珠江西航道堤防工程施工過程中潛在隱患及有效預(yù)防措施

鄭 毅

(廣州市珠江前后航道流域事務(wù)中心，廣東 廣州 510000)

1 工程概況

廣州市珠江堤防西航道左岸鴉崗文筆水閘至石井水泥廠段達(dá)標(biāo)加固工程對(duì)2.49 km珠江堤防進(jìn)行達(dá)標(biāo)改造。項(xiàng)目地址位于廣州市白云區(qū)珠江西航道左岸，項(xiàng)目工程投資20715.4萬，工程堤防防洪(潮)標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，堤防工程等級(jí)為1級(jí)，工程區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度為0.10 g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度。

2 存在隱患分析

2.1 堤防的滑坡

堤防沿線局部因失穩(wěn)而出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象，上部的土堤相對(duì)比較均勻，但是下部則出現(xiàn)隆起位移現(xiàn)象，屬于典型的滑坡現(xiàn)象。進(jìn)一步的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分土堤滑坡具備突發(fā)性的特點(diǎn)，其他滑坡則是由表面的裂縫蔓延而形成的。針對(duì)后者而言，可以采取如下措施以降低滑坡的程度。如若洪水的水位比較高，出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象以后，有一定的可能性會(huì)出現(xiàn)堤坡滑塌事故，情節(jié)更為嚴(yán)重者還會(huì)導(dǎo)致堤防決口事故發(fā)生。

(1)剪切性滑坡。這種類型的滑坡具體的表現(xiàn)形式為縱向裂縫。其出現(xiàn)的原因是土堤的材料抗剪強(qiáng)度比較弱，促使土堤的實(shí)際滑動(dòng)力超過抗滑力。堤坡的下部隆起且向外移動(dòng)，進(jìn)而形成剪切性滑坡。

(2)塑流性滑坡。這種類型的滑坡通常是出現(xiàn)在含水量比較高的土堤中。其出現(xiàn)的原因是土體的蠕動(dòng)作用力導(dǎo)致的。塑流性滑坡滑移速度相對(duì)比較慢，當(dāng)土堤的含水量比較大，且排水效果不理想的情況下，塑流速度會(huì)變快，從而形成塑流性滑坡。

(3)液化性滑坡。這種類型的滑坡通常是出現(xiàn)在堤腳部位，其出現(xiàn)的原因是砂層飽和，受到較大的外部作用力，促使砂料處于懸浮狀態(tài)，失去支撐力，形成液化性滑坡。

2.2 堤防的滲漏

堤防是由土料填筑而成的，土料具有透水性特點(diǎn)。水會(huì)順著堤防迎水面的下側(cè)滲透至堤防中，促使堤防的上部結(jié)構(gòu)處于干燥狀態(tài)，下部結(jié)構(gòu)處于濕潤(rùn)狀態(tài)，二者的分界線為浸潤(rùn)線。當(dāng)水位長(zhǎng)時(shí)間保持在一個(gè)比較高的狀態(tài)下，若填筑材料選擇不合適，或是施工質(zhì)量無法得到保證，那么堤坡內(nèi)滲透的水會(huì)越來越多，那么浸潤(rùn)線也會(huì)隨之抬高，土體在長(zhǎng)期受到雨水浸泡的情況下，其自身的含水量增大，且土體變得松軟，我們將這種現(xiàn)象稱之為滲漏現(xiàn)象。滲漏現(xiàn)象是一種比較常見的險(xiǎn)情，假若不及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，則會(huì)引發(fā)更為嚴(yán)重的后果出現(xiàn)。

