堤防工程邊坡穩(wěn)定性分析與加固措施研究

王琪哲

(湖南省水利水電勘測設(shè)計規(guī)劃研究總院有限公司，湖南 長沙 410000)

我國自然災(zāi)害多發(fā)，洪澇災(zāi)害幾乎每年都會發(fā)生，而堤防工程能夠發(fā)揮防洪抗洪的重要作用[1- 4]。而堤防工程中的土筑堤壩項目是重中之重，嚴(yán)重影響著整個堤防工程的質(zhì)量。土筑堤壩結(jié)構(gòu)簡單易于施工，而且整個項目的花費低，是堤防工的首選結(jié)構(gòu)，雖然它有著很多優(yōu)點，但是也存在許多缺點[5- 6]。這種堤壩基部的材料是細(xì)沙，整個堤壩穩(wěn)定性差，如果長時間發(fā)洪水會影響工程的穩(wěn)定性，還可能會造成人民群眾生命財產(chǎn)損失[7- 9]。因此必須加強堤防工程土筑堤壩的穩(wěn)定性，讓堤防工程安全運行，保障其功能能夠正常發(fā)揮。

1 堤防工程邊坡失穩(wěn)破壞的主要類型

1.1 淺層與深層滑動

邊坡的穩(wěn)定性一旦降低，就無法避免出現(xiàn)滑動失穩(wěn)現(xiàn)象，滑動現(xiàn)象可以分為淺層滑動和深層滑動。淺層滑動是指邊坡的堤身發(fā)生滑動，這不會危害到整個堤基。而深層滑動是指滑動體出現(xiàn)在地基的深層位置，影響整個堤基，使整個地基不穩(wěn)固，容易出現(xiàn)安全事故。如圖1所示為深層失穩(wěn)滑動示意圖。

圖1 堤防工程深層失穩(wěn)滑動示意圖

1.2 局部失穩(wěn)與整體失穩(wěn)

堤坡的失穩(wěn)可以分為局部失穩(wěn)和深層失穩(wěn)滑動。前者產(chǎn)生的滑動現(xiàn)象對邊坡的穩(wěn)定性影響很小，很容易采取措施解決。而后者對邊坡的穩(wěn)定性影響很大，必須要采取加固處理，使整個堤基處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1.3 臨水面失穩(wěn)滑坡與崩岸

臨水面失穩(wěn)滑坡和崩岸往往是在陡峭且失水的堤岸出現(xiàn)。無論河流水位的高低，這種現(xiàn)象都有可能出現(xiàn)，使整個臨水坡區(qū)域失穩(wěn)滑坡和崩岸。

2 堤防邊坡失穩(wěn)的成因分析

2.1滲流原因

每當(dāng)汛期時，河水的水位會保持高水位，高水位會浸潤大面積堤身，因此堤防工程浸潤線以下的堤身土就會受到影響，處于飽和狀態(tài)。整個狀態(tài)不僅降低黏土的粘性，還使工程的抗剪能力降低，所以整個工程搖搖欲墜，必定會下滑。汛期時水的滲流現(xiàn)象使整個黏土吸水處于飽和狀態(tài)從而使自身粘性減低，讓整個提防工程邊坡穩(wěn)定性降低，容易發(fā)生滑坡的現(xiàn)象。而且如果迅速地使河水水位降低，而邊坡黏土還是處于穩(wěn)定的飽和狀態(tài)，可能還會出現(xiàn)反向滲透的現(xiàn)象，也會降低邊坡的穩(wěn)定性。

2.2 水流沖刷

河流水流都會對堤防工程邊坡進行沖刷，長時間的沖刷會使邊坡坡度降低，邊坡將不能處于平衡狀態(tài)。而且如果水流速過快，河流的沖刷力度就會增大，一旦超過了堤防工程的承受力度，工程就會被沖垮，因此水流的沖刷影響必須要全面了解。

2.3 堤基因素

堤防工程采用土筑堤壩結(jié)構(gòu)，其地基有著重要的作用。如果地基的不夠堅固，承受力不高，亦或其截水效能低，都會使堤防工程邊坡的穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致整個工程出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象。采用軟粘材質(zhì)澆灌地基時，施工的時間很短就可以完成整個項目，導(dǎo)致出現(xiàn)這些問題的幾率更大。因此急需對堤防工程采取地基加固工作。

3 堤防工程邊坡失穩(wěn)的加固措施

3.1 淺層(局部)失穩(wěn)的加固措施

3.1.1滲流造成的淺層失穩(wěn)滑坡

如圖2所示，如果滲流現(xiàn)象導(dǎo)致淺層失穩(wěn)滑坡，就必須先建設(shè)截滲墻阻止?jié)B流，然后將滑動體挖出，必須由上往下逐步開挖，而且挖深度必須要小于20cm，且挖出的范圍必須超過滑動體2cm，最后將坑用與地基相同的材質(zhì)填上。

