瓦東干渠右岸某堤防滑坡成因分析及加固措施

一、概況

瓦東干渠右岸某段堤防等級(jí)為4級(jí)，右岸樁號(hào)右0+070～0+130段60m長(zhǎng)新筑堤防迎水坡發(fā)生了滑坡。經(jīng)地質(zhì)勘查，該處堤基為第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)沖積洪積土，勘探范圍內(nèi)地層自上而下依次為淤泥質(zhì)粘土、輕粉質(zhì)壤土、砂壤土、中粗砂，表層的淤泥質(zhì)粘土和輕粉質(zhì)壤土層厚約4～6m，含水量大，抗剪強(qiáng)度極低?；潞笥畟?cè)一面堤頂、堤坡出現(xiàn)了縱向裂縫，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)裂縫寬2～9cm，深1.5～2.5m?；略斐闪嗽摱蔚躺頂嗝孀冃危钌硗量辜魪?qiáng)度指標(biāo)降低，堤防設(shè)計(jì)斷面不足，降水或汛期洪水灌入堤內(nèi)后將進(jìn)一步降低堤身土的C、φ值，進(jìn)而形成更大范圍的滑坡，使得堤防失去擋洪能力。因此，必須采取有效措施加固滑坡段堤防，確保工程汛期安全度汛。

二、滑坡成因分析

瓦東干渠右岸為新筑堤防，堤防填筑完成后，右岸約60m范圍內(nèi)堤防迎水側(cè)出現(xiàn)滑坡，滑坡出現(xiàn)后，建設(shè)單位立即組織各參建方對(duì)滑坡堤段進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘察。地質(zhì)勘察資料顯示該滑坡段位于兩個(gè)勘探斷面之間，為摸清地質(zhì)情況，有關(guān)單位對(duì)滑坡段補(bǔ)充了勘探和測(cè)量工作，實(shí)測(cè)滑坡斷面尺寸如圖1，工程地質(zhì)條件如圖2。

堤身斷面測(cè)量資料顯示，迎水坡上部坡比約1∶5，堤坡下部至堤腳隆起，現(xiàn)狀堤身斷面與設(shè)計(jì)堤身斷面差異明顯?？碧劫Y料表明滑坡段堤基自上而下依次為淤泥質(zhì)粘土、輕粉質(zhì)壤土、砂壤土、中粗砂，試驗(yàn)表明，上層得淤泥質(zhì)粘土層和輕粉質(zhì)壤土層含水量較大，壓縮性較高，地基承載力低，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)小，特別是第①層淤泥質(zhì)粘層，孔隙比1.298，抗剪強(qiáng)度極低?；露挝挥趦蓚€(gè)地質(zhì)勘察斷面之間，與正常堤段的地質(zhì)狀況明顯不一致，屬于不良地質(zhì)段。經(jīng)走訪當(dāng)?shù)厝罕姷弥?，該處原為老河道，堤防填筑施工時(shí)未徹底清基，初步判斷為堤基土天然強(qiáng)度不夠?qū)е碌牡谭阑隆?/p>

為驗(yàn)算滑坡段堤身抗滑穩(wěn)定性，對(duì)堤身設(shè)計(jì)斷面按照補(bǔ)充勘探成果采用河海大學(xué)編制的“Autobank7.0程序”進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。程序的計(jì)算方法采取瑞典條分法，堤基土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用直接快剪指標(biāo)，滑坡面收斂計(jì)算。從計(jì)算結(jié)果可知，施工期最危險(xiǎn)圓弧滑動(dòng)面穿過(guò)第①層淤泥質(zhì)粘土層和第②層輕粉質(zhì)壤土層，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為0.551，小于規(guī)范規(guī)定的1.05且小于1.0，對(duì)比發(fā)現(xiàn)理論計(jì)算滑動(dòng)面與實(shí)際滑動(dòng)面基本擬合。計(jì)算過(guò)程中還對(duì)堤基①、②層土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行變化，發(fā)現(xiàn)這兩層土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)堤身抗滑穩(wěn)定具有較強(qiáng)的靈敏度。由于該滑坡段位于兩個(gè)地質(zhì)鉆孔斷面之間，設(shè)計(jì)選用的計(jì)算強(qiáng)度指標(biāo)與實(shí)際強(qiáng)度不符。堤基土的含水量較大，抗剪強(qiáng)度低，施工前淤泥質(zhì)土未徹底清除，施工過(guò)程中也沒(méi)很好地控制堤防填筑速度，使得堤基土不但沒(méi)有充分固結(jié)提高抗剪強(qiáng)度，反而導(dǎo)致堤基土中孔隙水無(wú)法及時(shí)排出，孔隙水壓力增高，抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步降低，隨著堤防填筑高度的不斷增加，堤坡滑動(dòng)力越來(lái)越大，當(dāng)?shù)谭肋_(dá)到一定高度時(shí)，滑動(dòng)力大于抗滑力，堤基土發(fā)生了剪切破壞而導(dǎo)致堤坡失穩(wěn)。