通過進(jìn)一步的調(diào)研得出，導(dǎo)致堤防出現(xiàn)滲漏事故的成因主要為：①水位長(zhǎng)時(shí)間保持在一個(gè)比較高的狀態(tài)。②堤坡過于陡峭，堤身斷面過小，導(dǎo)致浸潤(rùn)線變高。③堤身部位粗壯砂層，且砂層的透水性比較強(qiáng)。④堤坡的上部結(jié)構(gòu)回填土料，土料的壓實(shí)度不滿足規(guī)范要求，促使分段接頭質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。⑤堤防自身存在質(zhì)量缺陷，例如，蟻穴等。⑥堤身回填不密實(shí)。⑦堤坡的基礎(chǔ)透水性比較強(qiáng)，且后期未采取必要的防水措施。

2.3 堤防的管涌和流土

當(dāng)?shù)唐碌乃槐容^高時(shí)，堤坡的基礎(chǔ)可能會(huì)向外滲水，導(dǎo)致堤防的坡腳出現(xiàn)流土或是管涌現(xiàn)象。從水文條件與水力特征進(jìn)行分析，可以分為兩種不同的情況：

(1)在水力滲流的影響下，沙礫土中的細(xì)顆粒會(huì)隨著水流在孔道中不斷地移動(dòng)，直至被水流帶出基礎(chǔ)外部，這種現(xiàn)象可以稱之為管涌現(xiàn)象；

(2)土層中的滲水速度不斷增大，導(dǎo)致堤防基礎(chǔ)表面的土體隆起，土體松動(dòng)導(dǎo)致水土流失，這種現(xiàn)象稱之為流土現(xiàn)象。流土現(xiàn)象與管涌現(xiàn)象通常都是出現(xiàn)在堤防的背水面，出水口部位會(huì)冒出細(xì)沙或是細(xì)顆粒。出水口的孔徑小大不一，小孔徑的如蟻穴般大小，大孔徑的可以達(dá)到幾十厘米。管涌會(huì)隨著水位的提高持續(xù)惡化，當(dāng)高水位持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)時(shí)，涌水量也會(huì)隨之而增大，且孔口的孔徑也會(huì)變大，若不及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行處理，則會(huì)導(dǎo)致堤身坍塌。

2.4 堤防的裂縫

施工單位對(duì)10處比較明顯的裂縫進(jìn)行檢測(cè)。利用雷達(dá)檢測(cè)以后發(fā)現(xiàn)裂縫凸顯出貫穿的趨勢(shì)，裂縫管道深度均超過1 m，例如， 0+100部位，1.0 m 深度部位存在同相軸錯(cuò)斷現(xiàn)象，但是在1.5 m 深度部位的同相軸幅度并不是很大，只是出現(xiàn)粗壯成局部間斷現(xiàn)象，由此可以確定裂縫的1.0～1.5 m深度部位，其檢測(cè)結(jié)果可以參照?qǐng)D1中信息所示。

圖1 0+100樁號(hào)處探地雷達(dá)剖面

堤身裂縫滲透雨水以后，非常容易形成天井、沙坑，使堤防的完整性受到影響，當(dāng)大水滲入堤防中，則會(huì)導(dǎo)致橫向裂縫演變未滲透管道，這種現(xiàn)象對(duì)堤坡的安全性會(huì)造成巨大的影響。

2.5 夾砂層及松散砂土類隱患

堤防沿線出現(xiàn)松散砂土、夾砂層，使用探地雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)。結(jié)合雷達(dá)剖面圖可以發(fā)現(xiàn)，1～4 m 深度部位同相軸呈現(xiàn)的畫面較為雜亂。由此可以確定該部位的土質(zhì)均勻性不是很理想。

散砂土、夾砂層對(duì)堤防的影響具體為： ①滲透系數(shù)提高，在洪水期非常容易出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，可能會(huì)導(dǎo)致管涌現(xiàn)象出現(xiàn)。 ②地震時(shí)會(huì)導(dǎo)致液化現(xiàn)象出現(xiàn)，促使堤身產(chǎn)生裂縫、噴水冒砂現(xiàn)象，降低堤防的穩(wěn)定性。

