河道施工断面稳定因素分析

秦璞，贾涛，罗顺利

（1.南水北调东线山东干线有限责任公司，山东 济南 250014；2.济宁市洙赵新河管理处，山东 济宁 272041；3.山东省水利工程局，山东 济南 250014）

河道施工断面稳定因素分析

秦璞1，贾涛2，罗顺利3

（1.南水北调东线山东干线有限责任公司，山东 济南 250014；2.济宁市洙赵新河管理处，山东 济宁 272041；3.山东省水利工程局，山东 济南 250014）

近几年，济宁市中对河流治理十分重视，结合南水北调截污导流工程，普遍提高了河道的排涝标准，由5年一遇提高到10年一遇，而在施工和运行中发现，河床有失稳滑坡问题。通过施工期间和运行期间发生的坡面滑动实例进行了分析，提出了相应的处理措施。

河道施工；失稳；验算；分析

近年来，济宁市对境内河流治理非常重视，为了使农田基本建设的排灌工程与南水北调工程标准相衔接，排涝河道的防洪标准由5年一遇提高到10年一遇，通过综合治理后，极大地改善了该区域排涝条件。在具体的实施过程中，从有利于排水通畅的角度出发，新开挖的断面比原来老河道断面底宽加宽、深度加深，由于大部分河道土质为粉质性黏土，随着深度和宽度的加大，在开挖以及运行过程中，有时会产生不同程度河床坡面滑动，从而造成整个河道断面失稳的问题。

1 自然情况下滑坡因素及条件

1）边坡由于其表面倾斜，在自重或外部荷载作用下，潜在地存在着向下移动的趋势。一旦由于设计、施工和管理不当，或者由于受不可预估的外来因素影响，都可能造成边坡中的一部分土体相对于另一部分土体产生向下滑动。

2）在运行时，当坡面受到承压水头的影响时，易形成较大的水位差，使土坡体产生渗流，易造成坡面失稳；当其渗透水流给土体有一个渗透力时，此力的方向与渗流的流向相同，因此渗流对土坡稳定起着不利的影响。

2 设计和施工因素引起的边坡失稳

2.1 现状边坡的设计

河道边坡设计时特别注重边坡的稳定，一般河床边坡为1∶2.5～1∶3之间，由于地质条件的不同，土的重度值γ、内摩擦角φ和黏聚力值C不一样，为满足河床过水条件，各河道河床开挖深度也不尽相同，故产生的效果不一样，而造成局部段的坡面滑动，导致失稳问题发生。

2.2 施工过程产生的滑动

施工工艺和防护措施也是导致滑边的主要因素。

1）控制开挖进度并分层开挖，临波面不得堆放土方及其他设备、物料；2）开挖前合理制定降排水方案，控制降排水效果，确保地下水位在开挖面1.0m以下。3）关注天气情况，做好防雨、防雪、防冻胀等措施，土方开挖尽量安排在非汛期。

3 其它因素诱发局部边坡失稳

3.1 诱发失稳实例

大部分边坡稳定是通过C值和φ值在理论上进行了设计计算，也满足了开挖深度的要求，但这并不意味着一定不会出现失稳问题。实践证明，局部出现稳定问题都是其它因素而引起的。较多的是坡面松软和压实度不够，加之外侧受承压水头引起的渗透压力影响而造成坡面滑动，如泗河4+587处开挖段根据河道开挖深度虽满足安全稳定的要求，但在施工期间正逢外侧干渠送水，渗水造成大面积范围内滑坡现象，在干渠加大流量送水时，水位差达到6.5m，此时出现了严重的圆弧滑动边坡失稳问题，其失稳产生坡面滑动基本情况见图1。

图1 圆弧滑动断面图

3.2 产生滑坡原因分析

1）堆堤防渗长度不足。根据查勘对该段滑动面处断面尺寸进行了整理其结果如下：依据图纸浸润走向较安全稳定的曲线长度应为L=65m。

K为理想的安全系数，K=10；H0为上下水位差，H0=6.5m。

而实际L=45m，故认为该段防渗长度不足以抵抗渗透压力，也证明下游出逸点位置抬高，依据“圆弧滑动图”，分析出逸点抬至▽17.0m左右高出河床2.5m，这些都导致了滑动因素的产生。

2）青坎狭窄，边载过大。由于河道纵向中心线顺至到南侧，比原设计偏16～20m左右，导致河床青坎以上断面偏窄，原有设计堆土高度为▽23.0m，而由于积土无处堆放，青坎以上占地面积又偏小，堆堤加高至▽25.5m，高出设计2.5m，其重量G=（5+10）×2.5/2×1.6=30t/m2，且又接近河口，加之渗透作用，使堤身下面土层处于饱和状态，抗压、抗剪能力偏低，从而又在“超载”的运动下加速了滑动的产生。

3）原有堆堤自身质量偏差。在该处，一方面南侧混凝土渠破坏严重，另一方面该段堤身断面压实度不够，也导致问题的诱发。

4）其它原因。由于渗透压力增加，堆身防渗长度不够，造成出逸点上抬，也意味着河床下部抗滑能力降低，原在砼护坡中放置的冒水孔▽15.5m位置，通过“测算图”看偏高也偏少，失去作用，导致渗水压力增大，又由于渗水排不出，直至抬高了护坡后侧面的水位，导致该处φ值和C值降低，久而久之，一旦超过平衡，直至到达极限，瞬间形成滑坡。因此根据分析以上存在问题因素是多方面的。

3.3 修复方案

针对以上出现的问题，采取了一系列处理措施，其关键点为要提高压实度，减少渗流产生，同时采用下泄通畅的原则与方法进行。具体做法：1）堆堤坡的河床修复，将该处原有的滑动面清除干净，并将原滑动形成的淤泥渣物均清理出场；将▽23.0m至▽25.5m堆堤土，作为干土对滑动面进行回填，从而也起到对该断面减载之作用；采用干土层层套压，其压实度值不少于0.93，要进行实地监督，用环刀取样做实验，以此控制断面河床的质量。

2）建议▽14.5m至▽20.0m统一做成混凝土护体，▽20.0m以上仍按原结构实施。

3）排水孔布置，建议在▽15.0m以下进行梅花形布置。

4）由▽16m至17m混凝土护坡处做纵向反滤层，同时沿▽18m▽15.5m线斜坡面开挖做成盲沟，断面60×80cm，每5m做一道透水盲沟与纵向滤层连接。

4 结语

实例证明，防止产生滑坡的条件必须满足：

1）依据坡面层土料φ值和C值需最佳性选择，最佳利用黏性土φ＞200。

2）河道断面设计合理，保障断面稳定。

3）边坡外部条件影响在设计和施工中加以注重，尤其是承压水头的影响，要有一定的防渗宽度，并在实施过程中考虑与侧向水头形成的接触面要进行坡面范围内的压实处理，尤其在浸润线以下100cm位置上，要进行一定的压实处理，压实度不少于0.93。

4）在渗流出逸处设计适宜的纵横滤层，尤其为混凝土护坡的坡面要确保渗水有足够排出的空间。

5）对C值较小且φ值相对较大的坡面土层上施工，要注意渗积水的抽排，使其尽可能地降低施工期间地下水位达到最低。

（责任编辑迟明春）

TV85

B

1009-6159（2017）-01-0011-02

2016-02-12

秦璞（1963—），男，高级工程师