安徽沿江圩区堤防跌窝险情成因分析及处理措施

呼志鹏，甘宗平，于 敏

(安徽科技学院，安徽 滁州 233100)

通讯作者：甘宗平(1977-),男，安徽当涂人，高级会计师，一级建造师，一级造价工程师，研究方向为工程造价与管理研究，E-mail:846676098@qq.com。

2016 年入汛以来，受超强厄尔尼诺现象等因素影响，安徽省长江流域等地普降高强度、长时间的特大暴雨，造成沿江地区大面积的洪涝灾害，尤其是沿江圩区，由于地势低洼，处于洪涝灾害的最前线，灾情特别严重，多处出现漫堤、跌窝、管涌、渗漏、滑坡等险情。跌窝又叫陷坑、塌坑，是在高水位作用下堤坝和坡脚附近局部土体凹陷而形成的险情[1]，其不仅会缩短渗径，破坏堤防断面的完整性，还会降低抗滑力从而引起滑坡，严重时还会造成堤防大量渗水或者引发大面积滑坡，使得堤防面临溃决的重大风险[2]。本文总结了沿江圩区堤防跌窝险情成因及处理措施，为相似工程提供借鉴。

1 跌窝形成原因

1.1 白蚁隐患

圩区堤防跌窝主要形成原因是白蚁打孔筑巢，安徽省位于长江下游，其地理位置、气候、土壤、植被等方面都非常适宜白蚁繁殖，白蚁活动造成的塌坑多位于大堤堤身，塌坑深度多为1.0～1.5 m不等，基于漏洞出现位置和白蚁活动密度指标分析，绝大部分跌窝系白蚁危害所致[3]，白蚁的巢穴深居堤坝内部，且通常分布在浸润线以上，其活动区域形成星罗棋布的通道[4]。每逢汛期，洪水流经这些巢穴和通道，随着长时间的浸泡和水流冲刷，堤身空洞周围的土壤变软下沉逐渐形成跌窝。

1.2 渗透破坏

安徽沿江圩区堤防在汛期高水位作用下，堤内外较大水头差会导致堤基或堤身渗流的产生，当渗流产生的渗透比降大于土体的临界比降时，土体将产生渗透破坏，威胁堤身安全[5]。渗流破坏主要表现为土体松散浸出、隆起等引起的渗漏通道[6]，随着水流不断冲刷堤身内部，破坏范围逐渐扩大，最终形成跌窝塌坑。

1.3 圩区堤身填筑质量差

安徽沿江圩区堤线长，虽然经过多年的水利建设已颇有成效，但大多沿江圩区堤防防洪标准仅10～15年一遇，加上建设标准不高、运行时间长、坝身填土密实度不均、回填碾压不实、堤身质量差、筑堤分段施工中接缝处理粗糙，这些薄弱面在长江、淮河汛期高水位的侵蚀冲泡作用下逐渐形成跌窝。

1.4 穿堤建筑物年久失修

沿江圩区由于防洪、排涝、灌溉、引水等多功能需求，堤防上建有大量涵、闸、站等建筑物。这些建筑物建设年代久远，运行时间长，存在工程老化、土建风化破损、金属结构锈蚀漏水等安全隐患，这些薄弱处在洪水作用下逐渐形成渗流通道，从而产生跌窝漏洞。

2 跌窝处理方法

2.1 灭杀白蚁

灭杀白蚁通常采用“找、杀、防”的原则，首先是寻找白蚁的活动通道和巢穴。可以通过泥被泥线等地表特征、白蚁分群孔、扒开枯草覆盖物、开沟截蚁道、引诱物溯源等方法查找蚁道，接下来寻找蚁巢，有效的方法是：跟着主蚁道轨迹觅巢，在追寻过程中注意蚁道逐渐变大且多个蚁道汇聚同一个方向的情况；或者用真菌指示物找巢，如蚁巢菌圃附近的鸡枞花、鸡枞菌等多种真菌，也可以作为蚁巢指示物。

发现蚁道和蚁巢后，就可以挖开蚁穴所在堤防，挖出主蚁穴，捕捉蚁王蚁后，消除副蚁穴，土方回填压实，重筑堤身。

灭杀后的防护措施主要是使用灭蚁药剂，可将药剂添加至灌浆浆液中注入堤坝中，也可以在堤防表面喷洒驱避白蚁的药物，目前效果较好的预防措施是采用联苯菊酯喷洒在堤防表面，实现防蚁的目的。灭杀白蚁流程(见图1)。