圖2 填筑還坡加固措施示意圖

3.1.2臨水面淺層失穩(wěn)滑坡及崩岸處理

堤腳挖塘通過使堤身和堤腳之間的壓重改變，使兩者更容易出現(xiàn)滑動現(xiàn)象從而引起淺層失穩(wěn)。所以首先必須要對失穩(wěn)滑坡周圍5cm覆蓋砂石料，然后將挖出滑動體再進行填補。拋石護腳的處理方法廣泛運用在失穩(wěn)滑坡現(xiàn)象中，可以有效加固地基下部，有利于后續(xù)的加固工作，必須先對平順式的岸坡進行施工。拋石護腳的施工方案如圖3所示。

圖3 拋石護腳加固示意圖

3.2 深層失穩(wěn)的加固措施

深層失穩(wěn)的現(xiàn)象使整個堤防工程處于危險狀態(tài)。淺層失穩(wěn)的加固方措施不能使整個工程脫離危險，因此不能采用淺層失穩(wěn)的加固方式。對于深層失穩(wěn)，必須一部分一部分地將滑動體慢慢挖出，然后才能進行加固工作。整個失穩(wěn)滑動體必須先挖出最危險的主滑體，是位于整個滑動面中心的滑動體。然后才能進行填補工作。如圖4所示為該步驟的施工示意圖。

圖4 挖除部分滑動體并回填的加固措施示意圖

深層失穩(wěn)的類型分很多種，因此相應(yīng)的加固處理方案也有很多種，需要根據(jù)實際失穩(wěn)情況進行選擇，主要有以下三種方案。

(1)攪拌法。只需要水泥就可以完成加固處理，首先利用機器對地基填充材料和水泥漿一起混合攪拌，然后將形成的水泥土填入地基坑中，使整個地基更加穩(wěn)定，施工完成后，還需要對其采取防護工作，能夠大幅度增加地基的強度。

(2)灌漿補強法。這種加固方法與攪拌法的原理是一致的。通過壓力灌注將水泥漿注入需要加固的地基區(qū)域，使地基成為復(fù)合地基，增加整個地基的強度與穩(wěn)定性。

(3)振沖法。這種方法更適合砂基地基類型，能夠更有效地提升整個地基的強度。該方法首先是需要利用機器將碎石擠入需要加固的地基區(qū)域中，構(gòu)成復(fù)合地基，然后在利用外振沖機器對該區(qū)域振動，使該區(qū)域密度變大，抗液化能力得到提升，可以使地基的穩(wěn)定性得到大幅度的提高。

3.3 坡面防護

對地基采取加固處理后，還需要對坡面采取防護工作，能夠降低地基出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象的幾率。坡面防護方法也是有多種，分別運用在不同的坡面。對于處于河流沖刷效果比較嚴(yán)重的堤防邊坡，采用漿砌石或干砌石的方式使坡面得到的防護效果更加顯著，還可以干對砌石框格中增設(shè)卵石結(jié)構(gòu)進一步提升防護的效果。對于河流沖刷不嚴(yán)重的堤段可以通過模袋混凝土方法對坡面進行防護。而臨水坡和背水坡一般都采用草皮護坡的防護方式。

3.4 背水堤防工程堤坡失穩(wěn)加固

當(dāng)?shù)谭拦こ踢吰鲁霈F(xiàn)淺層失穩(wěn)問題時，必須要將滑動體全部挖出才能進行加固處理。因為堤身容易發(fā)生滲流的現(xiàn)象，必須采取截流措施，利用堤身劈裂防滲帷幕技術(shù)提高抗?jié)B能力，需要設(shè)置黏土截滲墻才能到達(dá)抗?jié)B的目的。如果背水堤防工程堤坡失穩(wěn)時，可以采取削坡使堤坡坡度達(dá)到設(shè)計要求，一般堤坡的坡度為1∶3最適合。

如果滑坡滑弧能夠與坡頂相連接，就不需要對滑坡進行修理，直接將滑動體挖出，開挖時每0.2m的尺寸逐步開挖，使滑動體區(qū)域呈現(xiàn)鋸齒狀，每次到達(dá)滑動體1/2以上時采取回填土的方式加強邊坡的強度以及穩(wěn)定性。之后重新構(gòu)建工程坡度，使其符合設(shè)計要求。如果是因堤腳挖塘使邊坡發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象時，必須采用透水性好的砂石進行回填土工作，覆蓋范圍必須超過5m，這樣才能有效的提升堤防工程堤坡的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

土筑堤壩結(jié)構(gòu)簡單易于施工，項目的花費低，是堤防工程的首選結(jié)構(gòu)。這種堤壩基部的材料是細(xì)沙，整個堤壩的穩(wěn)定性差，而且如果長時間發(fā)洪水會影響著工程的穩(wěn)定性，因此必須加強土筑堤壩的穩(wěn)定性，讓堤防工程安全運行，保障其功能正常發(fā)揮。綜上所述，要對堤防工程邊坡失穩(wěn)的類型進行分類，確定正確的類型,針對其原因找到相應(yīng)的解決辦法。邊坡失穩(wěn)的加固措施有很多種類，必須根據(jù)工程的實際狀況進行選擇，之后還要采取坡面防護工作，降低堤防工程邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象的幾率，增加整個工程的穩(wěn)定性。