水阳江团结圩滑坡段滑坡成因分析及治理

刘国玉

(安徽省水电水电勘测设计研究总院有限公司，安徽 合肥 230088)

随着经济的发展，人民生活水平的提高，很多河道的防洪标准也在不断的提高，而河道堤防在河道防洪标准提高过程中，也经历着数次加高培厚的过程。堤防加高培厚过程中如新老堤防接触面处理不当，就会为堤防的后期运行埋下安全隐患，当河道遭遇持续高水位时，堤防新老结合面处容易渗透破坏，从而对堤防整体稳定产生不利影响，甚至导致滑坡。水阳江下游团结圩堤防滑坡就属于该种情况。

1 工程基本情况

水阳江下游的团结圩姑溪河段位于马鞍山市当涂境内，位于姑溪河北岸，长7.185km。该段堤防始筑于1972年，由于地处湖区沼泽地带，堤防始终无法成形，1981～1983年间，再次加培该段堤防时，依然难于成形，为了稳定堤基，当地干群利用水缸倒扣于堤基，在此基础上逐步加高、加宽堤身；历次加高培厚堤防都没有严格的技术质量控制标准(如含水量、压实度、干容重、两侧坡比较陡、堤身单薄、软弱堤基始终未能加固等)，致使堤身填筑质量差。

2016年6月下旬～7月，水阳江下游的团结圩姑溪河段全线超设计洪水位，姑溪河的水位创下了历史最高纪录(有水文纪录以来)，达到了12.85m(吴淞高程系，下同)，超过了20年一遇设计洪水位12.74m。该段堤防多处出现险情，其中较为严重的险情为一段约400m长(桩号1+600～2+000)的堤防背水坡出现严重滑坡。

团结圩堤防滑坡段堤顶高程13.3m～14.2m，堤顶宽约5.0m，堤段迎水侧坡比约1∶2.5，堤防背水侧9.0m高程处设一宽5.0m～7.0m平台，平台以下约2m即为原始地面，受此次滑坡影响，堤防迎水侧边坡基本保持原状，而背水侧边坡多数发生了滑动，导致背水侧边坡极不规则。滑坡位置断面情况如图1所示：

图1 滑坡段典型断面图

2 工程地质

工程区地层区划属扬子地层区下扬子地层分区。区内出露的地层主要为第四系冲洪积层，自上而下地层分布为人工填土、淤泥质粘土等6层土质。各土层允许承载力[R]、压缩模量Es、渗透系数k、凝聚力C和内摩擦角φ推荐值见表1。

表1 水阳江下游团结圩姑溪河滑坡段各土层物理力学指标建议值

工程区地下水类型主要为上层滞水，上层滞水主要分布在上部粘性土层内，地下水主要接受大气降水、姑溪河水及圩区沟塘等地表水的补给，与地表水有密切的水力联系，水位随季节变化较大，旱季埋藏较深，雨季水位较高，地下水位多位于上部堤身填土和②层质重粉质壤土浅部，总体上地下水位略低于姑溪河水位。

3 滑坡成因分析

引起堤防滑坡的根本原因在于堤防土体内部某个潜在滑动面上的剪应力超过了它的抗剪强度，使得原有稳定平衡遭到破坏。

(1)堤身填土压实度不达标，抗剪强度低。地质资料显示，堤身填土抗剪强度指标凝聚力为10.0kPa、内摩擦角为6.0°，按上述指标得出允许抗剪强度值为27.6kPa，而经过计算该断面上实际剪应力为27.1kPa，土体断面的剪切应力与抗剪强度值较为接近，外部环境发生不利变化时，堤防很容易产生滑动破坏；根据堤身注水试验得出堤身渗透系数为5.0×10-4cm/s，属于中等透水性，说明堤身填筑质量差，压实不均匀。堤身填筑质量差、抗剪强度低是造成滑坡的主要原因之一。

