堤防工程邊坡穩(wěn)定性分析與加固措施研究

王琪哲

(湖南省水利水電勘測設計規(guī)劃研究總院有限公司，湖南 長沙 410000)

我國自然災害多發(fā)，洪澇災害幾乎每年都會發(fā)生，而堤防工程能夠發(fā)揮防洪抗洪的重要作用[1- 4]。而堤防工程中的土筑堤壩項目是重中之重，嚴重影響著整個堤防工程的質量。土筑堤壩結構簡單易于施工，而且整個項目的花費低，是堤防工的首選結構，雖然它有著很多優(yōu)點，但是也存在許多缺點[5- 6]。這種堤壩基部的材料是細沙，整個堤壩穩(wěn)定性差，如果長時間發(fā)洪水會影響工程的穩(wěn)定性，還可能會造成人民群眾生命財產損失[7- 9]。因此必須加強堤防工程土筑堤壩的穩(wěn)定性，讓堤防工程安全運行，保障其功能能夠正常發(fā)揮。

1 堤防工程邊坡失穩(wěn)破壞的主要類型

1.1 淺層與深層滑動

邊坡的穩(wěn)定性一旦降低，就無法避免出現(xiàn)滑動失穩(wěn)現(xiàn)象，滑動現(xiàn)象可以分為淺層滑動和深層滑動。淺層滑動是指邊坡的堤身發(fā)生滑動，這不會危害到整個堤基。而深層滑動是指滑動體出現(xiàn)在地基的深層位置，影響整個堤基，使整個地基不穩(wěn)固，容易出現(xiàn)安全事故。如圖1所示為深層失穩(wěn)滑動示意圖。

圖1 堤防工程深層失穩(wěn)滑動示意圖

1.2 局部失穩(wěn)與整體失穩(wěn)

堤坡的失穩(wěn)可以分為局部失穩(wěn)和深層失穩(wěn)滑動。前者產生的滑動現(xiàn)象對邊坡的穩(wěn)定性影響很小，很容易采取措施解決。而后者對邊坡的穩(wěn)定性影響很大，必須要采取加固處理，使整個堤基處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1.3 臨水面失穩(wěn)滑坡與崩岸

臨水面失穩(wěn)滑坡和崩岸往往是在陡峭且失水的堤岸出現(xiàn)。無論河流水位的高低，這種現(xiàn)象都有可能出現(xiàn)，使整個臨水坡區(qū)域失穩(wěn)滑坡和崩岸。

2 堤防邊坡失穩(wěn)的成因分析

2.1滲流原因

每當汛期時，河水的水位會保持高水位，高水位會浸潤大面積堤身，因此堤防工程浸潤線以下的堤身土就會受到影響，處于飽和狀態(tài)。整個狀態(tài)不僅降低黏土的粘性，還使工程的抗剪能力降低，所以整個工程搖搖欲墜，必定會下滑。汛期時水的滲流現(xiàn)象使整個黏土吸水處于飽和狀態(tài)從而使自身粘性減低，讓整個提防工程邊坡穩(wěn)定性降低，容易發(fā)生滑坡的現(xiàn)象。而且如果迅速地使河水水位降低，而邊坡黏土還是處于穩(wěn)定的飽和狀態(tài)，可能還會出現(xiàn)反向滲透的現(xiàn)象，也會降低邊坡的穩(wěn)定性。

2.2 水流沖刷

河流水流都會對堤防工程邊坡進行沖刷，長時間的沖刷會使邊坡坡度降低，邊坡將不能處于平衡狀態(tài)。而且如果水流速過快，河流的沖刷力度就會增大，一旦超過了堤防工程的承受力度，工程就會被沖垮，因此水流的沖刷影響必須要全面了解。

2.3 堤基因素

堤防工程采用土筑堤壩結構，其地基有著重要的作用。如果地基的不夠堅固，承受力不高，亦或其截水效能低，都會使堤防工程邊坡的穩(wěn)定性降低，導致整個工程出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象。采用軟粘材質澆灌地基時，施工的時間很短就可以完成整個項目，導致出現(xiàn)這些問題的幾率更大。因此急需對堤防工程采取地基加固工作。

3 堤防工程邊坡失穩(wěn)的加固措施

3.1 淺層(局部)失穩(wěn)的加固措施

3.1.1滲流造成的淺層失穩(wěn)滑坡

如圖2所示，如果滲流現(xiàn)象導致淺層失穩(wěn)滑坡，就必須先建設截滲墻阻止?jié)B流，然后將滑動體挖出，必須由上往下逐步開挖，而且挖深度必須要小于20cm，且挖出的范圍必須超過滑動體2cm，最后將坑用與地基相同的材質填上。

