瓦東干渠右岸某堤防滑坡成因分析及加固措施

一、概況

瓦東干渠右岸某段堤防等級為4級，右岸樁號右0+070～0+130段60m長新筑堤防迎水坡發(fā)生了滑坡。經(jīng)地質(zhì)勘查，該處堤基為第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)沖積洪積土，勘探范圍內(nèi)地層自上而下依次為淤泥質(zhì)粘土、輕粉質(zhì)壤土、砂壤土、中粗砂，表層的淤泥質(zhì)粘土和輕粉質(zhì)壤土層厚約4～6m，含水量大，抗剪強度極低。滑坡后迎水側(cè)一面堤頂、堤坡出現(xiàn)了縱向裂縫，經(jīng)現(xiàn)場實測裂縫寬2～9cm，深1.5～2.5m?；略斐闪嗽摱蔚躺頂嗝孀冃?，填身土抗剪強度指標(biāo)降低，堤防設(shè)計斷面不足，降水或汛期洪水灌入堤內(nèi)后將進(jìn)一步降低堤身土的C、φ值，進(jìn)而形成更大范圍的滑坡，使得堤防失去擋洪能力。因此，必須采取有效措施加固滑坡段堤防，確保工程汛期安全度汛。

二、滑坡成因分析

瓦東干渠右岸為新筑堤防，堤防填筑完成后，右岸約60m范圍內(nèi)堤防迎水側(cè)出現(xiàn)滑坡，滑坡出現(xiàn)后，建設(shè)單位立即組織各參建方對滑坡堤段進(jìn)行了現(xiàn)場勘察。地質(zhì)勘察資料顯示該滑坡段位于兩個勘探斷面之間，為摸清地質(zhì)情況，有關(guān)單位對滑坡段補充了勘探和測量工作，實測滑坡斷面尺寸如圖1，工程地質(zhì)條件如圖2。

堤身斷面測量資料顯示，迎水坡上部坡比約1∶5，堤坡下部至堤腳隆起，現(xiàn)狀堤身斷面與設(shè)計堤身斷面差異明顯?？碧劫Y料表明滑坡段堤基自上而下依次為淤泥質(zhì)粘土、輕粉質(zhì)壤土、砂壤土、中粗砂，試驗表明，上層得淤泥質(zhì)粘土層和輕粉質(zhì)壤土層含水量較大，壓縮性較高，地基承載力低，抗剪強度指標(biāo)小，特別是第①層淤泥質(zhì)粘層，孔隙比1.298，抗剪強度極低?；露挝挥趦蓚€地質(zhì)勘察斷面之間，與正常堤段的地質(zhì)狀況明顯不一致，屬于不良地質(zhì)段。經(jīng)走訪當(dāng)?shù)厝罕姷弥?，該處原為老河道，堤防填筑施工時未徹底清基，初步判斷為堤基土天然強度不夠?qū)е碌牡谭阑隆?/p>

為驗算滑坡段堤身抗滑穩(wěn)定性，對堤身設(shè)計斷面按照補充勘探成果采用河海大學(xué)編制的“Autobank7.0程序”進(jìn)行復(fù)核計算。程序的計算方法采取瑞典條分法，堤基土抗剪強度指標(biāo)采用直接快剪指標(biāo)，滑坡面收斂計算。從計算結(jié)果可知，施工期最危險圓弧滑動面穿過第①層淤泥質(zhì)粘土層和第②層輕粉質(zhì)壤土層，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為0.551，小于規(guī)范規(guī)定的1.05且小于1.0，對比發(fā)現(xiàn)理論計算滑動面與實際滑動面基本擬合。計算過程中還對堤基①、②層土的抗剪強度指標(biāo)進(jìn)行變化，發(fā)現(xiàn)這兩層土的抗剪強度指標(biāo)對堤身抗滑穩(wěn)定具有較強的靈敏度。由于該滑坡段位于兩個地質(zhì)鉆孔斷面之間，設(shè)計選用的計算強度指標(biāo)與實際強度不符。堤基土的含水量較大，抗剪強度低，施工前淤泥質(zhì)土未徹底清除，施工過程中也沒很好地控制堤防填筑速度，使得堤基土不但沒有充分固結(jié)提高抗剪強度，反而導(dǎo)致堤基土中孔隙水無法及時排出，孔隙水壓力增高，抗剪強度進(jìn)一步降低，隨著堤防填筑高度的不斷增加，堤坡滑動力越來越大，當(dāng)?shù)谭肋_(dá)到一定高度時，滑動力大于抗滑力，堤基土發(fā)生了剪切破壞而導(dǎo)致堤坡失穩(wěn)。

