揚(yáng)中市長(zhǎng)江堤防興隆港段滑坡成因分析和治理方案研究

王國(guó)棟 喻桂成

（1.鎮(zhèn)江市工程勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 鎮(zhèn)江市 212003；2.江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 鎮(zhèn)江市 225127）

揚(yáng)中市屬江蘇省鎮(zhèn)江市轄的一個(gè)縣級(jí)市，位于鎮(zhèn)江市的東部，為長(zhǎng)江中僅次于上海崇明島的第二大島，系長(zhǎng)江沖積沙洲。長(zhǎng)江干流自五峰山后為分汊型河形，將揚(yáng)中市包圍其中。其東北支為長(zhǎng)江干流，俗稱大江，分流比為 90%。江面寬（2.5～4.0）km，與揚(yáng)州（邗江區(qū)、江都市）、泰州（高港區(qū)、泰興市）隔江相望；西南支為長(zhǎng)江支流，俗稱夾江，分流比為10%，江面寬（0.5～0.8）km，與鎮(zhèn)江（新區(qū)、丹陽(yáng)市）、常州（武進(jìn)區(qū)）依水相鄰。興隆港閘位于揚(yáng)中市興隆鎮(zhèn)興隆港口，距夾江邊580 m，為通航港閘。2011年興隆港閘以南65 m至415 m總長(zhǎng)350 m的長(zhǎng)江堤防迎水坡發(fā)生滑坡險(xiǎn)情。揚(yáng)中市興隆港段堤防作為揚(yáng)中市長(zhǎng)江堤防的一部分，關(guān)系到揚(yáng)中市人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，為保證揚(yáng)中市堤防安全，防止滑坡進(jìn)一步發(fā)展，急須對(duì)該段滑坡采取及時(shí)有效的治理措施。

1 工程基本情況

揚(yáng)中市長(zhǎng)江堤防為二級(jí)堤防，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，興隆港段堤防堤頂標(biāo)高達(dá)到9.50 m。

興隆港閘位于興隆鎮(zhèn)興隆港口，距夾江邊580 m。興隆港與東新港、六圩港、紅旗河、長(zhǎng)旺港和團(tuán)結(jié)港貫通。當(dāng)閘內(nèi)外水位差小于0.3 m時(shí)，可以開(kāi)閘引排；內(nèi)外水位差小于0.2 m時(shí)，可以開(kāi)閘通航。

2009年興隆港閘以南（65～215）m總長(zhǎng)150 m發(fā)生滑坡險(xiǎn)情，揚(yáng)中市水利農(nóng)機(jī)局于2010年在該段擋墻前施打長(zhǎng)為4 m的杉木樁進(jìn)行了應(yīng)急處理，處理范圍向南延伸至200 m，暫時(shí)遏制了滑坡的進(jìn)一步發(fā)展，經(jīng)過(guò)近1年的時(shí)間，在2011年8月底，興隆港閘以南（215～415）m總長(zhǎng)200 m范圍內(nèi)又出現(xiàn)了迎水面擋墻沿墻頂側(cè)傾向港內(nèi)，墻頂向港內(nèi)傾斜約10 cm，擋墻整體偏移約1 m，墻身沉降嚴(yán)重?；路秶鷥?nèi)堤頂路面和堤坡有多處裂縫，坡面縫隙約5 cm寬。由此，揚(yáng)中市興隆港段堤防滑坡范圍增加至350 m，起點(diǎn)為興隆港閘以南（65～415）m 處。

2 滑坡原因分析

2.1 地質(zhì)因素

根據(jù)地質(zhì)勘察資料顯示，堤防迎水面由上而下分布的土層為1號(hào)素填土，2粉質(zhì)粘土，3號(hào)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，4號(hào)粉砂土，5號(hào)粉砂土。其中3號(hào)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為高壓縮型土，且抗剪強(qiáng)度低，工程力學(xué)性質(zhì)差，屬軟弱夾層。經(jīng)軟件計(jì)算的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面正是經(jīng)過(guò)該土層而滑出的。

2.2 工程因素

（1）堤防建設(shè)之初由于堤后征地困難，現(xiàn)狀斷面擋墻上部坡比部分未達(dá)到原設(shè)計(jì)1∶2的要求，上部堤身較陡。

（2）興隆港閘中心線與河道中心有一定夾角，興隆港閘開(kāi)閘放水時(shí)直接沖刷閘西側(cè)堤坡，將下部部分土體掏空，導(dǎo)致迎水坡阻滑土體減少，對(duì)擋墻自身及整體邊坡穩(wěn)定不利。

（3）迎水坡?lián)鯄A(chǔ)位于3號(hào)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，該層為軟弱夾層，抗剪強(qiáng)度低，且擋墻自身斷面較小，擋墻自身的抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。

2.3 天氣因素

時(shí)值雨季，雨水下滲致使上部土體自重增加，土體抗剪強(qiáng)度降低，產(chǎn)生滑坡。

3 基本設(shè)計(jì)思路

河道邊坡抗滑處理措施有放緩邊坡、坡頂減載、改善土層工程特性及打設(shè)抗滑樁等工程措施。從以往工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，放坡及減載主要適用于河道較為開(kāi)闊且兩側(cè)建筑物較少的河段，造價(jià)較低；而改善土層工程特性及打設(shè)抗滑樁加固河坡則可作為兩側(cè)建筑物較多，無(wú)法進(jìn)行放坡或因征地拆遷產(chǎn)生的費(fèi)用遠(yuǎn)大于工程加固費(fèi)用時(shí)的建筑物密集段。