三、滑坡處理方案

堤防施工完成后，對(duì)于由于軟弱堤基而產(chǎn)生的滑坡，處理措施一般可考慮放緩邊坡、在堤腳外設(shè)置壓載、加固堤基等措施。由于該處滑坡所在老河道較窄，若采用放緩邊坡的措施，經(jīng)計(jì)算，邊坡達(dá)1∶8時(shí)堤防才能滿足抗滑穩(wěn)定要求，顯然該方案也不經(jīng)濟(jì)。經(jīng)綜合考慮，設(shè)計(jì)提出了挖除堤坡滑坡范圍內(nèi)的土層后對(duì)堤基采用水泥土粉噴樁進(jìn)行加固處理的方案，填筑堤坡仍維持與上、下游坡比一致，為1∶3。水泥土粉噴樁直徑為0.5m，樁間距為1.4m，梅花型布置，范圍自堤腳至堤腰寬8.0m，沿堤線方向長(zhǎng)60.0m，樁底高程穿過(guò)軟弱土層，進(jìn)入中粗砂層，樁底高程14.0m。對(duì)處理后的復(fù)合地基采用綜合強(qiáng)度指標(biāo)（C、φ值）進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)1.25，大于規(guī)范規(guī)定的1.05，滿足設(shè)計(jì)要求。該處理方案總投資約15.8萬(wàn)元，方案布置見(jiàn)圖3。

圖1 滑坡堤防測(cè)量斷面圖

圖2 滑坡堤防地質(zhì)剖面圖

圖3 堤基處理斷面圖

該方案的優(yōu)點(diǎn)是不改變堤防邊坡，能夠與上、下游協(xié)調(diào)一致，整體美觀，不增加占地，施工技術(shù)成熟，經(jīng)驗(yàn)豐富，可靠性較高，對(duì)環(huán)境影響不大，高程造價(jià)較低。由于本段堤防高度不大，對(duì)地基承載力要求不高，不需要對(duì)粉噴樁進(jìn)行單樁承載力和復(fù)合地基承載力的試驗(yàn)，僅進(jìn)行樁身完整性和強(qiáng)度試驗(yàn)即可，施工速度較快。

該方案施工時(shí)，應(yīng)注意臨時(shí)開(kāi)挖回填處工作平臺(tái)，對(duì)于這種含水量大于30%的堤基土，施工時(shí)必須采用干法施工，施工前應(yīng)進(jìn)行樁身強(qiáng)度試驗(yàn)，確定粉噴樁的水泥摻入比，樁基完成后，必須進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)和樁身強(qiáng)度，以確保加固后的地基為復(fù)合地基，滿足堤防抗滑需要的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)瓦東干渠右岸堤防滑坡問(wèn)題的分析和處理方案的研究可以看出，對(duì)于含水量較大的軟土堤基，采用水泥土粉噴樁加固軟弱堤基能夠有效地提高地基的抗剪能力，確保堤坡穩(wěn)定，從而達(dá)到加固堤防邊坡的目的，且施工速度快、工程造價(jià)相對(duì)較低。對(duì)于堤防級(jí)別不高，填土高度不大，對(duì)堤基承載力要求不高，采用水泥土粉噴樁處理軟弱地基時(shí)，在經(jīng)驗(yàn)豐富，且地質(zhì)資料詳細(xì)準(zhǔn)確時(shí)，可不進(jìn)行單樁承載力和復(fù)合地基承載力試驗(yàn)，但必須進(jìn)行樁身強(qiáng)度試驗(yàn)和樁身完整性檢測(cè)。

另外，堤防工程開(kāi)工前，應(yīng)對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜或較差的堤段進(jìn)行地質(zhì)復(fù)勘和加密鉆孔，盡量避免因地質(zhì)資料不詳而產(chǎn)生的堤防滑坡等安全隱患。施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的軟弱堤基應(yīng)提請(qǐng)參建單位共同研究，提出合理的清基厚度和處理方案，堤防填筑中控制填筑速度。一旦發(fā)生堤防滑坡現(xiàn)象，應(yīng)立即進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，分析堤防滑坡原因，根據(jù)工程特點(diǎn)，因地制宜，確定經(jīng)濟(jì)合理的處理措施■