堤防滑坡原因分析及处理

邱乾勇 徐 彬 李茂平

（1.南京市水利规划设计院有限责任公司，江苏 南京 210006；2.中新南京生态科技岛投资发展有限公司，江苏 南京 210019）

在水利工程中河道行洪断面不够时，往往采用河道清淤的工程措施来扩大行洪断面，但当堤基位于软弱土层上时，经常会发生理论计算中堤防抗滑稳定安全系数满足规范要求，实际施工时堤防却产生滑坡的案例。其主要原因是：堤基浅层的软弱土层受施工扰动后强度下降较多；水下清淤河道断面尺寸很难控制；在稳定中起阻滑作用的土体被挖除本身会造成堤身安全系数下降。

1 工程案例

1.1 工程概况

某河道位于江苏省南京市六合区境内，河道长约5 km，现状河底高程为4.1～2.1 m，河底宽度为4～70 m。两岸堤身主要为重粉质壤土，堤基土主要为粉质壤土及砂壤土等，其中，淤泥质重粉质壤土层为普遍分布，该层土顶高程约为4 m，层厚5～10 m。本工程主要内容是河道整治和堤防加固，其中，河道整治工程由河道入口切滩整治、上游段拓宽改造、中下游疏浚三部分组成；堤防工程包括堤防退堤、堤防加高加固。工程结束后河底高程为2.7～2.1 m，河底宽度10～25 m，堤顶高程11.5 m，堤顶宽度8 m，迎水坡1∶3，内水坡1∶2.5。工程设计断面如图1 所示。

工程于2013年9月开始动工，2014年2月底大部分堤段堤坡开挖成型，迎水坡护坡施工结束，河道清淤完工。但2014年3月及4月初，雨天较多，在几天持续暴雨后，已经施工完的部分堤段底格埂以下出现局部滑动现象，总长度为630 m。根据现场查勘，滑坡发生在高程6 m 以下的②粉质粘土、③淤泥质重粉质壤土层，滑坡类型属于浅层滑动。

1.2 堤防滑坡原因分析

1.2.1 初步设计中堤防抗滑稳定安全系数

（1）根据初步设计阶段的工程地质勘察报告，②层粉质粘土、③层淤泥质重粉质壤土正常状态下土体的物理力学指标见表1。

（2）根据《堤防工程设计规范》（GB 50286-98）［1］的要求，选取以下工况进行计算：设计洪水位（水位10.00 m）下稳定渗流期的背水侧堤坡稳定计算，设计洪水位骤降期的临水侧堤坡稳定计算，施工期（水位6.50 m）的临水侧、背水侧堤坡稳定计算。

（3）本次选取一个典型断面作为计算分析断面，计算方法采用瑞典圆弧法，计算软件采用北京理正软件设计研究院编制的边坡稳定计算程序，计算结果见表2。

表2 计算结果表明，所选断面的临水侧、背水侧堤坡在设计工况下均能满足抗滑稳定要求。

1.2.2 施工扰动影响

2014年4月25日，滑坡发生后，对上述滑坡范围内的土层进行了勘察，并通过室内实验得出②层、③层土体饱和状态下的抗剪强度指标见表3。

对两种状态下土体的强度进行对比可知，现场复勘的②层、③层土体强度指标较前期勘察成果中的②层、③层土体强度指标下降较多。主要原因是：③层淤泥质重粉质壤土灵敏度较高（灵敏度为3～4），施工期不可避免会对一定深度的③层土体产生扰动，从而使得③层土体的强度降低。

图1 堤防标准断面设计图

表1 初设阶段土体抗剪强度指标

表2 堤坡稳定计算结果表

表3 扰动状态下土体饱和抗剪强度指标

1.2.3 施工期水位影响

在施工图纸说明中，设计人员注明利用绞吸式挖泥船进行水下清淤，而在实际施工阶段，施工单位采用的是干法施工，即在河道两岸修筑围堰，将河道中水排干，采用挖机进行河道土方开挖。本次对河道无水的施工工况进行堤防边坡抗滑稳定计算，并将结果跟河道水位为6.5 m 的施工工况进行对比，计算结果见表4。

根据表4 计算成果对比可知，施工期河道水位对堤防迎水坡抗滑稳定影响较大，水位越低，其抗滑稳定安全系数越小，滑弧位置也随施工期水位的变化而产生变化。

1.2.4 滑坡原因分析

本次堤防滑坡属于局部浅层小滑弧滑坡，滑坡是多方面不利因素叠加在一起造成的。结合地勘资料、计算结果以及滑坡发生时的现场情况，对具体滑坡原因分析如下：

（1）本次堤防基础为③层淤泥质重粉质壤土，该层土体的物理力学指标本身较低，堤防抗滑稳定安全系数富余度不大。

（2）③层淤泥质重粉质壤土灵敏度较高（灵敏度为3～4），施工的扰动导致其抗剪强度降低，不利于堤防稳定。

表4 施工期不同施工水位情况下堤防抗滑安全系数对比表

（3）施工期施工水位的降低，直接导致堤防抗滑稳定安全系数减小。

（4）持续的暴雨天气，加上坡面防护工程没有全部完成，大量雨水渗入坡体内部，使得坡面土体呈饱和状态，不仅导致土体抗剪强度降低，而且加重了滑动土体自身重量，不利于堤防稳定。

1.2.5 堤防滑坡处理

常见的堤防迎水坡浅层滑坡处理方法有：堤防重新填筑、坡脚采用抛石压脚、滑坡位置设钢筋混凝土抗滑桩等。考虑到降雨频繁，需抓紧时间对滑坡进行处理，并且受工程资金限制，因此采用木桩对滑坡进行处理，处理后对底格埂位移、沉降进行定期观测，目前处理后的堤坡基本处于稳定状态。木桩处理具体措施如下：

（1）坡面产生滑动，底格埂已经损坏的堤段。拆除损坏的格埂，将滑坡段松土清除干净，采用黄土回填；底格埂尺寸由0.4×0.7 m（宽×高）改为0.8×0.4 m（宽×高），底格埂下设2排木桩，纵向桩距0.8 m，横向间距0.5 m。

（2）坡面产生滑动，底格埂完好的堤段。将滑坡段松土清除干净，采用黄土回填；底格埂外侧采用单排木桩处理，桩距2 m，木桩间距可根据现场情况适当加密。

（3）坡面产生滑动，底格埂未施工的堤段。将滑坡段松土清除干净，采用黄土回填；底格埂尺寸由0.4 m×0.7 m（宽×高）改为0.8 m×0.4 m（宽×高），底格埂下设2 排木桩，横向桩距0.5 m，纵向桩距0.8 m。

2 经验总结

堤基为软弱土层的堤防在河道清淤设计中，应考虑到软弱土层的特性和施工工艺，在设计过程中应考虑一定的安全富余度，比如：将清淤坡比适当放缓至1∶4～1∶5；稳定计算时土体强度指标采用快剪指标或将土体强度适当打折；有条件的可以采用退堤的工程措施来扩大行洪断面。另外，对于浅层滑动的堤坡，采用木桩处理是一个工期短、投资小、效果好的工程措施。

［1］GB 50286-2013 堤防工程设计规范［S］.北京:中国计划出版社，2007.