本工程為揚(yáng)中市長(zhǎng)江堤防的一部分，堤頂高程需滿足防洪要求，無(wú)法采取坡頂減載的工程措施，因此本次設(shè)計(jì)主要考慮其他三種加固措施。

另外為保持加固后堤防與上下游堤防斷面基本保持一致，在斷面形式上不做太大的調(diào)整，原堤防迎水坡?lián)鯄Σ鸪笮柽M(jìn)行恢復(fù)，新建擋墻擬采用鋼筋混凝土選臂式擋墻。

4 方案比選

（1）方案一：放緩邊坡。

該方案的具體設(shè)計(jì)為：將原擋墻拆除重建，為滿足土坡整體穩(wěn)定，需放緩擋墻上部土坡坡比，經(jīng)計(jì)算，在正常工況下當(dāng)土坡抗滑安全系數(shù)達(dá)到1.275時(shí)，堤防需整體后移4.5 m。新建擋墻下地基未作處理，為保證自身抗滑穩(wěn)定和滿足地基承載力的要求，需要加大擋墻底板長(zhǎng)度。

（2）方案二：水泥土攪拌樁。

水泥土攪拌樁利用水泥作為固化劑，通過(guò)特制的攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。由此可見(jiàn)水泥土攪拌樁是屬于改善土層工程特性的一種河坡抗滑處理措施。

該方案的具體設(shè)計(jì)為：將原擋墻拆除，新建擋墻，墻頂高程5.5 m，墻頂寬0.5 m，墻身高1.8 m，底板寬2.0 m。擋墻下設(shè)置水泥土攪拌樁，樁徑600 mm，樁基處理范圍寬5 m，樁長(zhǎng)4.2 m，置換率0.6。由于新建擋墻底板下地基得到了處理，擋墻的抗滑性能和地基承載力都得到了提高，擋墻底板尺寸也可相應(yīng)減少，從而節(jié)省造價(jià)。

計(jì)算時(shí)，將攪拌樁加固塊視作一單獨(dú)土層。根據(jù)以往相似工程的室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在28 d齡期，水泥摻入量為 18%時(shí)，凝聚力 c＝99 kPa，內(nèi)摩擦角 φ＝25°?？紤]到試驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)與施工現(xiàn)場(chǎng)的養(yǎng)護(hù)環(huán)境存在較大差異，在較短齡期范圍內(nèi)水泥土強(qiáng)度值的增長(zhǎng)將存在一定的區(qū)別，邊坡采用深攪樁進(jìn)行加固后的水泥土取用值為凝聚力c＝70kPa，內(nèi)摩擦角φ＝22°。

經(jīng)計(jì)算，通過(guò)采用水泥土攪拌樁加固，設(shè)計(jì)斷面在正常工況下抗滑安全系數(shù)達(dá)到了1.281，能滿足規(guī)范要求。

深層攪拌樁主要優(yōu)點(diǎn)是施工工藝不復(fù)雜，但深層攪拌樁加固土體的機(jī)理比較復(fù)雜，對(duì)于不同的土質(zhì)條件，加固效果相差較大，給使用帶來(lái)一定限制。在實(shí)施之前需打試樁，以確定其適用性，工期較長(zhǎng)。

（3）方案三：鉆孔灌注樁。

鉆孔灌注樁是指在工程現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)機(jī)械鉆孔在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。鉆孔灌注樁強(qiáng)度較高，剛度較大。鉆孔灌注樁因加固河坡效果可靠，施工工藝、質(zhì)量控制方法都比較成熟，在滑坡治理中常作為抗滑樁而被采用。

本方案具體設(shè)計(jì)：原擋墻拆除，新建鋼筋混凝土擋墻，墻頂高程5.5 m，墻頂寬0.4 m，墻身高1.6 m，底板寬1.1 m，擋墻底板兼做樁承臺(tái)。

擋墻下采用一排直徑800 mm的鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)9.6 m，樁頂高程3.3 m，順?biāo)鞣较蜷g距2.0 m。

經(jīng)計(jì)算，未打樁前每米滑弧滑動(dòng)力為300.19 kN，安全系數(shù)為1.06，由此推算土坡自身抗滑力為318.20 m，按照《堤防設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，安全系數(shù)應(yīng)達(dá)到1.20，為此抗滑力至少需達(dá)到375.24 kN，每米每根樁提供的抗滑力為57.04 kN。Φ800鉆孔灌注樁（樁身配筋率0.67%）單樁水平承載力允許值為133.5 kN，單排樁每米能提供抗滑力為66.75 kN?？梢?jiàn)，采用1排Φ800 mm孔灌注樁加固堤防后，抗滑安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

方案比較詳見(jiàn)附表。

綜合比較三個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、可行性，設(shè)計(jì)推薦方案三，即鉆孔灌注樁方案。

附表 方案比較

5 結(jié) 語(yǔ)

本工程設(shè)計(jì)過(guò)程中針對(duì)興隆港段長(zhǎng)江堤防的滑坡問(wèn)題，選取了退堤、水泥土攪拌樁、鉆孔灌注樁三種措施進(jìn)行計(jì)算分析比較，最終由于鉆孔灌注樁施工周期短、技術(shù)可靠、造價(jià)最低而被推薦采用。在今后類似滑坡工程中，值得借鑒選用。

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[3]吳楠，淤泥質(zhì)土河道施工階段滑坡原因分析及處理方案[J].江蘇水利，2013，（4）：26-29.