(2)堤基土层软弱，抗剪强度低。此滑坡堤段堤基原为老河道滩地，堤身填筑前未进行清淤及堤基加固处理措施。根据地质资料显示，堤基下卧浅层土主要为①层和②层，其中①层为淤泥质重粉质壤土，静探比贯入阻力多在0.59～0.82MPa之间，凝聚力为13.5kPa，内摩擦角为5.5°，②层为重粉质壤土，静探比贯入阻力多在0.84～1.67MPa之间，凝聚力为20.0kPa，内摩擦角为8.0°，说明堤基浅部土层抗剪强度低，堤基表层土软弱是滑坡形成另一主要原因。

(3)汛期外河高水位的影响。由于2016年汛期外河水位较高，且高水位持续时间长，致使堤身浸润线升高、堤身的渗透压力增大，期间加之长期雨水的渗入，特别是在堤后裂缝附近，土体因浸水而软化，堤身饱水程度进一步加大，导致堤身土体自重增加而强度降低，汛期持续长时间的高水位和堤身地表水的渗入是滑坡形成的主要诱发因素。

(4)历次堤防加固中新老堤防结合面质量不佳。该段堤防堤身内部存在较多砌石支撑墩墙，墩墙位于堤身背水侧堤顶正正下方，沿堤线布置，间隔约5m左右一座。而这些砌石墩墙及墩墙迎水面的早期堤身渗透系数相对均较大，而后期填筑的背水侧堤身渗透系数相对较小，在长时间高水位的浸泡下，堤身迎水面洪水渗入快，而背水侧堤身渗透较慢，无法及时排出，渗水集中在新老堤身结合面处，随着在结合面处集中的水量增加，堤身内浸润线被不断推高，最终导致该段提防的滑坡。

4 滑坡段治理措施

针对团结圩姑溪河堤防桩号T1+600～T2+000段出现严重滑坡情况，结合地质存在淤泥质重粉质壤土的地基条件，主要治理措施如下：

(1)清理堤防全部挖除，并进一步挖除、清理早期堤防加固中遗留在结合面部位的砌石墩墙和其它杂物，将清理干净的坡面放缓至1:2，便于新回填堤身与老堤身的紧密结合。挖出土方用于堤后填塘。

(2)分层回填。采用外运粘土或重粉质壤土进行堤身回填堤顶宽度6m，背水面边坡坡比为1:4，10.5m高程处设置压渗平台，平台宽10m，边缘以1:5边坡与地面衔接。堤身填筑时应先将老堤坡面放缓或做成台阶状，回填土含水率应控制在最优含水率，并分层碾压密实，压实度不小于0.91。

(3)增设粘土斜墙。为提高滑坡段加固堤防的抗渗能力，减小外河高水位时渗入堤身的水量，降低堤身内部浸润线高度，在堤防迎水面增设粘土斜墙。粘土斜墙具体做法为：先将堤防迎水面按1∶2坡比削坡后，填筑粘土斜墙，斜墙顶部宽度3.0m，底部宽度8.5m，坡比1∶3与滩地连接，斜墙底部高程4.0m，低于滩地地面1.0m，从而形成一道粘土齿墙，增加堤身抗渗能力。斜墙回填土压实度不小于0.93，挖除部分土体用于堤后堤身填筑。

5 治理后堤身抗滑稳定分析

根据《堤防工程设计规范》(GB50286-2013)，堤坡稳定计算采用瑞典圆弧法，渠堤堤坡稳定计算分为完建期、稳定渗流期和水位降落期三种工况。各工况计算结果详见表2。

表2 稳定计算安全系数成果表

从表2计算结果数据可见：团结圩姑溪河段堤防滑坡段治理后各工况条件下，堤防抗滑稳定安全系数均大于规范规定最小值，满足要求。

6 结束语

团结圩滑坡段治理工程于2017年5月完工，2020年7月，该段堤防再次经历了姑溪河12.81m的超标准洪水，经过完工后几年汛期对该堤段的持续跟踪观测，堤防运行良好，取得较好的治理效果。该段堤防滑坡治理的关键点在于不仅仅针对滑动土体进行处理，同时考虑了迎水面老堤的渗流稳定，并对老堤前期加固结合面未清除的砌石挡墙等杂物进行了彻底清理，提高了堤身的渗流稳定系数。后期运行中，应做好堤防的监测设施，加强管理，及时发现并消除安全隐患，确保堤防的长期稳定与安全。