堤防工程邊坡穩定性分析與加固措施探討

潘寧

（安徽省交通航務工程有限公司　安徽合肥　230011）

堤防工程邊坡穩定性分析與加固措施探討

潘寧

（安徽省交通航務工程有限公司安徽合肥230011）

隨著經濟的發展和人們生活水平的提升，為降低洪澇災害嚴重程度，避免其發生對人們生命財產造成威脅，近年來堤防工程項目逐漸增多，而且在不斷的探索中取得了一定的成績，使我國大江大河防洪工程體系初步形成，中小河流防洪體系也初見成效，但我國防洪標準相對發達國家普遍較低，在洪水中因滲透等破壞而失穩潰決的現象仍較多見，所以針對堤防工程邊坡的加固工作仍至關重要，本文通過對堤防工程邊坡穩定性和邊坡加固措施選擇展開分析，為提升我國堤防工程抵御洪水災害的能力而作出努力。

堤防工程；邊坡穩定性；加固措施

前言

堤防即沿著河、渠、湖、海岸或行洪、分洪、圍墾區域的邊緣而修筑的用于抵擋水流外泄的建筑物，是防洪工程的重要組成部分，其不僅有利于泄洪排沙、抗御海潮風浪等，而且可以降低洪水災害泛濫對居民生活和工農業生產的危害，而邊坡作為堤防穩定性的重要保障，其邊坡失穩破壞必然導致堤防工程的可靠性、耐用性等縮減，造成安全隱患，所以進行堤防工程邊坡穩定性分析與加固措施探討具有重要的現實意義。

1　堤防工程邊坡穩定性分析

1.1堤防工程邊坡失穩破壞的原因

其發生的原因主要有以下四個大方面：①汛期水平面上漲且保持相對長時間穩定，致使侵潤線下堤身土質長期處于飽和狀態，向下滑動體重量上升，而剪力強度縮減，滲透作用的增大，加大了滑坡的可能性；②水流對堤防凹岸臨水岸長期沖刷侵蝕，當其岸腳防護措施抵御性被破壞，岸腳坡度將逐漸變大，甚至使坡面失去平衡，受到破壞；③堤基自身強度不足或截水設施的抵御性被破壞，滲水以管涌的形式存在使堤基被破壞；④新老堤防工程界面處理不當或工程施工、設計等不合理也會導致邊坡失穩破壞，值得注意的是，堤防工程邊坡失穩破壞的發生有時可能是多方面因素共同導致，所以在具體加固措施選擇時應結合實際情況[1]。

1.2堤防工程邊坡失穩破壞的類型

以失穩破壞形式為劃分依據可分為堤身或小部分堤基發生滑動的淺層滑動和深入堤基較深位置滑動的深層滑動；以其發生的危害程度作為劃分標準可分為主要以淺層滑動為對象的危害輕微的局部滑動和以深層滑動和縱向滑動長度超出100m的危害性極大的整體滑動，后者對邊坡穩定性構成嚴重威脅，應結合實際情況及時處理；以邊坡失穩破壞的位置為劃分標準可分為發生于崩岸、高水位退水期堤段的臨水面滑坡，發生于汛期高水位或滲透破壞嚴重堤段的背水面滑坡以及臨水坡較陡堤段的崩岸三種[2]。

2　堤防工程邊坡加固措施的選擇

在選擇具體的堤防工程邊坡加固措施前，應結合邊坡失穩破壞的地表及相關特征進行成因、類型的判斷，然后利用定量分析的方法確定滑動體的大小范圍、計算強度指標，即將滑動面大于1的安全系數設定為1，得出堤防坡面的極限強度，并利用極限強度與安全系數得到除險加固的計算強度，結合堤防工程邊坡失穩破壞加固所需工期、技術、材料、實際經濟儲備等因素進行加固措施的選擇。

2.1判斷邊坡失穩破壞成因類型為淺層滑坡

如果為背水坡淺層滑動，當滲水導致滑坡發生時：①應將堤身劈裂作為截滲墻使滲流險情得到控制；②對實際滑動體的綜合特征進行全面準確的判斷，如果滑弧的上口未伸入堤頂，則對滑坡上部進行削坡處理，將坡度控制在1：3左右；③從滑動體的上邊緣開始，以20cm為界，以鋸齒狀逐級挖除滑動體，為保證新舊堤防工程界面的有效結合，開挖過程中深度一定要在未滑動邊坡的50cm以下，開挖面積應擴大到滑動體的周圍2m；④進行填筑還坡，此時要注意堤身的壓實度和角度與設計必須完全一致。當堤腳下挖塘導致時，應首先應在覆蓋滑坡出口5m以上范圍內進行透水性良好的土料回填，增加堤身和堤腳的壓重，然后按照滲水原因的后四項加固措施施工；如果產生的原因是堤身填筑質量存在缺陷，則直接按照滲水原因的后四項進行加固處理[3]。

