水利堤防边坡稳定性分析与加固

水利堤防边坡稳定性分析与加固

肖建勇

安徽水安建设集团股份有限公司安徽合肥230601

摘要：随着国家发展越来越好，对水利堤防也的到各界的关注，自古以来洪涝灾害就一直对民众的生命和财产造成极大的危害，为减少洪涝灾害所造成的损失我们的祖先依靠自身的智慧发明了堤坝以抵抗洪水的侵袭。堤防工程经过多年的发展演变与建设已经逐渐形成了系统性的堤防工程，为江水治理与洪涝灾害的抵抗提供了良好的基础。土筑堤坝是一种结构简单、施工方便、造价低廉、取材方便的堤坝结构，其广泛应用于我国的堤防工程中。土筑堤坝由于自身选材及结构的限制致使堤防工程的边坡稳定性会受到极大的影响，

关键词：水利堤防；边坡稳定性；加固

引言

堤防边坡会受自然环境、筑堤质量、历史加固措施等多个因素所影响，同时边坡失稳也具有一定的隐蔽性与发展性，因此需要防患于未然，针对不同的失稳因素，制定相应的加固措施，并强化巡查，及时消除失稳隐患。基于此，文章就先对堤防边坡的不同成因及类型展开分析，之后针对不同失稳成因及类型提出几点相应的加固处理措施，旨在提高堤防边坡的安全稳定性，具体如下。

1．堤防工程边坡失稳破坏的主要类型

1.1浅层与深层滑动

堤坡失稳可造成滑动病害，根据滑动程度，可分成浅层与深层滑动。其中浅层滑动是指堤坡失稳的滑动体只发生在堤身，也可能稍微影响很小部分的堤基区域。深层滑动指的是滑动体已经深入地基地下的较深部分，甚至最深可达到8m左右，见下图。

图1堤防工程深层失稳滑动示意图

1.2局部失稳与整体失稳

根据失稳的危害程度，可将危害较小的浅层堤坡失稳归为局部失稳，此类堤坡病害对堤基的影响较小，也易于处理。如果出现深层失稳滑动，或沿堤防纵向形成超过100m的纵向浅层滑动，那么都需要立即采取加固措施，此种情况则属于危害较大的整地失稳。

1.3临水面失稳滑坡与崩岸

临水面失稳滑坡多见于存在坍塌、崩岸等严重险情的堤段或是高水位堤防的退水阶段。背水面失稳滑坡主要多见于存在渗流破坏，或是高水位堤防的汛期阶段。而无论是非汛期还是汛期，在临水坡区域上较为陡峭的堤段都有崩岸失稳的风险。

2．边坡失稳的成因

2.1渗流

汛期,当河水水位上涨到一定高度,且持续时间较长时,堤身(在浸润线以下部分)将呈浸水饱和状态。土体完全饱和后,抗剪强度降低,堤身的自重增加,相应的下滑力增大。另外,渗流产生的渗透力,进一步增加了滑动体的滑动力。在渗流作用下堤身滑动体重量增加,抗剪强度降低和渗透力增加等均是导致滑坡产生的重要原因。

2.2水流冲刷侵袭

水流冲刷侵袭岸坡主要发生在临水坡,如在河流凹岸部分,往往主流逼岸。受环流冲刷特别是急流顶冲的作用,岸坡淘刷通常较为严重。一旦岸脚防护设施抵抗不住水流的冲刷力,护脚将被破坏,使岸脚的坡度逐渐变陡,直至失去平衡引起岸坡失稳破坏,这种破坏多发生在河道弯曲河势复杂的凹岸堤段,在汛期的涨水过程中或枯水期都有发生。另外,当水位退至滩地地面高程以下并且堤身内渗水又不能及时排出时,将产生反向渗透力。再加上浸水饱和堤身自重增加和强度降低,往往会发生坍塌。如不及时处理,坍塌会逐步向堤防坡脚逼近,引起岸坡失稳滑坡。这种滑坡均发生在临水坡。

2.3堤基因素

堤防工程的地基因素也是可能造成堤坡失稳的重要因素。如地基的建设强度不够，造成滑坡，或是堤防工程的截水设施出现故障，造成管涌，从而引发堤防工程坍塌等严重问题。此种问题多见于软粘土地基的堤防工程，因此类工程施工较快，且为软黏土地质，很容易出现地基强度不足的问题，因此对于此类堤防工程需要采取地基加固处理。

2.4其他因素

包括堤防工程建筑质量没满足设计质量要求；新老堤衔接处理不当；雨水渗入堤坡裂缝以及在堤脚挖塘等任何一个因素，或多因素共同作用，都会造成堤防失稳滑坡。

3．堤防工程堤坡加固方法与应用

堤防工程堤坡加固应当在做好堤防工程堤坡失稳实际情况分析的基础上选择合理的方法进行除险加固。在对堤防工程堤坡进行加固之初，首先需要加强堤防工程堤基和堤身的抗渗截留能力，通过增加堤身密实度、贴坡或是棱体排水以及堤基加固等措施增强堤身的抗渗性。此外，还需要对堤身采取措施降低渗流出口比例并提高堤身的浸润线。在完成上述工作的基础上再对堤防工程堤坡进行加固。在制定合理的堤防工程堤坡加固方案前，首先需要对堤防工程堤坡稳定和非稳定渗流进行计算，用以判断堤防工程堤坡滑坡的成因以便在加固方案中采取有针对性的措施对其进行加固。针对不同的失稳问题需要采取不同的加固方案。

