句容赤山湖湿地公园堤防裂缝应急处理技术

句容赤山湖湿地公园堤防裂缝应急处理技术

靖振宇1   董巍威2   徐超1  廖辉1  周敏1

1镇江市工程勘测设计研究院有限公司，江苏 镇江 212000

2镇江市长江建设开发公司，江苏 镇江 212000

摘要：堤防作为最早采用的一种重要防洪工程，具有很强的公益性和社会效益。堤防裂缝是常见的堤防水毁险情之一，如不及时处理，随着时间推移，强降雨入渗冲刷等外部影响降加剧堤防路面沉陷、开裂、滑移，有可能继续发展，继而发生更大的滑坡、决堤等灾害。因此，为确保堤防的总体安全，对堤防水毁险情裂缝成因进行分析，针对不同影响因素，提出相应的处理思路，形成应急处理技术方案。

关键词： 裂缝  成因分析  有限元

Study on the application of post-watering belt on the Jurong River Sluice

Jing Zhenyu1  Dong Weiwei 2  Xu Chao 1   Liao Hui1Zhou Min1

(1.Zhenjiang Engineering Survey and Design Institute, Zhenjiang, 212000,China;

2.Zhenjiang Yangtze River Construction andDevelopment Company , Zhenjiang, 212000,China)

Abstract:As an important flood control project, dike has strong public welfare and huge social benefits. Dike crack is one of the most common dike risk situations. If it is not handled in time, with the passage of time, the external influence such as heavy rainfall infiltration and scouring will aggravate the subsidence, cracking and sliding of dike pavement, which may continue to develop, and then there will be greater landslides, burst of dike and other disasters. Therefore, in order to ensure the overall safety of the embankment, this paper analyzes the causes of embankment cracks, and puts forward corresponding treatment ideas according to different influencing factors, so as to form a comprehensive scheme of embankment reinforcement.

Key words: crack, Cause analysis, reinforcement

1 工程概况

赤山湖堤防承担着保护湿地公园防洪安全和流域蓄滞洪的重任。2015年汛后，堤防沥青开始出现少部分表面裂缝，但不影响正常安全使用。2016年汛后，堤防裂缝情况有了一定的发展，堤顶沥青路面出现纵向表面裂缝；到2018年5月前汛期检查期间发现，局部段堤顶道路中间出现纵向贯穿裂缝，部分内湖侧堤肩已经滑塌、堤肩路面与土方之间发现脱离、掏空现象。

根据勘测探坑断面，内湖侧堤肩与路面分离，堤肩下陷25cm，裂缝宽14cm，深0.6m，宽度基本不变；裂缝深度0.6m~0.8m范围内，裂缝宽度逐渐变大，在深0.8m处宽度达到最大为30cm；从深度0.8~1.1m，宽度逐渐变小，在深1.1m处为2.5cm；裂缝从深1.1m向下，宽度逐渐变小，至深2.15m处消失，裂缝基本垂直，偏离垂直方向仅10cm。

图1探坑断面示意图

2常见堤身裂缝机理

按裂缝产生的原因，常可将土堤裂缝分类如下：

（1）滑坡裂缝：汛期水位升高，堤身土浸水饱和，土层抗剪强度降低，导致边坡失稳而出现滑坡裂缝。滑坡裂缝首先出现纵向裂缝，随着裂缝发展扩大，形成大的滑坡，产生更大的灾害。

（2）纵向沉陷裂缝：在荷重作用下，堤防产生不均匀沉降而产生沿堤线方向的裂缝。裂缝一般向堤体内部延伸，裂缝宽度几毫米至十几厘米，裂缝长度可达数米。主要由土堤的土质与压缩性不同产生，有的是新堤防加固培厚时新老土结合不好或堤身填筑质量较差，沉陷不均匀造成的；有的是则是堤坡过陡，河水降落过快导致的，有的是因为堤身渗水严重逐渐发展造成的。

