防洪堤頂裂縫及邊坡滑移的處理及原因分析

李霞春

（靖遠縣水務局，甘肅 白銀 730600）

1 引言

近年來，隨著靖遠縣中小河流防洪治理措施不斷得到完善，提高了河道設防、改善了河道現狀、恢復強化了河道行洪排污綜合能力，有效達到了防洪治理目標。但是各類防洪堤壩工程運行過程中暴露出較多的安全問題，如防洪堤頂裂縫、防洪工程邊坡滑移等，成為新時期防洪工程面臨的主要問題，嚴重影響了防洪水利工程、防洪設施的穩固性與安全性。

2 工程概況

冰道溝流域面積274 km2，河流長度27.8 km，平均坡度18.2‰，溝道自西南向東北流經鷹嘴、張灘村、劉川鎮、趙家臺等地，于三灘鎮新田村附近匯入黃河。工程治理長度為2.5 km，治理段為村莊、農田及劉川工業園防護段，防洪標準按20年一遇洪水標準設計。工程左岸新建堤防0.828 km；右岸新建護岸2.057 km、新建下河踏步2座。河堤頂寬度為3.0 m，堤頂設0.5 m寬、0.3 m厚綠濱墊塊石壓，迎水面采用0.3 m厚生態格網綠濱墊塊石護坡，坡比1∶1.5。按照減少水土流失、保護環境及強化河道行洪標準進行施工建設，建設目的是為預防該區域的洪澇災害，為當地居民營造安全、舒適的生活環境。為使該防洪水利工程安全等級、質量標準符合預期要求，相關人員應針對防洪水利工程中常見的堤頂裂縫、邊坡滑移等質量通病優化施工設計，深入分析問題產生的原因，加強質量管理。目前，該防洪水利工程已如期竣工，且整體質量符合工程建設標準。

3 防洪堤頂裂縫的誘因分析

為有效分析防洪堤頂裂縫的產生原因，應結合防洪水利工程的具體行洪現狀，分析防洪堤頂部裂縫，判斷其主要誘因[1]。2018年8月5日下午，永新、興隆、雙龍等鄉鎮出現強降雨天氣，并引發馬尾溝遭遇了近年來最大的山洪災害，洪峰流量達到163 m3/s。洪水過后該區域的防洪堤頂面板出現嚴重裂縫、塌方，部分護堤被嚴重沖毀。突發的強降雨暴洪造成沿馬尾溝分布的雙永工程主干供水的主管線、配電線路、主干一至四泵站及川口水廠泵房基礎設施損毀嚴重，致使全區域停電、停水，三鄉共約3.3萬人、1 466.67 hm2土地無法正常飲水、灌溉。相關單位對該防洪工程中塌方、損毀的堤防進行重新修筑，對平緩地段防洪堤頂的多處裂縫，包括淺層裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫進行了有效的裂縫處理。

根據近年來受極端氣候影響可能突發的類似災情情況，相關人員從以下幾個方面分析了裂縫誘因：（1）洪水來臨后河堤完全被淹沒，河床水位驟降，而防洪堤護腳處、防洪堤面板處沒有排水裝置，在被洪水徹底淹沒時，水位驟降無法將積水完全排出，防洪堤頂內部的鋼筋混凝土結構會在內外水壓力的沖擊下出現裂縫問題。（2）對于部分承載力較低的土石結構，洪水淹沒后防洪堤會因堤身結構穩定性的改變而使得自身重力增加，從而導致河堤地基脫空，河堤頂的結構因變形而產生開裂現象。（3）由于地域氣候干旱，季節河、斷流河、旱沙河等水流量不穩定、不確定的河道、溝道、泄洪通道存在淤泥、垃圾及其他影響泄洪的障礙物，沒有被清理，造成泄洪通道不暢通。

4 防洪堤邊坡滑移的原因

4.1 超挖欠挖問題突出

受多種因素影響，防洪治理工程中部分技術人員專業意識薄弱、技術水平有限，在邊坡施工中的操作與實際要求不符，操作邊坡開挖機械、完成邊坡支護任務時，會出現超挖、欠挖的情況。而防洪堤工程中，超挖或者欠挖都會導致邊坡結構設計失衡，從而出現邊坡不平、邊坡滑移的情況，嚴重影響了防洪堤工程的整體穩定性。

