堤防工程邊坡穩(wěn)定性分析與加固措施探討

潘寧

（安徽省交通航務(wù)工程有限公司　安徽合肥　230011）

堤防工程邊坡穩(wěn)定性分析與加固措施探討

潘寧

（安徽省交通航務(wù)工程有限公司安徽合肥230011）

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提升，為降低洪澇災(zāi)害嚴(yán)重程度，避免其發(fā)生對人們生命財產(chǎn)造成威脅，近年來堤防工程項目逐漸增多，而且在不斷的探索中取得了一定的成績，使我國大江大河防洪工程體系初步形成，中小河流防洪體系也初見成效，但我國防洪標(biāo)準(zhǔn)相對發(fā)達國家普遍較低，在洪水中因滲透等破壞而失穩(wěn)潰決的現(xiàn)象仍較多見，所以針對堤防工程邊坡的加固工作仍至關(guān)重要，本文通過對堤防工程邊坡穩(wěn)定性和邊坡加固措施選擇展開分析，為提升我國堤防工程抵御洪水災(zāi)害的能力而作出努力。

堤防工程；邊坡穩(wěn)定性；加固措施

前言

堤防即沿著河、渠、湖、海岸或行洪、分洪、圍墾區(qū)域的邊緣而修筑的用于抵擋水流外泄的建筑物，是防洪工程的重要組成部分，其不僅有利于泄洪排沙、抗御海潮風(fēng)浪等，而且可以降低洪水災(zāi)害泛濫對居民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害，而邊坡作為堤防穩(wěn)定性的重要保障，其邊坡失穩(wěn)破壞必然導(dǎo)致堤防工程的可靠性、耐用性等縮減，造成安全隱患，所以進行堤防工程邊坡穩(wěn)定性分析與加固措施探討具有重要的現(xiàn)實意義。

1　堤防工程邊坡穩(wěn)定性分析

1.1堤防工程邊坡失穩(wěn)破壞的原因

其發(fā)生的原因主要有以下四個大方面：①汛期水平面上漲且保持相對長時間穩(wěn)定，致使侵潤線下堤身土質(zhì)長期處于飽和狀態(tài)，向下滑動體重量上升，而剪力強度縮減，滲透作用的增大，加大了滑坡的可能性；②水流對堤防凹岸臨水岸長期沖刷侵蝕，當(dāng)其岸腳防護措施抵御性被破壞，岸腳坡度將逐漸變大，甚至使坡面失去平衡，受到破壞；③堤基自身強度不足或截水設(shè)施的抵御性被破壞，滲水以管涌的形式存在使堤基被破壞；④新老堤防工程界面處理不當(dāng)或工程施工、設(shè)計等不合理也會導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)破壞，值得注意的是，堤防工程邊坡失穩(wěn)破壞的發(fā)生有時可能是多方面因素共同導(dǎo)致，所以在具體加固措施選擇時應(yīng)結(jié)合實際情況[1]。

1.2堤防工程邊坡失穩(wěn)破壞的類型

以失穩(wěn)破壞形式為劃分依據(jù)可分為堤身或小部分堤基發(fā)生滑動的淺層滑動和深入堤基較深位置滑動的深層滑動；以其發(fā)生的危害程度作為劃分標(biāo)準(zhǔn)可分為主要以淺層滑動為對象的危害輕微的局部滑動和以深層滑動和縱向滑動長度超出100m的危害性極大的整體滑動，后者對邊坡穩(wěn)定性構(gòu)成嚴(yán)重威脅，應(yīng)結(jié)合實際情況及時處理；以邊坡失穩(wěn)破壞的位置為劃分標(biāo)準(zhǔn)可分為發(fā)生于崩岸、高水位退水期堤段的臨水面滑坡，發(fā)生于汛期高水位或滲透破壞嚴(yán)重堤段的背水面滑坡以及臨水坡較陡堤段的崩岸三種[2]。

2　堤防工程邊坡加固措施的選擇

在選擇具體的堤防工程邊坡加固措施前，應(yīng)結(jié)合邊坡失穩(wěn)破壞的地表及相關(guān)特征進行成因、類型的判斷，然后利用定量分析的方法確定滑動體的大小范圍、計算強度指標(biāo)，即將滑動面大于1的安全系數(shù)設(shè)定為1，得出堤防坡面的極限強度，并利用極限強度與安全系數(shù)得到除險加固的計算強度，結(jié)合堤防工程邊坡失穩(wěn)破壞加固所需工期、技術(shù)、材料、實際經(jīng)濟儲備等因素進行加固措施的選擇。

2.1判斷邊坡失穩(wěn)破壞成因類型為淺層滑坡

如果為背水坡淺層滑動，當(dāng)滲水導(dǎo)致滑坡發(fā)生時：①應(yīng)將堤身劈裂作為截滲墻使?jié)B流險情得到控制；②對實際滑動體的綜合特征進行全面準(zhǔn)確的判斷，如果滑弧的上口未伸入堤頂，則對滑坡上部進行削坡處理，將坡度控制在1：3左右；③從滑動體的上邊緣開始，以20cm為界，以鋸齒狀逐級挖除滑動體，為保證新舊堤防工程界面的有效結(jié)合，開挖過程中深度一定要在未滑動邊坡的50cm以下，開挖面積應(yīng)擴大到滑動體的周圍2m；④進行填筑還坡，此時要注意堤身的壓實度和角度與設(shè)計必須完全一致。當(dāng)?shù)棠_下挖塘導(dǎo)致時，應(yīng)首先應(yīng)在覆蓋滑坡出口5m以上范圍內(nèi)進行透水性良好的土料回填，增加堤身和堤腳的壓重，然后按照滲水原因的后四項加固措施施工；如果產(chǎn)生的原因是堤身填筑質(zhì)量存在缺陷，則直接按照滲水原因的后四項進行加固處理[3]。