（3）横向裂缝：其走向基本垂直于堤线，裂缝宽度几毫米至十几厘米。通常是由筑堤时两段接头土方夯填不密实，导致而成。

（4）内部裂缝：在堤身表面不易发觉，仅在堤体内部产生的裂缝。干缩龟裂裂缝：常发生在堤体表面，一般呈不规则网状分布，裂缝宽度不超过1厘米，裂缝深度小于1米。主要是因堤中水分干缩湿涨造成的。

3 裂缝成因分析

通过堤防现状稳定计算、裂缝产生机理、现场踏勘以及勘探资料，对裂缝形成原因进行综合分析。

3.1堤身稳定有限元分析

本次将堤身划分单元，建立二维有限元模型，通过二维有限单元法进行渗流计算，分析渗流场的分布情况，通过对不同工况的计算，复核现状堤防稳定状态；圆弧滑动的有限元法，以三角形单元的渗透力取代垂直条块周边的水压力，正确考虑了渗流方向及其力矩的影响，提高了计算精度；同时连续计算渗流与滑坡的统一程序使计算过程简便迅速。本次部分计算成果如下。

图2堤防渗流稳定计算图

3.2裂缝成因分析

根据堤防现状稳定计算、裂缝产生机理、现场踏勘以及勘探资料，堤防产生裂缝的原因主要有以下几个方面。

（1）堤防植树养护

赤山湖湿地公园新筑堤防建成后，为打造水利风景区，建设湖区内的水生态及水景观功能，在迎水坡及背水坡栽植景观树木。大量树木栽种过程中，开挖坡面以及多次浇水养护也会对堤防产生不利影响，致使坡面不平整、水土流失。

（2）新老堤防沉降不均匀

2011年赤山湖湿地公园堤防进行了达标加固设计，对原堤防加高加宽，原堤防通过回填以后形成目前地形面貌。

由于新老堤防完全结合需要一定的时间，现内湖侧堤防在原堤防上加高培厚而成，土体为后期修筑，土体尚未完全固结，变形量较大；而原堤防的土体已经基本完成固结，变形量较小，从而导致新旧堤土体的沉降量不一致，新老堤防之间土层产生不均匀沉降。不均匀沉降差超过了一定的幅度，导致道路出现裂缝、坡顶沉陷等安全隐患。

（3）连续受灾影响

2015和2016年连续两年受特大暴雨影响，河道最高水位增高，洪水位快速上涨，且高水位持续较长时间。赤山湖堤防在2015和2016年大水期间，超标准运行，长时间泡水，同时原堤防设计标准不高，加之上部土体自身密实性差，坡面无防护，雨水不断下渗，将土体内水位抬高。地下水位过高会产生以下影响：1）滑体自重增加：由于大量雨水通过疏松土层大量下渗，堤防地下水位抬高，导致土体饱和，使得滑坡体自重增加，下滑力增大。2）土的抗剪强度下降：土层抗剪强度降低。地下水位升高，使土体强度大大降低。3）产生的渗透压力：土体不均匀，结构松散，孔隙较多，渗透性较大，地下水向坡下渗透过程中会产生渗透压力，下滑力增大，加剧滑坡的形成。

堤后地下水位升高降低了土体强度指标，致使土体自重增加的同时，减小了土体自身抗剪强度指标，并产生不利于边坡稳定的孔隙水压力。同时水力冲刷导致西闸以东段迎水坡有坍塌现象。

如不及时进行处理，随着时间的推移，雨水等地表水的下渗导致土体浸蚀、软化，堤身自重增加，强度降低，路面沉陷、开裂、滑移将继续发展，很有可能产生滑坡。

（4）地质因素

①堤身填土干缩湿胀

堤防填筑材料主要是素填土，根据地质勘察资料，裂缝段土质含有高岭土，具有微膨胀性。水的渗入使土体产生膨胀，膨胀产生的应力导致路面、堤肩出现裂缝，干缩湿胀的循环反复，使地基土强度降低，变形增大，地面出现不均匀沉降。

