鉆孔灌注樁在失穩堤防岸坡整治中的應用

尤德純， 管麗萍

(1.蕪湖市河道管理局，安徽 蕪湖 241000; 2.安徽省長江河道管理局，安徽 蕪湖 241000)

蕪湖市中心城區位于長江和青弋江(系長江一級支流)交匯處，青弋江將中心城區城市防洪工程分隔成城北、城南兩個防洪片。上世紀九十年代初，蕪湖市啟動了城市防洪工程全面達標建設，設計標準為防御長江1954年型特大洪水。南北兩個防洪堤圈土堤段均按國家Ⅰ、Ⅱ級土堤標準進行達標建設，唯有位于中心城區青弋江入長江口長約13.5km南北兩岸堤段，受城市建成區已建建筑物、城市設施限制，防洪堤防建設占地難以解決，使得防洪堤防無法向背水側城區大幅度內退而被改造成倒“T”形鋼筋混凝土防洪墻。從而造成防洪墻迎水側岸坡只能在原有高陡的岸坡上進行砌護和修整。由于防洪墻改建工程段城市地坪高程11.5m左右，青弋江河底高程-0.5m左右，迎水側土坡形成高差12m左右、坡比1∶2，加上年水位變化高差達7m～10m，造成每年汛后退水期迎水側岸坡時常發生塌滑現象，直接影響到防洪墻基礎的穩定。

1 防洪工程存在的問題及原因

根據地質勘察資料，堤身及堤基土層特征為：①雜填土層，雜色，成分復雜，呈中密狀態。層底標高約-3.00m～1.00m，層厚9m～11m。②重粉質壤土、粉質粘土層，灰色～青灰色，呈流塑狀態，局部夾粉土、粉細砂及軟塑粉質粘土。層底標高約-3.50m～-4.50m，層厚約2m～4m。③中、重粉質粘土層，長江沖積形成的地層。黃灰色～灰黃色，呈硬塑狀態，局部呈堅硬狀態，局部為粘土。采用瑞典圓弧法和畢肖普法對迎水側岸坡進行抗滑穩定分析計算，岸坡抗滑穩定安全系數僅為1.02左右，岸坡穩定處于臨界狀態。

對迎水側岸坡滑動原因進行分析，認為主要有以下3方面：①堤身堤基含淤泥質雜填土土層厚且向外坡下傾，不利于邊坡穩定；②本流域雨水較多，城區地下水補給充足、地下水水位較高，長江干流枯水期蕪湖段水位較低，現狀外坡坡面無排水設施、城區地下水不能及時順暢排出，增大了坡體內滲透壓力，降低了土層尤其是淤泥質雜填土層的抗剪強度和抗滑能力；③迎水坡垂直高度達12m，而坡比較小，抗滑穩定系數處于臨界狀態，易產生坡體滑動。

2 岸坡治理方案的比選

根據上述原因分析，為能有效治理較大水位落差導致的防洪岸坡退水期塌滑問題，進行多次分析和探討，擬定了岸坡整治加固措施。

2.1 加固工程措施比選

岸坡整治常采取的加固工程措施主要有削坡增加坡比、增設坡底壓腳平臺、打抗滑樁阻滑等方式。由于城市土地寸土寸金，加上防洪墻背水側是十分擁擠的城市道路、城市建筑和市政設施，采取防洪墻退建后削坡增加坡比來達到岸坡穩定幾乎不可能。不穩定岸坡位于長江一級支流青弋江南北兩岸，在沒有防洪規劃控制之前，城市建設與水爭地，造成青弋江入長江口城市段河道行洪斷面已顯不足，如采取增設坡底一定寬度壓腳平臺，通過壓腳平臺反壓岸坡來增加岸坡穩定措施，需要占用河道行洪斷面，增加了城市防洪壓力，顯然不具可行性。采取削坡增加坡比、增設坡底壓腳平臺的岸坡加固方式，都需要改變現有的河道斷面，挖填產生大量的土石方，將對多年形成的河道水生態和水環境帶來不利影響。如采用在坡腳位置打抗滑樁阻滑來增加坡面的穩定性，能保持現狀坡面不變， 不影響河道行洪，施工時擾動面小，對河道水生態和水環境影響也較小。通過比選采用打抗滑樁阻滑工程措施，對岸坡進行加固處理。

2.2 抗滑樁型式比選

采用抗滑樁對岸坡滑動進行處理要求抗滑樁有足夠的長度，擊穿滑動面進入持力層一定的深度，同時抗滑樁自身要具有足夠的抗剪強度，確保通過持力層產生足夠的抗力，阻止滑動體繼續下滑。常采用的抗滑樁有木樁、預制鋼筋混凝土樁、鉆孔灌注樁等。采用木樁和預制鋼筋混凝土樁都需要采用打樁機具，為便于打樁，樁徑不能過大。由于需加固治理的岸坡穩定處于臨界狀態，打樁機具自身重載，打樁錘擊產生強烈震動，以及樁打入土體對周邊土體的擠壓等，都對岸坡穩定極為不利。

鉆孔灌注樁具有如下優點:①機小、重量輕、設備簡單，狹窄操作面也可使用，可以靠近已有建筑物施工，基本不受交通條件限制。②工藝技術成熟, 操作簡單、安全，質量易于掌握和控制。③噪聲低 、振動小、對周圍環境污染小，適合城市內施工。④對復雜地質條件適應性強。采用鉆孔灌注樁克服了施工工具自身重載和強烈震動問題，同時樁徑可以適當加大，樁長也可以根據地質情況調整，樁的抗剪和抗彎能力也優于木樁和預制鋼筋混凝土樁。通過比選抗滑樁采用鉆孔灌注樁。

