東北支為長江干流，俗稱大江，分流比為 90%。江面寬（2.5～4.0）km，與揚州（邗江區、江都市）、泰州（高港區、泰興市）隔江相望；西南支為長江支流，俗稱夾江，分流比為10%，江面寬（0.5～0.8）km，與鎮江（新區、丹陽市）、常州（武進區）依水相鄰。興隆港閘位于揚中市興隆鎮興隆港口，距夾江邊580 m，為通航港閘。2011年興隆港閘以南65 m至415 m總長350 m的長江堤防迎水坡發生滑坡險情。揚中市興隆港段堤防作為揚中市長江堤防的一部分，關系到揚中市人民生命財產的安全，為保證揚中市堤防安全，防止滑坡進一步發展，急須對該段滑坡采取及時有效的治理措施。

1 工程基本情況

揚中市長江堤防為二級堤防，防洪標準為50年一遇，興隆港段堤防堤頂標高達到9.50 m。

興隆港閘位于興隆鎮興隆港口，距夾江邊580 m。興隆港與東新港、六圩港、紅旗河、長旺港和團結港貫通。當閘內外水位差小于0.3 m時，可以開閘引排；內外水位差小于0.2 m時，可以開閘通航。

2009年興隆港閘以南（65～215）m總長150 m發生滑坡險情，揚中市水利農機局于2010年在該段擋墻前施打長為4 m的杉木樁進行了應急處理，處理范圍向南延伸至200 m，暫時遏制了滑坡的進一步發展，經過近1年的時間，在2011年8月底，興隆港閘以南（215～415）m總長200 m范圍內又出現了迎水面擋墻沿墻頂側傾向港內，墻頂向港內傾斜約10 cm，擋墻整體偏移約1 m，墻身沉降嚴重。滑坡范圍內堤頂路面和堤坡有多處裂縫，坡面縫隙約5 cm寬。由此，揚中市興隆港段堤防滑坡范圍增加至350 m，起點為興隆港閘以南（65～415）m 處。

2 滑坡原因分析

2.1 地質因素

根據地質勘察資料顯示，堤防迎水面由上而下分布的土層為1號素填土，2粉質粘土，3號淤泥質粉質粘土，4號粉砂土，5號粉砂土。其中3號淤泥質粉質粘土為高壓縮型土，且抗剪強度低，工程力學性質差，屬軟弱夾層。經軟件計算的最危險滑動面正是經過該土層而滑出的。

2.2 工程因素

（1）堤防建設之初由于堤后征地困難，現狀斷面擋墻上部坡比部分未達到原設計1∶2的要求，上部堤身較陡。

（2）興隆港閘中心線與河道中心有一定夾角，興隆港閘開閘放水時直接沖刷閘西側堤坡，將下部部分土體掏空，導致迎水坡阻滑土體減少，對擋墻自身及整體邊坡穩定不利。

（3）迎水坡擋墻基礎位于3號淤泥質粉質粘土層，該層為軟弱夾層，抗剪強度低，且擋墻自身斷面較小，擋墻自身的抗滑穩定不滿足規范要求。

2.3 天氣因素

時值雨季，雨水下滲致使上部土體自重增加，土體抗剪強度降低，產生滑坡。

3 基本設計思路

河道邊坡抗滑處理措施有放緩邊坡、坡頂減載、改善土層工程特性及打設抗滑樁等工程措施。從以往工程經驗來看，放坡及減載主要適用于河道較為開闊且兩側建筑物較少的河段，造價較低；而改善土層工程特性及打設抗滑樁加固河坡則可作為兩側建筑物較多，無法進行放坡或因征地拆遷產生的費用遠大于工程加固費用時的建筑物密集段。