3 有效預(yù)防措施

3.1 滑坡的預(yù)防和處理方法

滑坡預(yù)防最有效的措施是保證設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)保證施工時(shí)土料的質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，土料的壓實(shí)度必須達(dá)標(biāo)。后期管理維護(hù)過程中，妥善的進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，當(dāng)水位增長(zhǎng)或是出現(xiàn)其他不利情況時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致滑坡破壞，需采取必要的預(yù)防措施。具體的防護(hù)措施為：坡腳部位通過壓重的方式進(jìn)行固腳處理，同時(shí)采取防滲、導(dǎo)流措施，降低地方的浸潤(rùn)線。若出現(xiàn)滑坡的預(yù)兆時(shí)，在搶救時(shí)間寬裕的情況下，全力進(jìn)行搶護(hù)。

導(dǎo)致滑坡現(xiàn)象出現(xiàn)的核心原因是堤防加高培土，這其中也存在其他影響因素。通常情況下，都是施工過程中，基礎(chǔ)清理不徹底，殘留有樹根、卵石等雜物，當(dāng)有機(jī)物腐爛以后，形成滑坡體，進(jìn)而促使滑坡出現(xiàn)。在處理滑坡時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)堤身存在縱向裂縫時(shí)，應(yīng)該第一時(shí)間采取合理的措施進(jìn)行處理。將腐殖土清理干凈，回填新土，碾壓密實(shí)。

3.2 滲漏搶護(hù)措施

(1)灌漿的處理方法。采用灌漿的方式填充堤身孔洞部位，在堤身內(nèi)設(shè)置一道防滲墻，還可以提高松軟土的密實(shí)度。漿液選擇使用黏性土水泥漿，保證漿液擁有足夠的填充空間，將縫隙全部填充密實(shí)。泥漿的配比可以直接在施工現(xiàn)場(chǎng)通過試驗(yàn)的方式進(jìn)行確定。

(2)開溝導(dǎo)滲的處理方法。將出現(xiàn)滲水現(xiàn)象的最高點(diǎn)作為起點(diǎn)，施工至坡腳部位，沿裂縫發(fā)展的方向開挖一定數(shù)量的斜溝，斜溝與堤身之間的角度控制在45°～60°之間，豎向溝與斜向溝應(yīng)該相互貫通。通常情況下，溝的寬度設(shè)計(jì)為0.3～0.5 m,溝的深度設(shè)計(jì)為0.5～1.0 m,溝的間距設(shè)計(jì)為6～10 m。溝內(nèi)需要嚴(yán)格地按照管理規(guī)范的要求設(shè)置反濾層，開挖作業(yè)完成以后立即進(jìn)行回填作業(yè)，避免出現(xiàn)溝壁坍塌事故[1]。

(3)防滲土工膜處理方法。若事故所在地缺乏黏性土?xí)r，可以使用土工膜作為保護(hù)層。其具體的施工方法為：先確定堤身部位的施工條件，而后有針對(duì)性地選擇土工膜的型號(hào)與規(guī)格，在鋪設(shè)土工膜之前，施工人員將邊坡表面清理干凈，保證土工膜鋪設(shè)過程中不會(huì)出現(xiàn)損壞現(xiàn)象；結(jié)合坡面滲水的面積確定土工膜鋪設(shè)的寬度。土工膜按照滿鋪的方式進(jìn)行作業(yè)，鋪設(shè)子邊坡坡腳外側(cè)1 m部位即可。若邊坡的長(zhǎng)度不足時(shí)，可以選擇搭接的方式進(jìn)行作業(yè)，但是需要注意的是，搭接的長(zhǎng)度不得超過0.5 m；正式鋪設(shè)之前，需將土工膜的下邊折疊為卷筒狀，然后在其內(nèi)插入鋼管，這樣可以保證土工膜緊緊地密貼在坡面。當(dāng)土工膜鋪設(shè)完成以后，將裝有砂石的麻袋堆放在土工膜表面[2]。