图1 灭杀白蚁流程图

2.2 堤防垂直防渗加固

沿江圩区堤防运行时间长，堤线长，堤内情况复杂，跌窝通常和管涌、流土等渗漏险情伴存，需结合防渗技术手段综合处理，工程根据“上堵下排”中的上堵原则常用垂直防渗技术[7]加固。垂直防渗是指通过置换、填充、挤密、冻结及化学作用等方法在土层中形成一个竖向的防渗幕墙[8]，从而达到截水、阻水的目的。根据圩区堤防渗漏部位、地质条件、施工条件、造价等实际情况选择处理方案。

2.2.1 多头小直径搅拌桩防渗墙

采用专用多头小直径深层搅拌机将水泥土浆液喷入土体中搅拌形成防渗墙，起到防渗的作用。水泥土为主要的灌浆原料，其掺入比由现场试验确定，需满足设计强度、防渗要求。适用地基为粘性土、粉质粘土、粉土、砂土等软土地基，不能深入硬土中，因此处理深度不宜过高，一般控制在20 m以内。多头小直径搅拌桩采用多个钻头搅拌，喷射水泥浆至设计深度，逐渐提升搅拌至槽孔孔口。该法具有成墙厚度均匀、墙体垂直度高、防渗效果好、机械设备轻便、施工速度快、造价低等特点，目前已广泛应用于圩区中低堤防中。

2.2.2 充填灌浆

充填灌浆是利用泥浆自重压力或一定的泵压力，将泥浆注入土体内充填已有的裂缝、洞穴等隐患，是消除坝体内在隐患的有效施工方法，适用于堤坝存在局部裂缝和洞穴的情况。灌浆孔通常布置在隐患处或者其附近，按多排梅花形布置，孔距可为1～2 m，钻孔深度应超过隐患深度不小于1 m，通常选择水泥浆、纯粘土浆、水泥粘土浆、化学材料浆等，沿江圩区堤防因造价限制，多采用黏土灌浆，土料的要求为黏性土或粉土为宜。灌浆压力一般以边孔不冒浆为宜，控制在50 kPa以内，具有防渗效果好、易于就地取材、施工方便、造价低等特点。

2.2.3 劈裂灌浆

考虑堤身应力分布规律，沿堤身轴线方向用一定的压力泥浆劈开堤身，形成铅直连续的防渗泥墙[9]。该法利用高压劈裂堤基和堤坝，灌入泥浆形成浆体防渗帷幕，可有效解决堤坝渗流问题，同时利用坝体的失陷固结和浆坝互压，改善坝体的内部应力，提高稳定性。灌浆孔多采用单排布置，孔距5～10 m，结合现场实际情况在弯曲及水毁严重堤段加密钻孔数。适用于堤坝施工质量较差、坝后大面积散浸渗漏、堤坝内有较多的生物洞穴、堤坝分层施工接缝处存在薄弱面等情况，多用于50 m以下均质堤坝。具有灌浆机理明确、浆液材料丰富、灌浆效果好等优点。

劈裂灌浆和充填灌浆浆液多采用土料浆，根据不同的需要可掺入水泥、各种外加剂等，灌浆土料指标选择表(见表1)。

表1 灌浆土料选择表 %

2.2.4 混凝土防渗墙

混凝土防渗墙是指松散地基或堤坝在泥浆固壁条件下，通过往槽孔灌注混凝土挤出泥浆，形成起防渗作用的墙体。由于混凝土的高弹模使得防渗墙体受到较大的荷载，产生不利影响，甚至破坏墙体，因此塑性混凝土和高强混凝土等防渗墙材料的研究越来越广泛[10]。水利工程混凝土防渗墙的成墙厚度均匀，处理深度大，可适应于各种地质条件，具有耐久性好、防渗效率较高等特点，但施工工艺环节较多，需要大型灌浆机械设备，要有较高的技术能力、管理水平和丰富的施工经验，造价也较高。随着新技术发展，混凝土防渗墙的厚度和造价进一步降低，薄型防渗体厚度一般为15～40 cm，处理深度一般在20～40 m之间。垂直防渗技术方法的设计参数对比(见表2)。

