堤防工程边坡稳定性分析与加固措施探讨

2015-11-04潘宁

建材与装饰 2015年38期

关键词：抛石护坡堤防

潘宁

（安徽省交通航务工程有限公司　安徽合肥　230011）

堤防工程边坡稳定性分析与加固措施探讨

潘宁

（安徽省交通航务工程有限公司安徽合肥230011）

随着经济的发展和人们生活水平的提升，为降低洪涝灾害严重程度，避免其发生对人们生命财产造成威胁，近年来堤防工程项目逐渐增多，而且在不断的探索中取得了一定的成绩，使我国大江大河防洪工程体系初步形成，中小河流防洪体系也初见成效，但我国防洪标准相对发达国家普遍较低，在洪水中因渗透等破坏而失稳溃决的现象仍较多见，所以针对堤防工程边坡的加固工作仍至关重要，本文通过对堤防工程边坡稳定性和边坡加固措施选择展开分析，为提升我国堤防工程抵御洪水灾害的能力而作出努力。

堤防工程；边坡稳定性；加固措施

前言

堤防即沿着河、渠、湖、海岸或行洪、分洪、围垦区域的边缘而修筑的用于抵挡水流外泄的建筑物，是防洪工程的重要组成部分，其不仅有利于泄洪排沙、抗御海潮风浪等，而且可以降低洪水灾害泛滥对居民生活和工农业生产的危害，而边坡作为堤防稳定性的重要保障，其边坡失稳破坏必然导致堤防工程的可靠性、耐用性等缩减，造成安全隐患，所以进行堤防工程边坡稳定性分析与加固措施探讨具有重要的现实意义。

1　堤防工程边坡稳定性分析

1.1堤防工程边坡失稳破坏的原因

其发生的原因主要有以下四个大方面：①汛期水平面上涨且保持相对长时间稳定，致使侵润线下堤身土质长期处于饱和状态，向下滑动体重量上升，而剪力强度缩减，渗透作用的增大，加大了滑坡的可能性；②水流对堤防凹岸临水岸长期冲刷侵蚀，当其岸脚防护措施抵御性被破坏，岸脚坡度将逐渐变大，甚至使坡面失去平衡，受到破坏；③堤基自身强度不足或截水设施的抵御性被破坏，渗水以管涌的形式存在使堤基被破坏；④新老堤防工程界面处理不当或工程施工、设计等不合理也会导致边坡失稳破坏，值得注意的是，堤防工程边坡失稳破坏的发生有时可能是多方面因素共同导致，所以在具体加固措施选择时应结合实际情况[1]。

1.2堤防工程边坡失稳破坏的类型

以失稳破坏形式为划分依据可分为堤身或小部分堤基发生滑动的浅层滑动和深入堤基较深位置滑动的深层滑动；以其发生的危害程度作为划分标准可分为主要以浅层滑动为对象的危害轻微的局部滑动和以深层滑动和纵向滑动长度超出100m的危害性极大的整体滑动，后者对边坡稳定性构成严重威胁，应结合实际情况及时处理；以边坡失稳破坏的位置为划分标准可分为发生于崩岸、高水位退水期堤段的临水面滑坡，发生于汛期高水位或渗透破坏严重堤段的背水面滑坡以及临水坡较陡堤段的崩岸三种[2]。

2　堤防工程边坡加固措施的选择

在选择具体的堤防工程边坡加固措施前，应结合边坡失稳破坏的地表及相关特征进行成因、类型的判断，然后利用定量分析的方法确定滑动体的大小范围、计算强度指标，即将滑动面大于1的安全系数设定为1，得出堤防坡面的极限强度，并利用极限强度与安全系数得到除险加固的计算强度，结合堤防工程边坡失稳破坏加固所需工期、技术、材料、实际经济储备等因素进行加固措施的选择。