三、滑坡處理方案

堤防施工完成后，對于由于軟弱堤基而產(chǎn)生的滑坡，處理措施一般可考慮放緩邊坡、在堤腳外設(shè)置壓載、加固堤基等措施。由于該處滑坡所在老河道較窄，若采用放緩邊坡的措施，經(jīng)計算，邊坡達(dá)1∶8時堤防才能滿足抗滑穩(wěn)定要求，顯然該方案也不經(jīng)濟。經(jīng)綜合考慮，設(shè)計提出了挖除堤坡滑坡范圍內(nèi)的土層后對堤基采用水泥土粉噴樁進(jìn)行加固處理的方案，填筑堤坡仍維持與上、下游坡比一致，為1∶3。水泥土粉噴樁直徑為0.5m，樁間距為1.4m，梅花型布置，范圍自堤腳至堤腰寬8.0m，沿堤線方向長60.0m，樁底高程穿過軟弱土層，進(jìn)入中粗砂層，樁底高程14.0m。對處理后的復(fù)合地基采用綜合強度指標(biāo)（C、φ值）進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計算，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)1.25，大于規(guī)范規(guī)定的1.05，滿足設(shè)計要求。該處理方案總投資約15.8萬元，方案布置見圖3。

圖1 滑坡堤防測量斷面圖

圖2 滑坡堤防地質(zhì)剖面圖

圖3 堤基處理斷面圖

該方案的優(yōu)點是不改變堤防邊坡，能夠與上、下游協(xié)調(diào)一致，整體美觀，不增加占地，施工技術(shù)成熟，經(jīng)驗豐富，可靠性較高，對環(huán)境影響不大，高程造價較低。由于本段堤防高度不大，對地基承載力要求不高，不需要對粉噴樁進(jìn)行單樁承載力和復(fù)合地基承載力的試驗，僅進(jìn)行樁身完整性和強度試驗即可，施工速度較快。

該方案施工時，應(yīng)注意臨時開挖回填處工作平臺，對于這種含水量大于30%的堤基土，施工時必須采用干法施工，施工前應(yīng)進(jìn)行樁身強度試驗，確定粉噴樁的水泥摻入比，樁基完成后，必須進(jìn)行樁身完整性檢測和樁身強度，以確保加固后的地基為復(fù)合地基，滿足堤防抗滑需要的抗剪強度指標(biāo)。

四、結(jié)語

通過對瓦東干渠右岸堤防滑坡問題的分析和處理方案的研究可以看出，對于含水量較大的軟土堤基，采用水泥土粉噴樁加固軟弱堤基能夠有效地提高地基的抗剪能力，確保堤坡穩(wěn)定，從而達(dá)到加固堤防邊坡的目的，且施工速度快、工程造價相對較低。對于堤防級別不高，填土高度不大，對堤基承載力要求不高，采用水泥土粉噴樁處理軟弱地基時，在經(jīng)驗豐富，且地質(zhì)資料詳細(xì)準(zhǔn)確時，可不進(jìn)行單樁承載力和復(fù)合地基承載力試驗，但必須進(jìn)行樁身強度試驗和樁身完整性檢測。

另外，堤防工程開工前，應(yīng)對地質(zhì)條件復(fù)雜或較差的堤段進(jìn)行地質(zhì)復(fù)勘和加密鉆孔，盡量避免因地質(zhì)資料不詳而產(chǎn)生的堤防滑坡等安全隱患。施工過程中發(fā)現(xiàn)的軟弱堤基應(yīng)提請參建單位共同研究，提出合理的清基厚度和處理方案，堤防填筑中控制填筑速度。一旦發(fā)生堤防滑坡現(xiàn)象，應(yīng)立即進(jìn)行現(xiàn)場勘查，分析堤防滑坡原因，根據(jù)工程特點，因地制宜，確定經(jīng)濟合理的處理措施■