表2 垂直防渗技术方法的设计参数对比表

2.3 穿堤建筑物维修

穿堤建筑物最多的就是涵、闸、站，经过多年运行，对可能发生渗漏的建筑物需排查隐患部位，防渗堵漏，阻断渗流通道，及时修理损坏的金属结构部件，如止水带及闸门等，提高安全性能。

3 工程案例

2016年汛期枫沙湖水位猛涨，达到了破记录的13.92 m。汛期过后，枫沙湖横埠新后河堤防段受损严重，经检查堤防存在多处蚁穴，共计41处塌坑漏洞。本次跌窝产生的塌坑位于大堤堤身，塌坑直径1～2 m不等；堤防出现不同程度的散浸、渗漏险情；堤身两座废弃排水涵封堵不严，漏水严重。堤基土层主要由素填土、可塑状亚粘土和淤泥质亚粘土组成。针对本工程险情，拟对跌窝(白蚁穴)和坝体渗漏进行处理，处理措施如下：

(1)根据经验，直接捕捉蚁王蚁后的除蚁效果优于堤坝灌浆浆液添加灭蚁药剂，故本工程建议挖除蚁穴所在堤防，挖出主蚁穴，消除副蚁穴，捕捉蚁王，开挖边界距跌窝边缘不小于0.5 m，挖除深度为蚁穴以下0.5 m，再土方回填压实，重筑堤身。采用联苯菊酯喷洒在堤防表面，一瓶(标准200 g)兑10 kg水，即药水比例1∶200，可有效防治区域为100～150 m2，本工程共防治面积5 500 m2。

(2)根据现场实际情况及适用条件，比选多头小直径搅拌桩防渗墙、黏土充填灌浆、劈裂灌浆及混凝土防渗墙等四种防渗加固方案。考虑本圩堤规模不大，现状堤顶宽度仅为3.6～4 m，不满足大型灌浆机械设备上堤作业，且防渗加固方案造价不宜过高，因此不推荐混凝土防渗墙；而劈裂灌浆施工工序多，灌浆压力难控制，施工过程中容易出现冒浆、裂缝等现象，对施工技术水平要求较高，也不予推荐。综合考虑防渗效果、施工条件、造价，以下两种防渗加固方法较为适用。①多头小直径搅拌防渗墙采用水泥浆灌注，沿堤轴线靠上游侧布置，单排搅拌直径300 mm，成墙时横向搭接80 mm，孔距220 mm，搅拌深度至粉质粘土基层以下不少于1.5 m。②粘土充填灌浆，采用双排梅花形布置，设在坝中轴线靠上游侧，灌浆设计灌入量为0.5 t/m，孔距2 m，排距1.2 m，孔径100 mm，造孔深度超过原坝基底线1.5 m。

(3)对穿堤建筑物进行维修，拆除原废弃排水涵及八字墙，回填土夯实，粉质粘土回填压实系数≥0.91。

4 结 语

跌窝常伴随管涌流土渗漏等险情发生，通过全面考虑安徽沿江圩区跌窝险情的成因，制定综合的处理措施。(1)严禁使用污染环境和危害人类健康的灭蚁药剂，如氯丹、灭蚁灵等有机氯药剂，推荐使用新合成的以有机磷和拟除虫菊酯为有效成份的药剂。(2)挖除蚁穴后回填土根据“上堵下排”原则填筑，迎水坡回填土渗透性宜小于原土料，背水坡回填土渗透性宜大于原土料。(3)多头小直径深层搅拌桩考虑了圩区堤防规模不大的特点，在安徽省圩区堤防已广泛使用，施工技术成熟、施工质量易于控制、灌浆设备轻便、造价低、施工效率高。(4)劈裂灌浆施工中由于灌浆压力较大，经常出现堤坝裂缝、塌陷、冒浆等现象，严重时堤顶沿堤坝轴线产生劈穿纵向裂缝，对堤坝产生不利影响；混凝土防渗墙施工设备体积大，需要不小于5 m的施工平台，且需要在泥浆固壁的条件下施工，工艺复杂、工序多、造价较高。以上两种加固方法应根据现场实际情况充分论证后再投入使用。