本工程為揚中市長江堤防的一部分，堤頂高程需滿足防洪要求，無法采取坡頂減載的工程措施，因此本次設計主要考慮其他三種加固措施。

另外為保持加固后堤防與上下游堤防斷面基本保持一致，在斷面形式上不做太大的調整，原堤防迎水坡擋墻拆除后需進行恢復，新建擋墻擬采用鋼筋混凝土選臂式擋墻。

4 方案比選

（1）方案一：放緩邊坡。

該方案的具體設計為：將原擋墻拆除重建，為滿足土坡整體穩定，需放緩擋墻上部土坡坡比，經計算，在正常工況下當土坡抗滑安全系數達到1.275時，堤防需整體后移4.5 m。新建擋墻下地基未作處理，為保證自身抗滑穩定和滿足地基承載力的要求，需要加大擋墻底板長度。

（2）方案二：水泥土攪拌樁。

水泥土攪拌樁利用水泥作為固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深處將軟土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質地基。由此可見水泥土攪拌樁是屬于改善土層工程特性的一種河坡抗滑處理措施。

該方案的具體設計為：將原擋墻拆除，新建擋墻，墻頂高程5.5 m，墻頂寬0.5 m，墻身高1.8 m，底板寬2.0 m。擋墻下設置水泥土攪拌樁，樁徑600 mm，樁基處理范圍寬5 m，樁長4.2 m，置換率0.6。由于新建擋墻底板下地基得到了處理，擋墻的抗滑性能和地基承載力都得到了提高，擋墻底板尺寸也可相應減少，從而節省造價。

計算時，將攪拌樁加固塊視作一單獨土層。根據以往相似工程的室內試驗數據，在28 d齡期，水泥摻入量為 18%時，凝聚力 c＝99 kPa，內摩擦角 φ＝25°。考慮到試驗室的標準養護與施工現場的養護環境存在較大差異，在較短齡期范圍內水泥土強度值的增長將存在一定的區別，邊坡采用深攪樁進行加固后的水泥土取用值為凝聚力c＝70kPa，內摩擦角φ＝22°。

經計算，通過采用水泥土攪拌樁加固，設計斷面在正常工況下抗滑安全系數達到了1.281，能滿足規范要求。

深層攪拌樁主要優點是施工工藝不復雜，但深層攪拌樁加固土體的機理比較復雜，對于不同的土質條件，加固效果相差較大，給使用帶來一定限制。在實施之前需打試樁，以確定其適用性，工期較長。

（3）方案三：鉆孔灌注樁。

鉆孔灌注樁是指在工程現場通過機械鉆孔在地基土中形成樁孔，并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。鉆孔灌注樁強度較高，剛度較大。鉆孔灌注樁因加固河坡效果可靠，施工工藝、質量控制方法都比較成熟，在滑坡治理中常作為抗滑樁而被采用。

本方案具體設計：原擋墻拆除，新建鋼筋混凝土擋墻，墻頂高程5.5 m，墻頂寬0.4 m，墻身高1.6 m，底板寬1.1 m，擋墻底板兼做樁承臺。

擋墻下采用一排直徑800 mm的鉆孔灌注樁，樁長9.6 m，樁頂高程3.3 m，順水流方向間距2.0 m。

經計算，未打樁前每米滑弧滑動力為300.19 kN，安全系數為1.06，由此推算土坡自身抗滑力為318.20 m，按照《堤防設計規范》的要求，安全系數應達到1.20，為此抗滑力至少需達到375.24 kN，每米每根樁提供的抗滑力為57.04 kN。Φ800鉆孔灌注樁（樁身配筋率0.67%）單樁水平承載力允許值為133.5 kN，單排樁每米能提供抗滑力為66.75 kN。可見，采用1排Φ800 mm孔灌注樁加固堤防后，抗滑安全系數滿足規范要求。

方案比較詳見附表。

綜合比較三個方案的經濟性、可靠性、可行性，設計推薦方案三，即鉆孔灌注樁方案。

附表 方案比較

5 結 語

本工程設計過程中針對興隆港段長江堤防的滑坡問題，選取了退堤、水泥土攪拌樁、鉆孔灌注樁三種措施進行計算分析比較，最終由于鉆孔灌注樁施工周期短、技術可靠、造價最低而被推薦采用。在今后類似滑坡工程中，值得借鑒選用。

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