4.2 邊坡設計落實不到位

防洪堤水利工程施工建設中，需要依據設計方案，完成邊坡施工作業。但在落實防洪堤邊坡設計方案時，一些施工人員僅根據以往的經驗開挖邊坡、布設支護設施，沒有嚴格遵守邊坡設計標準，最終使邊坡工程質量與設計目標不符，留下較大的邊坡滑移隱患。此外，部分建設方為節約邊坡支護、填筑的材料，以及其他的施工成本，在邊坡質量驗收時忽視對邊坡穩固性、安全性能的檢驗與分析，沒有準確地評估邊坡實際承載力、抗壓能力，從而導致邊坡工程安全風險較大，出現滑移、塌陷等問題。

4.3 邊坡支護設計不合理

1）不同地質情況適用的支護方法會有一定的差異性，如錨桿支護、深層支護、懸臂擋土樁在不同地質地形條件下，其支護效果會存在明顯區別。若相關人員沒有結合防洪堤工程的實際需求，科學、合理地設計邊坡支護結構，則會導致邊坡支護效果不佳，穩定性減弱，繼而出現邊坡滑移問題。

2）為推進土方開挖進度，部分施工團隊會忽視邊坡支護施工設計，導致邊坡支護施工沒有與土層開挖作業同步進行，使防洪堤邊坡土層開挖時支護不到位致使后期滑移風險增加。

5 防洪堤頂裂縫及邊坡滑移的處理思路

5.1 堤頂裂縫處理

5.1.1 合理選擇裂縫處理方法

處理防洪堤頂裂縫時，應結合防洪堤頂的裂縫數據，分析裂縫特征、開裂原因，然后結合實際情況合理選擇裂縫處理方法。防洪堤結構中存在脫空情況時，裂縫處理的關鍵在于控制裂縫增長，確保防洪堤頂混凝土結構的穩定性、完整性，使其對其他防洪堤部件能夠起到應有的支撐作用，滿足后期防洪工程安全運行要求。不同特征、類型的裂縫應采用不同的處理方式，相關人員可通過灌漿、修補的方式針對性地處理堤頂裂縫。必要時可在防洪堤頂、堤基部位設置止水閥，平衡洪水來臨時防洪堤內外的水壓，從而預防堤頂裂縫。

充填灌漿是處理防洪堤頂裂縫的主要方式，基本的處理工序包括準備基礎材料或設備、鉆孔、制作充填漿液、灌入漿液、處理孔隙并檢驗充填效果。對于普通的防洪堤頂裂縫問題，施工人員可直接采用充填灌漿法在裂縫區域灌入水泥漿液，待水泥凝固后可修補、加固裂縫區域。在此過程中，灌漿的孔隙應保持垂直，自上而下地設置在防洪堤頂面板上，孔隙之間的距離約為2～3 m，灌漿孔深度應與防洪堤混凝土結構的砂漿層深度為準。灌漿期間，相關人員應嚴格控制灌漿時的壓力，壓力大小不得超過0.05 MPa。配置灌漿漿液時，應就地取材，選擇經濟適用的灌漿材料，制作灌漿材料時注意嚴格控制水泥、水、其他材料的比例。

5.1.2 明確裂縫處理工藝要點

1）淺層裂縫。防洪堤頂的淺層裂縫多采用填充修補的方式進行處理，處理裂縫前期，施工人員可在裂縫槽內使用具有止水性能的材料，然后使用細砂、水泥、聚硫橡膠、環氧樹脂配置環氧樹脂砂漿，配置比例為28∶12.5∶3∶10。

2）貫穿、深層裂縫。對于深度、長度較大的防洪堤頂裂縫，其處理修復方法為化學灌漿法。相較于其他修復方法，化學灌漿法工藝簡單、易操作，具體的操作流程包括確定裂縫位置、清理裂縫基面、鉆孔、布設止水材料、清洗裂縫、封縫、灌入泡漿料、修補防洪堤頂槽孔、防水處理，完成上述流程后檢查裂縫處理效果，測試裂縫周邊堤頂混凝土結構的穩固性，并使用環氧膠泥灌漿處理裂縫表面。在此過程中，施工人員應保障鉆孔深度、裂縫深度的一致性，鉆孔時注意避開該區域的鋼筋結構，同時嚴格控制灌漿材料比例，見表1。