如果為臨水坡淺層滑動，當崩岸導致滑坡時，首先應利用拋石護腳等加固措施消除崩岸險情，然后利用上述滲水原因的后四項加固措施施工；當雨水滲入導致滑坡發生時，其堤身內部滑動力增加而且超出抗剪強度，所以應按照堤身構筑質量差的加固措施處理。

2.2判斷邊坡失穩破壞成因類型為深層滑坡

由于深層滑坡加固將滑坡體全部移除其工程量過大，而且風險性高，所以部分挖除，加固處理是目前處理的最好方法，而首要措施必須對滑動體的主滑體進行確定，其方法如圖1所示，將滑坡體的上口與下口相連并做其水平投影線的中垂線，其與邊坡線產生交點f，點f的上側即滑動體，下側即阻滑體，而主滑體部分即深層滑坡開挖回填加固處理的主要對象，其挖除和回填的措施選擇與淺層滑坡一致，但必須在阻滑體處理施工結束后進行，阻滑體滑動面可通過按照失穩破壞發生后設計的穩定斷面重新填筑和加固地基兩種方法處理，前者主要是利用壓重使阻滑力加大，進而提升其穩定性，具有施工易操作等優點，但由于其對土方需求量大，所以在實施區域上有一定的限制；而后者分為利用拌和機械，將地基軟弱土水泥加固的攪拌法和利用專業機械在一定壓力作用下將水泥漿強行灌入坡面失穩破壞處，形成復合地基的灌漿補強法，兩種方法對水泥量的依賴程度都非常強，除此之外，同樣利用機械將碎石強行擠入坡面軟弱結構，使其形成內部存在碎石樁的復合地基的振沖法也被廣泛應用，但其對石材的需求量巨大。

圖1　深層滑坡主滑體判斷示意圖

2.3滑坡處理后的坡面防護措施

較大的風浪、暴雨等會對坡面造成一定的破壞，所以應對坡面進行合理的防護，目前被廣泛應用的措施主要有以下五方面：①利用具有堅固耐沖刷優良性能的漿砌石對汛期風浪沖擊嚴重的大江大河進行護坡，或利用干砌石對三級以上堤防工程或6m高以上的堤防護坡，兩者消浪作用非常明顯；②利用同樣具有較強抗沖刷能力的混凝土對風浪較大的堤防工程護坡的方法，但其必要時需要結合消浪墩使用；③利用強度、整體性及抗水流、抗風浪性能都較理想的模袋混凝土對水流流速快、風浪侵襲嚴重的堤段護坡；④利用對水流緩沖性能強的草皮對背水坡或較高較寬灘地臨水坡堤段護坡；⑤強度和耐久性相對較差的水泥護坡也可以在風浪較小的堤段護坡使用。

2.4對崩岸的處理措施

拋石護腳和丁壩導流是目前崩岸處理的主要方法，拋石護腳主要是平順式岸坡下部固基方法，其范圍應在河床沖刷深度最深處以下，通常會直至深泓線，沖坑拋石的外輪廓線坡度盡可能平緩，以保證岸坡的穩定性，如圖2所示，其拋石粒徑應結合具體的堤防工程計算，厚度要在0.6～1m之間，而且在拋石粒徑的2倍以上，坡度最好在1：1.5～1：4的范圍內，為保護拋石及下部泥土的穩定性，要用砂礫料等設置濾層。而丁壩主要用于穩定河勢，通常應用于河床寬闊、水流較緩的河段，其通常要在河道的凹岸以組的形式均勻布置，壩頭在計劃岸線的邊緣，而壩根與原有的堤岸固定相接，如圖3所示，其長度通常在50～100m之間，其軸線與水流方向的夾角要在30～45°之間，如果丁壩材質為拋石，其上下游坡度應在1：5以下，如果材質為土質，其坡度等應該在1：1以下。

圖2　拋石護腳護坡圖

圖3　丁壩的布置示意圖

3　結論

通過上述分析可以發現，我國現階段已經認識到堤防工程邊坡加固，提升其整體穩定性的重要性，而且在實踐中不斷的結合實際開展，現階段已經取得了一定的成果，但由于我國堤防具有堤基條件差、堤身建筑質量不理想、堤后坑塘多等先天條件不足，所以在堤防工程加固措施方面仍需要不斷的進行深入探索。

[1]肖武.基于強度折減法和容重增加法的邊坡穩定分析及工程研究[D].南京：河海大學，2005.

[2]李東晨.基于有限元強度折減法的抗滑樁—邊坡體系穩定性研究[D].大連：大連理工大學，2013.

[3]楊小強.巖土類邊坡穩定性分析及加固設計[D].武漢：湖北工業大學，2013.

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2015-9-2