3 設計方案的優化

出現滑坡較頻繁的岸坡主要集中在花津橋(對應堤防樁號1+428)上下游堤段。1998年長江發生大洪水，汛后枯水期，青弋江北岸花津橋下游堤段(對應樁號1+673～1+908)堤防迎水坡出現較大范圍的失穩滑坍，滑坡段東西向長度達235m，在高程8.0m～11.7m之間產生兩道張拉裂縫，上部裂縫距高程11.5m的防洪墻迎水側平臺僅0.5m，最大錯深達0.7m。

按照抗滑樁的整治思路，對其實施加固。沿高程6.5m外護坡坡底護腳平臺處布置了28根混凝土鉆孔灌注樁抗滑及濾料樁導滲，混凝土鉆孔灌注樁樁長5～6m，樁徑1m，孔距12m，孔距中部設置一排濾水井孔。整治方案實施后，滑坡得到了緩解。隨后緊鄰整治加固段上游樁號1+608～1+658段的外坡上又出現了長50m的裂縫，最大裂縫寬度為0.2m，說明坡體仍未最終穩定。

分析認為主要有如下原因：①鉆孔灌注樁樁距過大，不能形成有效的土拱效應；②樁長不足，不能形成足夠的抗滑能力；③單排樁獨立受力，不能發揮整體抗滑力。之后對方案進行優化設計，最終采取鉆孔灌注樁綜合整治方案。

3.1 鉆孔灌注樁布置

采用C25鋼筋混凝土鉆孔灌注樁阻滑方案，呈梅花型布置兩排，樁徑1.1m，樁頂高程6.0m，樁底高程-7.5m，順堤向的樁中心距4.5m，垂直堤向的樁中心距2.6m，樁與樁之間在頂部采用0.7m×1.0m(寬×高)聯系梁連接。

3.2 護坡及排水

將現狀漿砌石護坡拆除，在高程11.50m～8.0m間采用厚0.12m自鎖式C20混凝土預制塊(開條形孔洞、播種草籽)護砌，在高程8.0m～6.0m間采用厚0.12m自鎖式C20混凝土預制塊(加條形糙條)護砌。護坡坡面下設置縱橫向反濾排水溝，順水流向在8.0m、6.0m高程設置兩道，順坡向間距每隔10m設置一道排水溝,深0.5m、底寬0.3m、邊坡1:0.3，并在6.0m高程順水流向排水溝內埋設φ80@2.0m PVC排水管，將集水引出坡面直排入江。

3.3 拋石固腳

水下拋石主要拋在高程6.0m以下至江底的坡腳范圍內，拋護厚度0.3m～0.5m，拋石石料系利用拆除的漿砌石護坡塊石。為避免拋石不均勻性，拋石后應適當進行人工整理。

具體方案如圖1、圖2所示。

圖1 鉆孔灌注樁抗滑結構布置圖

圖2 鉆孔灌注樁及坡面排水平面圖

采用上述方案對花津橋滑坡段(蕪當江堤樁號1+608～1+658段及1+673～1+908段)285m長度進行了治理，治理后多年來工程運行穩定性良好。

4 鉆孔灌注樁在城市防洪高陡岸坡堤防中的應用效果

自花津橋滑坡段采用鉆孔灌注樁阻滑、在坡面設置完善的排水系統、拋石固腳等工程措施綜合治理后，又陸續對產生滑坡的其余堤段按同樣方案進行了整治。經過多年的運行，通過鉆孔灌注樁綜合整治方案治理的既往滑坡段一切正常，岸坡穩定，未再出現滑動現象，治理后效果明顯。自2013年開始蕪湖市對中心城區防洪墻段開始進行景觀化改造,結合景觀化改造工程，對蕪湖市中心城區防洪墻段不穩定的岸坡，同樣采用鉆孔灌注樁綜合整治方案進行岸坡整治，整治岸坡長約2.3km，整治后岸坡穩定，效果良好。

2014年，蕪申運河蕪湖段開工建設。為保證蕪申運河有足夠的航道寬度，需要對青弋江南岸城區段防洪墻進行背水側后退建設。由于受城市已建設施影響，防洪墻后退空間受限，后退后防洪墻迎水側土坡坡比僅為1:2。該工程2016年上半年完工，經過2016年主汛期高水位洪水考驗后，在退水期出現長約150 m的岸坡滑移。為減緩滑移形成的滑動面，采取了應急處置方案：將防洪墻背水側墻底板以上的10m寬土體挖除減載；對迎水坡模袋混凝土護坡表面開槽排水，并設置反濾層，降低土體地下水壓力；坡面采用拋石壓重，避免滑動體進一步擴大。2017年初，青弋江進入枯水期，按照鉆孔灌注樁綜合整治方案，對已滑移段及可能滑移段約2.2 km長岸坡的迎水側土坡進行整治加固，工程于2019年完成，至今未發現失穩等異常現象。

5 結束語

采用鉆孔灌注樁綜合整治方案，由于鉆孔灌注樁具有施工機具簡單、施工占地小、施工噪音震動小、對交通配套要求少、成樁耐久性好、對復雜的地質適應能力強、承載力和抗彎能力較高等優點，在蕪湖市中心城區城市防洪高陡岸坡的堤防岸坡加固整治中應用效果顯著。在岸坡整治過程中，未誘發引起岸坡失穩，未對城市環境和交通帶來影響，對城市河道水生態和水環境影響甚微。

采用鉆孔灌注樁對高陡不穩定岸坡進行加固，增強了坡腳基礎的穩定性，是解決不穩定防洪堤防及岸坡的一種很好的方法。