夏雪蓮

（中山市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司,廣東 中山 528403）

1 概況

某失穩(wěn)堤防位于珠三角地區(qū)深厚軟土地區(qū),堤防級(jí)別為3 級(jí),堤頂高程約為5.5 m,堤頂寬度8 m,迎水坡坡比為1∶3,坡面以下有寬約10 m的灘地,灘地面高程約在1.20 m,灘地以下為主河槽,河底高程約-5 m；背水坡坡比為1∶2.5,坡腳有約5 m寬、高程為2.5 m的荒草地,草地后為聯(lián)排的魚(yú)塘,魚(yú)塘底高程約-1 m。失穩(wěn)前,魚(yú)塘正在進(jìn)行吹填作業(yè),填土高度為3.5 m,填土高程為2.5 m,填土范圍為現(xiàn)狀地腳線外沿30 m左右。失穩(wěn)前堤防斷面圖見(jiàn)圖1。

圖1 失穩(wěn)前堤防斷面

失穩(wěn)后,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),迎水坡堤腳灘地被滑坡體擠壓隆起,堤頂路垮塌了約3 m,垮塌部位高程降低了約0.64 m,失穩(wěn)后堤防斷面見(jiàn)圖2。

圖2 失穩(wěn)后堤防斷面

堤防失穩(wěn)事故發(fā)生日前連日強(qiáng)降雨,12 h最大雨量超過(guò)300 mm,當(dāng)日24 h內(nèi),通過(guò)上下游水位站實(shí)測(cè)水位資料,推求得到失穩(wěn)位置外江最高洪（潮）水位為3.66 m,最低洪（潮）水位為-0.50 m。

經(jīng)詢(xún)問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)管理人員,該段堤防失穩(wěn)前靠近堤頂內(nèi)側(cè)有明顯的縱向裂縫,裂縫斷面呈“V”字形,上寬下窄,頂部縫寬約有5 mm,橫向裂縫發(fā)育較少。

2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

本段失穩(wěn)堤防在10 年前進(jìn)行了堤防達(dá)標(biāo)加固,4年前進(jìn)行了大堤灌漿工作,2 年前在距離失穩(wěn)堤防大約500 m處進(jìn)行過(guò)地質(zhì)勘察工作,根據(jù)該地質(zhì)勘察報(bào)告,該處的工程地質(zhì)剖面共布設(shè)有3 個(gè)鉆孔,中間孔位于堤頂,迎水側(cè)孔位于灘地,背水側(cè)孔位于堤腳。該3 個(gè)鉆孔揭露的地層分布自上而下依次為：雜填土、素填土、淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)粉砂、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、細(xì)中砂、圓礫、中風(fēng)化花崗巖。

場(chǎng)地的人工填土層（雜填土、素填土）厚度,厚度變化較大,為0.4 m～5 m,主要由粉質(zhì)黏土回填而成,含少量砂、礫成分,局部含碎石、塊石等,土質(zhì)不均勻,堆填時(shí)間達(dá)十年以上,填筑質(zhì)量一般,局部均勻性較差,多屬于中等透水。

場(chǎng)地的軟土層主要為淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)粉砂層,分布較廣泛,其中淤泥質(zhì)土層厚2.9 m～15.7 m,淤泥質(zhì)粉砂層厚2 m～19 m,其下還有一層厚8.3 m～15.7 m厚的淤泥土層,軟土平均厚度達(dá)到30 m,軟土具有高含水量、大孔隙比、高壓縮性、欠固結(jié)、弱透水性、高流變性等特點(diǎn),易產(chǎn)生不均勻沉降。

根據(jù)報(bào)告,各巖土層工程特性指標(biāo)建議值見(jiàn)表1。

表1 各巖土層工程特性指標(biāo)建議值統(tǒng)計(jì)表

該區(qū)域的地下水類(lèi)型主要以孔隙潛水為主,由于上部覆蓋淤泥質(zhì)土層較厚,與外界的水力聯(lián)系較弱,下部砂層、圓礫層水量豐富,處于飽和狀態(tài),屬于微承壓性。地下水位變化受季節(jié)降雨的影響較大,水位年變化幅度約為1 m～4.5 m,受漲潮和退潮的影響較大,勘查期間測(cè)得該位置地下水水位高程為1.2 m～2.3 m。

3 失穩(wěn)工況及抗滑穩(wěn)定計(jì)算分析

3.1 計(jì)算工況

堤防失穩(wěn)事故發(fā)生當(dāng)日,外江最高潮位為3.66 m,最低潮位為-0.50 m,24 小時(shí)內(nèi)水位變化較大,故失穩(wěn)工況的模擬分析選用水位降落期。又由于失穩(wěn)前堤后魚(yú)塘正在進(jìn)行吹填作業(yè),對(duì)堤身和堤基現(xiàn)狀土體均有擾動(dòng),故計(jì)算時(shí)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用直接快剪指標(biāo),計(jì)算工況組合見(jiàn)表2。

表2 失穩(wěn)工況計(jì)算模型

3.2 計(jì)算結(jié)果

抗滑穩(wěn)定計(jì)算采用理正軟件,圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 失穩(wěn)工況下最危險(xiǎn)圓弧滑動(dòng)面

從計(jì)算結(jié)果可知,最危險(xiǎn)圓弧滑動(dòng)面穿過(guò)淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)粉砂層,抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為 0.931,小于規(guī)范要求的1.20。將計(jì)算得到的最危險(xiǎn)圓弧滑動(dòng)面與失穩(wěn)后斷面進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)理論計(jì)算的滑動(dòng)面與實(shí)際的滑動(dòng)面基本擬合,說(shuō)明理論計(jì)算和事實(shí)基本吻合[1-3]。