如果為臨水坡淺層滑動，當(dāng)崩岸導(dǎo)致滑坡時，首先應(yīng)利用拋石護腳等加固措施消除崩岸險情，然后利用上述滲水原因的后四項加固措施施工；當(dāng)雨水滲入導(dǎo)致滑坡發(fā)生時，其堤身內(nèi)部滑動力增加而且超出抗剪強度，所以應(yīng)按照堤身構(gòu)筑質(zhì)量差的加固措施處理。

2.2判斷邊坡失穩(wěn)破壞成因類型為深層滑坡

由于深層滑坡加固將滑坡體全部移除其工程量過大，而且風(fēng)險性高，所以部分挖除，加固處理是目前處理的最好方法，而首要措施必須對滑動體的主滑體進行確定，其方法如圖1所示，將滑坡體的上口與下口相連并做其水平投影線的中垂線，其與邊坡線產(chǎn)生交點f，點f的上側(cè)即滑動體，下側(cè)即阻滑體，而主滑體部分即深層滑坡開挖回填加固處理的主要對象，其挖除和回填的措施選擇與淺層滑坡一致，但必須在阻滑體處理施工結(jié)束后進行，阻滑體滑動面可通過按照失穩(wěn)破壞發(fā)生后設(shè)計的穩(wěn)定斷面重新填筑和加固地基兩種方法處理，前者主要是利用壓重使阻滑力加大，進而提升其穩(wěn)定性，具有施工易操作等優(yōu)點，但由于其對土方需求量大，所以在實施區(qū)域上有一定的限制；而后者分為利用拌和機械，將地基軟弱土水泥加固的攪拌法和利用專業(yè)機械在一定壓力作用下將水泥漿強行灌入坡面失穩(wěn)破壞處，形成復(fù)合地基的灌漿補強法，兩種方法對水泥量的依賴程度都非常強，除此之外，同樣利用機械將碎石強行擠入坡面軟弱結(jié)構(gòu)，使其形成內(nèi)部存在碎石樁的復(fù)合地基的振沖法也被廣泛應(yīng)用，但其對石材的需求量巨大。

圖1　深層滑坡主滑體判斷示意圖

2.3滑坡處理后的坡面防護措施

較大的風(fēng)浪、暴雨等會對坡面造成一定的破壞，所以應(yīng)對坡面進行合理的防護，目前被廣泛應(yīng)用的措施主要有以下五方面：①利用具有堅固耐沖刷優(yōu)良性能的漿砌石對汛期風(fēng)浪沖擊嚴(yán)重的大江大河進行護坡，或利用干砌石對三級以上堤防工程或6m高以上的堤防護坡，兩者消浪作用非常明顯；②利用同樣具有較強抗沖刷能力的混凝土對風(fēng)浪較大的堤防工程護坡的方法，但其必要時需要結(jié)合消浪墩使用；③利用強度、整體性及抗水流、抗風(fēng)浪性能都較理想的模袋混凝土對水流流速快、風(fēng)浪侵襲嚴(yán)重的堤段護坡；④利用對水流緩沖性能強的草皮對背水坡或較高較寬灘地臨水坡堤段護坡；⑤強度和耐久性相對較差的水泥護坡也可以在風(fēng)浪較小的堤段護坡使用。

2.4對崩岸的處理措施

拋石護腳和丁壩導(dǎo)流是目前崩岸處理的主要方法，拋石護腳主要是平順式岸坡下部固基方法，其范圍應(yīng)在河床沖刷深度最深處以下，通常會直至深泓線，沖坑拋石的外輪廓線坡度盡可能平緩，以保證岸坡的穩(wěn)定性，如圖2所示，其拋石粒徑應(yīng)結(jié)合具體的堤防工程計算，厚度要在0.6～1m之間，而且在拋石粒徑的2倍以上，坡度最好在1：1.5～1：4的范圍內(nèi)，為保護拋石及下部泥土的穩(wěn)定性，要用砂礫料等設(shè)置濾層。而丁壩主要用于穩(wěn)定河勢，通常應(yīng)用于河床寬闊、水流較緩的河段，其通常要在河道的凹岸以組的形式均勻布置，壩頭在計劃岸線的邊緣，而壩根與原有的堤岸固定相接，如圖3所示，其長度通常在50～100m之間，其軸線與水流方向的夾角要在30～45°之間，如果丁壩材質(zhì)為拋石，其上下游坡度應(yīng)在1：5以下，如果材質(zhì)為土質(zhì)，其坡度等應(yīng)該在1：1以下。

圖2　拋石護腳護坡圖

圖3　丁壩的布置示意圖

3　結(jié)論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，我國現(xiàn)階段已經(jīng)認識到堤防工程邊坡加固，提升其整體穩(wěn)定性的重要性，而且在實踐中不斷的結(jié)合實際開展，現(xiàn)階段已經(jīng)取得了一定的成果，但由于我國堤防具有堤基條件差、堤身建筑質(zhì)量不理想、堤后坑塘多等先天條件不足，所以在堤防工程加固措施方面仍需要不斷的進行深入探索。

[1]肖武.基于強度折減法和容重增加法的邊坡穩(wěn)定分析及工程研究[D].南京：河海大學(xué)，2005.

[2]李東晨.基于有限元強度折減法的抗滑樁—邊坡體系穩(wěn)定性研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2013.

[3]楊小強.巖土類邊坡穩(wěn)定性分析及加固設(shè)計[D].武漢：湖北工業(yè)大學(xué)，2013.

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2015-9-2