圖2 填筑還坡加固措施示意圖

3.1.2臨水面淺層失穩(wěn)滑坡及崩岸處理

堤腳挖塘通過使堤身和堤腳之間的壓重改變，使兩者更容易出現(xiàn)滑動現(xiàn)象從而引起淺層失穩(wěn)。所以首先必須要對失穩(wěn)滑坡周圍5cm覆蓋砂石料，然后將挖出滑動體再進行填補。拋石護腳的處理方法廣泛運用在失穩(wěn)滑坡現(xiàn)象中，可以有效加固地基下部，有利于后續(xù)的加固工作，必須先對平順式的岸坡進行施工。拋石護腳的施工方案如圖3所示。

圖3 拋石護腳加固示意圖

3.2 深層失穩(wěn)的加固措施

深層失穩(wěn)的現(xiàn)象使整個堤防工程處于危險狀態(tài)。淺層失穩(wěn)的加固方措施不能使整個工程脫離危險，因此不能采用淺層失穩(wěn)的加固方式。對于深層失穩(wěn)，必須一部分一部分地將滑動體慢慢挖出，然后才能進行加固工作。整個失穩(wěn)滑動體必須先挖出最危險的主滑體，是位于整個滑動面中心的滑動體。然后才能進行填補工作。如圖4所示為該步驟的施工示意圖。

圖4 挖除部分滑動體并回填的加固措施示意圖

深層失穩(wěn)的類型分很多種，因此相應的加固處理方案也有很多種，需要根據(jù)實際失穩(wěn)情況進行選擇，主要有以下三種方案。

(1)攪拌法。只需要水泥就可以完成加固處理，首先利用機器對地基填充材料和水泥漿一起混合攪拌，然后將形成的水泥土填入地基坑中，使整個地基更加穩(wěn)定，施工完成后，還需要對其采取防護工作，能夠大幅度增加地基的強度。

(2)灌漿補強法。這種加固方法與攪拌法的原理是一致的。通過壓力灌注將水泥漿注入需要加固的地基區(qū)域，使地基成為復合地基，增加整個地基的強度與穩(wěn)定性。

(3)振沖法。這種方法更適合砂基地基類型，能夠更有效地提升整個地基的強度。該方法首先是需要利用機器將碎石擠入需要加固的地基區(qū)域中，構成復合地基，然后在利用外振沖機器對該區(qū)域振動，使該區(qū)域密度變大，抗液化能力得到提升，可以使地基的穩(wěn)定性得到大幅度的提高。

3.3 坡面防護

對地基采取加固處理后，還需要對坡面采取防護工作，能夠降低地基出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象的幾率。坡面防護方法也是有多種，分別運用在不同的坡面。對于處于河流沖刷效果比較嚴重的堤防邊坡，采用漿砌石或干砌石的方式使坡面得到的防護效果更加顯著，還可以干對砌石框格中增設卵石結構進一步提升防護的效果。對于河流沖刷不嚴重的堤段可以通過模袋混凝土方法對坡面進行防護。而臨水坡和背水坡一般都采用草皮護坡的防護方式。

3.4 背水堤防工程堤坡失穩(wěn)加固

當?shù)谭拦こ踢吰鲁霈F(xiàn)淺層失穩(wěn)問題時，必須要將滑動體全部挖出才能進行加固處理。因為堤身容易發(fā)生滲流的現(xiàn)象，必須采取截流措施，利用堤身劈裂防滲帷幕技術提高抗?jié)B能力，需要設置黏土截滲墻才能到達抗?jié)B的目的。如果背水堤防工程堤坡失穩(wěn)時，可以采取削坡使堤坡坡度達到設計要求，一般堤坡的坡度為1∶3最適合。

如果滑坡滑弧能夠與坡頂相連接，就不需要對滑坡進行修理，直接將滑動體挖出，開挖時每0.2m的尺寸逐步開挖，使滑動體區(qū)域呈現(xiàn)鋸齒狀，每次到達滑動體1/2以上時采取回填土的方式加強邊坡的強度以及穩(wěn)定性。之后重新構建工程坡度，使其符合設計要求。如果是因堤腳挖塘使邊坡發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象時，必須采用透水性好的砂石進行回填土工作，覆蓋范圍必須超過5m，這樣才能有效的提升堤防工程堤坡的穩(wěn)定性。

4 結語

土筑堤壩結構簡單易于施工，項目的花費低，是堤防工程的首選結構。這種堤壩基部的材料是細沙，整個堤壩的穩(wěn)定性差，而且如果長時間發(fā)洪水會影響著工程的穩(wěn)定性，因此必須加強土筑堤壩的穩(wěn)定性，讓堤防工程安全運行，保障其功能正常發(fā)揮。綜上所述，要對堤防工程邊坡失穩(wěn)的類型進行分類，確定正確的類型,針對其原因找到相應的解決辦法。邊坡失穩(wěn)的加固措施有很多種類，必須根據(jù)工程的實際狀況進行選擇，之后還要采取坡面防護工作，降低堤防工程邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象的幾率，增加整個工程的穩(wěn)定性。