3.1背水堤防工程堤坡失稳加固

对于堤防工程堤坡所存在的浅层滑坡失稳问题，优先考虑挖出全部的滑动体进而对相应部分进行加固。在堤身渗流的防治上可以采用堤身劈裂防渗帷幕技术，通过在堤身邻水侧做黏土截渗墙增强堤身的抗渗能力。对堤坡失稳部分进行削坡直至堤坡的坡度满足堤防工程堤坡稳定要求，堤坡的坡度为1∶3为宜，如滑坡滑弧上口延伸至坡顶则无须进行坡度修理，而是直接进行滑动体挖除作业，挖除过程中将按照每0.2m为一级的方式进行逐级挖掘，将滑动体区域挖掘成锯齿状，每一级开挖都要开挖至未滑动土中1/2以上，用以增强回填土与堤防工程之间的稳固性。完成回填土施工后需要对堤防工程堤坡的坡度进行重新构建。针对堤脚挖塘所导致的边坡失稳，在加固处理时，回填土料的范围应覆盖在滑坡出口处至少5m的范围内，且应选择透水性较好的砂石作为回填的主要材料。而后继续对堤防工程堤坡滑动体进行挖掘替换以此来恢复堤防工程堤坡的稳固性。

3.2邻水堤防工程堤坡失稳加固

针对邻水堤防工程堤坡失稳加固需要结合具体的失稳原因采取不同的加固方案：（1）针对边坡崩岸失稳问题，首先采用抛石护脚的除险加固方式，而后对堤防工程堤坡上易滑动部分进行挖除替换。这一方法主要应用于浅层失稳问题；（2）堤防工程堤坡深层滑动的除险加固。如堤防工程堤坡失稳的部位深入堤身且延伸至堤基内时，将无法应用全挖掘替换法对堤防工程堤坡进行加固。可以采用挖掘部分滑动体并对剩余部分进行加固的施工方法。首先需要对堤防工程堤坡主滑体部分进行确定，通过作图确定堤防工程堤坡上主滑体与阻滑体之间的分隔点，并以此为分界线挖掘堤防工程堤坡上的滑动体部分并按照前述浅层堤防工程堤坡滑坡挖除与构建法对堤防工程堤坡进行重新构建，对于填筑的材料需要结合堤防工程堤坡的密实度及堤身防渗要求具体确定，以确保重筑后的堤防工程堤身具有良好的密实度和防渗性。在完成了对于堤防工程堤坡滑动体的重新构筑后，需要对阻滑体部分进行重新压筑以增强阻滑体的阻滑性。通过这一方式能够有效地增强堤防工程堤坡的稳固性。对于堤防工程堤坡堤基的加固可以采用以下几种方法：①搅拌法。通过钻孔至堤基部分，注入水泥浆并利用专用的拌和机械将地基中的软弱土与水泥浆拌和成水泥土，待到水泥土充分固化后将能够有效地提升堤防工程堤基的稳固性；②灌浆加压法。钻孔钻至地基部分，并利用高压将水泥浆强行注入需要加固的部分，通过水泥将与土壤的结合用以提高堤防工程堤基的稳固性；③振冲法。利用专用机械将碎石强行挤入堤防工程堤基的软弱土体中，形成碎石桩从而与周围土体形成复合地基，有效地增强地基的稳固性。对于堤防工程堤坡需要构筑浆砌石护坡，用以增强堤防工程堤坡的抗浪性，提高堤防工程堤坡的稳固性。除了浆砌护坡外，还可以构建混凝土护坡、草皮护坡等。（3）坡面防护通过以上方式进行加固处理后，还应采取坡面防护措施，避免再次出现失稳病害。坡面防护的措施也不唯一，应当根据实际情况进行科学设计。对于大江大河等汛期容易遭受大风浪冲刷的堤防边坡，建议采取浆砌石或干砌石的方式进行护坡处理，为进一步提高护坡效果，还可在干砌石框格中增设卵石结构。容易受到大水流及大风浪袭击的堤段可采用模袋混凝土的方式进行护坡处理。对于存在较宽滩地的邻水坡或背水坡可选择草皮护坡的形式进行护坡处理。

4.结语

综上所述，对堤防边坡失稳破坏的主要类型进行梳理，分别从渗流、水流冲刷、堤基以及堤防工程建筑质量等角度分析了造成堤防边坡失稳的因素。最后分别从浅层失稳的加固措施、深层失稳的加固措施、地基加固处理以及坡面防护等方面分析了如何针对不同的堤防边坡失稳破坏采取相应的加固处理措施，希望本次研究能为相关人士提供些许参考作用。

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