4 失穩(wěn)成因分析

（1）本段失穩(wěn)堤防堤基分布有較厚的淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)粉砂層,屬于中～高靈敏度,易產(chǎn)生壓縮變形、側(cè)向滑移或擠出。

（2）根據(jù)鉆孔,堤前灘地上粘土層僅有1 m～2 m,以下即為深厚的淤泥質(zhì)土層,灘地上植被較茂盛、滯水較多,含水率基本長(zhǎng)期處于飽和狀態(tài)。

（3）迎水坡和背水坡現(xiàn)狀的坡面均為雜草,且非常茂盛,在長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)降雨的情況下,雨水排出不暢,滲入到堤身土體內(nèi),造成堤身內(nèi)含水率達(dá)到飽和狀態(tài)土體的土層較厚。

（4）失穩(wěn)前堤后魚(yú)塘吹填的土體堆載較高、含水量大,又加上連續(xù)降雨、無(wú)排水措施,造成吹填的土體幾乎完全飽和,堤后地下水位較高,當(dāng)退潮的時(shí)候,出現(xiàn)堤后水位高于堤前水位。

（5）堤防失穩(wěn)當(dāng)日外江最高水（潮）位3.66 m,最低水（潮）位-0.50 m。最高水位逼近警戒水位,且24小時(shí)內(nèi)水位降落較大,達(dá)到4.16 m。

（6）該段堤防堤頂路上來(lái)往車(chē)輛比較多,車(chē)速比較快,而且部分為重型貨車(chē),對(duì)堤身產(chǎn)生的震動(dòng)作用導(dǎo)致堤基的軟土層與砂土層產(chǎn)生一定程度的液化和變形。

（7）查詢(xún)?cè)摱蔚谭肋M(jìn)行達(dá)標(biāo)加固時(shí)的設(shè)計(jì)圖紙,此段進(jìn)行了堤前加固,加固前堤基為灘地,加固時(shí)未進(jìn)行堤基處理,直接在現(xiàn)狀堤防基礎(chǔ)上進(jìn)行的加高培厚,培厚約2 m～3 m,寬度較窄,施工方法采用機(jī)械壓實(shí),由于培厚寬度較窄,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷新堤的壓實(shí)度較差,造成新填堤身的滲透系數(shù)相對(duì)較大,而背水側(cè)老堤堤身的滲透系數(shù)相對(duì)較小,在長(zhǎng)時(shí)間洪水的浸泡下,洪水滲入新堤較快,而滲入老堤較慢,就導(dǎo)致堤身內(nèi)的滲水無(wú)法及時(shí)順利地排出,集中在新老堤身結(jié)合面處,隨著在新老堤結(jié)合面處集中水量的增加,堤身內(nèi)浸潤(rùn)線不斷的往上移,從而導(dǎo)致了該段堤防的失穩(wěn)。

5 失穩(wěn)段治理方案

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)情況和失穩(wěn)后現(xiàn)場(chǎng)已形成的地形條件,結(jié)合失穩(wěn)堤防的等級(jí)、施工條件、施工工期、投資等因素,最終選擇的治理方案如下：

（1）將失穩(wěn)后灘地上隆起部分的土體挖出,并繼續(xù)清理掉原來(lái)灘地上的雜草、雜樹(shù)等,并采用粉質(zhì)黏土進(jìn)行回填,回填厚度大于等于2 m,回填高程為2.0 m,回填寬度為10 m,灘地以下迎水坡坡比為1∶3,坡面和灘地上撒草籽護(hù)面。

（2）將堤防迎水坡失穩(wěn)部分的土體全部挖除,并進(jìn)一步挖除早期堤防加固中遺留在結(jié)合面部位的雜物,將清理干凈的坡面放緩至1∶4,堤身填筑時(shí)應(yīng)先將老堤坡面做成臺(tái)階狀便于新回填的堤身與老堤身緊密結(jié)合。為提高失穩(wěn)段堤防的抗?jié)B能力,減小外江高水位時(shí)滲入堤身的水量,降低堤身浸潤(rùn)線的高度,在堤防的迎水面增設(shè)粘土斜墻。粘土斜墻具體的做法為：斜墻頂部寬4 m,坡比1∶4,與灘地連接,斜墻底部低于灘地地面2 m,從而形成一道粘土齒墻,增加堤身抗?jié)B能力。斜墻回填土壓實(shí)度不小于0.93。迎水坡平面采用撒草籽護(hù)面。

（3）堤后魚(yú)塘內(nèi)吹填土的高程降低至2.0 m,吹填土范圍為堤后30 m,壓滲平臺(tái)邊坡1∶4,平臺(tái)和坡面均撒草籽護(hù)面,沿現(xiàn)狀堤腳和壓滲平臺(tái)的坡腳均設(shè)縱向排水溝,壓滲平臺(tái)上設(shè)橫向排水溝,及時(shí)排掉背水坡和壓滲平臺(tái)上的滯水。

6 結(jié)論

該段堤防失穩(wěn)加固完成后,經(jīng)過(guò)幾年汛期對(duì)該堤段的持續(xù)跟蹤觀測(cè),均經(jīng)受住了汛期洪水的考驗(yàn),證明治理方案合理,防洪效果良好。

堤防工程是防洪的屏障,堤防的失穩(wěn)將給保護(hù)區(qū)的居民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅,引起的后果較嚴(yán)重。管理、設(shè)計(jì)、施工人員均應(yīng)提高重視,在堤防建設(shè)和運(yùn)行的全過(guò)程中提高防洪安全意識(shí),從而保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)穩(wěn)定健康發(fā)展。