表1 化學灌漿法的材料配比

5.1.3 優化單向止閥安裝設計

為使防洪堤頂裂縫修復后能夠穩定、安全運行，還應優化單向止水閥安裝設計根據水庫運行水位分析防洪時的內外水差，然后將單向止水閥安裝在特定位置。使其在內外水壓力沖擊時，能緩解防洪堤的抗拉強度，避免防洪堤頂因水壓出現二次裂縫現象[2]。

5.2 防洪堤邊坡滑移處理

防洪堤邊坡滑移問題會直接危害防洪工程的安全性能，所以，為降低邊坡滑移風險，相關人員應從防洪堤建造期及后期修復入手，全方位地防治防洪堤邊坡滑移風險，加固處理邊坡區域，使其穩定性符合防洪水利工程質量要求。

5.2.1 重視邊坡填筑施工

1）防洪堤身加培過程中，應使用黏性土作為培土料，如含水量適中的粉質黏土、中質壤土。正式開挖時，應提前消除防洪堤邊坡、堤身區域的植物根系、腐殖土，清理完畢后通過防曬、灑水等方式處理土料，并將其用于防洪堤身加培施工。為有效預防防洪堤滑移問題，防洪水利工程填塘、加培時應避免使用分散性土，填塘作業優先選用砂性土。

2）防洪堤填筑作業時，施工人員需要合理控制填筑高程點，同時注意保護周圍的填筑平面，避免因碰撞而導致填筑區域滑移、下沉。筑造防洪堤時，填塘所用的土料需要逐層的平鋪在特定區域，各層土料厚度應控制在50 cm以內，具體的鋪平方向應從防洪堤基由外向內的進行鋪筑。需要注意的是，為避免防洪堤后期出現位移、滑坡情況，還應在填筑作業中控制填筑速度，尤其是軟基地段以及堤身壓力作用于填塘處的位置。

5.2.2 加固處理滑移邊坡

加固處理滑移邊坡、防治防洪堤邊坡滑移的本質是避免堤身滲流、防洪堤邊坡位移，所以，需要在發現滑移問題后加固處理邊坡區域。施工人員應使用黏土墻增強防洪堤的抗滲能力，從而增加邊坡穩固性。對于已經出現邊坡滑移、滲流的區域，應及時修理防洪堤坡度，坡度應根據防洪工程建設要求控制在1∶3范圍內。

在此期間，若防洪堤邊坡滑移已經延伸至坡頂，則需通過挖出滑動體的方式重新加固邊坡。挖除滑動體的過程中，施工人員應采用逐級挖掘的方式，每隔0.2 m對滑動體進行挖掘。然后在各級滑動體挖除完畢后，通過回填的方式重新調整邊坡坡度，增強邊坡區域的穩固性。對于防洪堤堤腳處的邊坡滑移問題，為增強邊坡穩定性，應將回填土料完整地覆蓋在滑移區域的6 m范圍內，所用的回填材料應為具有較強透水性的砂石。之后，施工人員可結合防洪堤邊坡滑移的分布情況，逐一通過挖除滑動體、替換或回填填筑材料等方式加固處理防洪堤的邊坡區域，促進防洪堤邊坡工程功能的恢復，使其穩固性符合防洪工程安全運行的基本要求。

6 結語

綜上所述，中小河流防洪治理工程是水利設施建設中的重要組成部分，其安全性能關系著工程的安全運行及流域內居民的切身利益。為保障防洪工程建設質量，針對性地解決防洪堤邊坡滑移、堤頂裂縫問題，應及時通過邊坡加固、裂縫修補工藝及優化防洪堤結構設計，增強其穩固性，保障國家財產和人民生命安全，保護流域內環境，減少水土流失，為提高防洪水利工程建設水平奠定基礎。