2.1判断边坡失稳破坏成因类型为浅层滑坡

如果为背水坡浅层滑动，当渗水导致滑坡发生时：①应将堤身劈裂作为截渗墙使渗流险情得到控制；②对实际滑动体的综合特征进行全面准确的判断，如果滑弧的上口未伸入堤顶，则对滑坡上部进行削坡处理，将坡度控制在1：3左右；③从滑动体的上边缘开始，以20cm为界，以锯齿状逐级挖除滑动体，为保证新旧堤防工程界面的有效结合，开挖过程中深度一定要在未滑动边坡的50cm以下，开挖面积应扩大到滑动体的周围2m；④进行填筑还坡，此时要注意堤身的压实度和角度与设计必须完全一致。当堤脚下挖塘导致时，应首先应在覆盖滑坡出口5m以上范围内进行透水性良好的土料回填，增加堤身和堤脚的压重，然后按照渗水原因的后四项加固措施施工；如果产生的原因是堤身填筑质量存在缺陷，则直接按照渗水原因的后四项进行加固处理[3]。

如果为临水坡浅层滑动，当崩岸导致滑坡时，首先应利用抛石护脚等加固措施消除崩岸险情，然后利用上述渗水原因的后四项加固措施施工；当雨水渗入导致滑坡发生时，其堤身内部滑动力增加而且超出抗剪强度，所以应按照堤身构筑质量差的加固措施处理。

2.2判断边坡失稳破坏成因类型为深层滑坡

由于深层滑坡加固将滑坡体全部移除其工程量过大，而且风险性高，所以部分挖除，加固处理是目前处理的最好方法，而首要措施必须对滑动体的主滑体进行确定，其方法如图1所示，将滑坡体的上口与下口相连并做其水平投影线的中垂线，其与边坡线产生交点f，点f的上侧即滑动体，下侧即阻滑体，而主滑体部分即深层滑坡开挖回填加固处理的主要对象，其挖除和回填的措施选择与浅层滑坡一致，但必须在阻滑体处理施工结束后进行，阻滑体滑动面可通过按照失稳破坏发生后设计的稳定断面重新填筑和加固地基两种方法处理，前者主要是利用压重使阻滑力加大，进而提升其稳定性，具有施工易操作等优点，但由于其对土方需求量大，所以在实施区域上有一定的限制；而后者分为利用拌和机械，将地基软弱土水泥加固的搅拌法和利用专业机械在一定压力作用下将水泥浆强行灌入坡面失稳破坏处，形成复合地基的灌浆补强法，两种方法对水泥量的依赖程度都非常强，除此之外，同样利用机械将碎石强行挤入坡面软弱结构，使其形成内部存在碎石桩的复合地基的振冲法也被广泛应用，但其对石材的需求量巨大。

图1　深层滑坡主滑体判断示意图

2.3滑坡处理后的坡面防护措施

较大的风浪、暴雨等会对坡面造成一定的破坏，所以应对坡面进行合理的防护，目前被广泛应用的措施主要有以下五方面：①利用具有坚固耐冲刷优良性能的浆砌石对汛期风浪冲击严重的大江大河进行护坡，或利用干砌石对三级以上堤防工程或6m高以上的堤防护坡，两者消浪作用非常明显；②利用同样具有较强抗冲刷能力的混凝土对风浪较大的堤防工程护坡的方法，但其必要时需要结合消浪墩使用；③利用强度、整体性及抗水流、抗风浪性能都较理想的模袋混凝土对水流流速快、风浪侵袭严重的堤段护坡；④利用对水流缓冲性能强的草皮对背水坡或较高较宽滩地临水坡堤段护坡；⑤强度和耐久性相对较差的水泥护坡也可以在风浪较小的堤段护坡使用。

2.4对崩岸的处理措施

抛石护脚和丁坝导流是目前崩岸处理的主要方法，抛石护脚主要是平顺式岸坡下部固基方法，其范围应在河床冲刷深度最深处以下，通常会直至深泓线，冲坑抛石的外轮廓线坡度尽可能平缓，以保证岸坡的稳定性，如图2所示，其抛石粒径应结合具体的堤防工程计算，厚度要在0.6～1m之间，而且在抛石粒径的2倍以上，坡度最好在1：1.5～1：4的范围内，为保护抛石及下部泥土的稳定性，要用砂砾料等设置滤层。而丁坝主要用于稳定河势，通常应用于河床宽阔、水流较缓的河段，其通常要在河道的凹岸以组的形式均匀布置，坝头在计划岸线的边缘，而坝根与原有的堤岸固定相接，如图3所示，其长度通常在50～100m之间，其轴线与水流方向的夹角要在30～45°之间，如果丁坝材质为抛石，其上下游坡度应在1：5以下，如果材质为土质，其坡度等应该在1：1以下。