②堤基软土层蠕变滑移

地勘资料显示，堤身含有较厚的③号淤泥质粉质粘土层者没有），该层土带粉性或夹粉土，局部夹腐植质，强度低、韧性低，工程力学性质差，土质不均匀，属高压缩性土。该土层层厚不均匀，属于软弱夹层，有造成软弱滑移的可能，对边坡稳定极为不利。

③新堤土质密实度不均

根据地质勘察资料，竹最大干密度1.50 g/cm3（击实试验成果），压实度估算为0.85~0.94，其中孔2050-4、2050-6、2055-6、2028-3、2028-5、2062-3和2062-7等6组土样素填土干密度标准值分别为1.34g/cm3、1.27g/cm3、1.34 g/cm3、1.34 g/cm3、1.31 g/cm3、1.31 g/cm3和1.24 g/cm3，压实度估算分别为0.89、0.85、0.89、0.89、0.87、0.87，其余土样压实度均超过原设计标准0.90。该段堤身压实度最大0.94，最小为0.85，土体压实度不太均匀。

综上所述，现状堤防产生裂缝的主要原因系新筑堤身固结沉降和经2015年、2016年两次洪水长时间浸泡，以及降雨入渗等内外因素作用造成。同时堤基软土层蠕变滑移、堤身填土干缩湿胀、压实度不均匀和堤防植树养护，也是造成堤防裂缝持续开展、堤坡塌陷的因素。

4 裂缝加固设计

根据堤防裂缝产生原因分析，针对不同影响因素，提出相适应的处理思路，形成堤防加固的综合方案。具体如下：

（1）通过堤防全线充填灌浆增强堤身土质强度，减少新老堤防沉降不均，同时兼顾增加土体的密实性；

（2

）通过堤肩排桩固土，有效加固新老土体结合部，进一步减少路基以下堤身土的水平位移；

（3）通过堤脚桩基提高堤身整体抗滑能力，同时兼顾改善基层土蠕变的可能；

（4）通过设置排水措施，有效截留堤顶路面和坡面排水，减少雨水入渗；

（5）通过对环湖侧堤肩进行覆土回填，恢复部分段因水力冲刷引起的塌坡；

（6）通过路基水泥浆封堵，路基灌浆，路面结构改建和加固等措施，恢复路面车辆通行要求；

（7）通过对堤防坡面植树现场进行合理处置和水保措施恢复，减少树木种植浇水、育肥对堤防边坡的影响，方便堤身防汛安全检查。

（8）通过设置观测设施，进一步监测堤防的沉降和水平位移，方便堤身维护管理中及时反馈处置。

图3部分段堤防加固断面图

5 结束语

赤山湖湿地公园堤防水毁修复完成后，运行2年以来，经观测未再发现有明显的沉降、变形、裂缝等情况，说明该加固方案对处理裂缝效果较为明显。结合本项目的解决思路，从裂缝的机理和成因角度考虑，针对问题确定适宜的加固方案，避免水毁险情加剧。

参考文献

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[2]《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 [M].中国建筑工业出版社.2008.

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[4] 李颖.论堤防工程劈裂灌浆防渗技术[J]；建筑与预算.2014年05期.

[5] 孙冠华.三维边坡及坝基抗滑稳定性分析的若干问题研究[D].中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）；2010年.

[6] 段丽辉.土坝裂缝的预防和处理[A].2016年5月建筑科技与管理学术交流会论文集[C]，2016年

附作者信息：

作者简介：靖振宇（1989-），男，江苏淮安人，工程师，，从事水工结构设计、水利规划工作。

通讯作者：靖振宇

电话：15262912675

详细通讯地址：江苏省镇江市梦溪路40号微夷大厦10楼