3.3 管涌和流土的搶護(hù)措施

3.3.1 反濾圍井

(1)砂石反濾圍井。在砌筑圍井過程中，將砌筑范圍內(nèi)的雜物清理干凈，使用土袋壘砌圍井。圍井砌筑的高度應(yīng)該是以水流不會(huì)將砂層夾帶出井口為標(biāo)準(zhǔn)。按照出水口的數(shù)量確定圍井分布的范圍，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況可以設(shè)置獨(dú)立圍井，也可以設(shè)置多個(gè)圍井。圍井與堤壩連接部位不得出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

(2)土工織物反濾圍井。在砌筑過程中，其施工方法與砂石圍井的方法基本上是相同的。在清理地面時(shí)，不斷需要將雜草、樹根清理干凈，地面的尖銳物體也應(yīng)該清理平整，然后作平整處理，開始鋪設(shè)土工布，土工布鋪設(shè)完成以后，在其表面回填40～50 cm的透水材料。

(3)梢料反濾圍井。這種類型的圍井比較適合設(shè)置在砂石比較少的部位。細(xì)梢料可以選擇使用麥秸、蘆葦，填筑的厚度控制在30～40 cm之間，其他施工工序則與砂石圍井保持一致即可。但是在回填料回填完成以后，需要在頂部使用大石塊預(yù)壓處理，避免梢料漂浮流失。

3.3.2 反濾壓蓋

(1)砂石反濾壓蓋，這種施工方法鋪設(shè)回填料的面積相對(duì)比較大，所以使用砂石的方量也會(huì)隨之增大。在回填料充足的情況下，可以優(yōu)先考慮使用這種方法。在回填之前，先鋪設(shè)，需要先將鋪設(shè)范圍內(nèi)的雜物清理干凈，將軟土挖除。若存在少量的涌水現(xiàn)象，可以使用石塊進(jìn)行填筑，降低水勢(shì)。鋪設(shè)完成以后，在其表面鋪設(shè)一層粗砂，粗砂的厚度大概為20 cm即可，最后做壓石處理。

(2)土工織物反濾壓蓋。土工織物壓蓋施工方法與砂石壓蓋的方法是一致的。首先將基礎(chǔ)清理干凈，然后使用石塊降低水勢(shì)，鋪設(shè)土工織物，再鋪設(shè)磚、砂石料，保護(hù)層的厚度大概為40～50 cm，最后做壓石處理[3]。

3.3.3 減壓圍井

(1)無濾層圍井。在鼓水部位使用土袋砌筑圍井，當(dāng)圍井的水位升高時(shí)，圍井砌筑的高度也應(yīng)該隨之增高。以穩(wěn)定險(xiǎn)情為核心目的。

(2)無濾層水桶。若鼓水面積非常小，那么可以使用木桶或是鐵桶進(jìn)行處理，將桶裝置在出水口部位，桶的四周使用土袋作加固處理，從而形成無濾層水桶圍護(hù)。

3.4 裂縫搶護(hù)措施

(1)開挖回填。這種搶護(hù)方法的效果最為徹底。比較適合使用在無縱向裂縫的滑坡中，經(jīng)過實(shí)踐論證這種方法可以取得良好的搶護(hù)效果。在正式開挖作業(yè)之前，應(yīng)該使用石灰水灌注在裂縫中，從而掌握裂縫的深度與發(fā)展趨勢(shì)，便于指導(dǎo)施工人員進(jìn)行開挖作業(yè)。開挖過程中，都是將開挖斷面設(shè)置為梯形斷面，開挖的深度應(yīng)該超過裂縫30～50 cm。邊坡可以有效地滿足管理規(guī)范的要求。開挖出來的土方不得堆放在開挖坑的邊緣，保證邊坡?lián)碛凶銐虻姆€(wěn)定性。

(2)橫墻隔斷。這種方法比較適合使用在橫向裂縫搶護(hù)工作中。詳細(xì)的施工方法為：沿著裂縫發(fā)展的方向開挖溝槽，溝槽與裂縫垂直方向的間距為3～5 m。溝槽的長(zhǎng)度通常為2.5～3.0 m，其他施工工序與前文敘述方法基本一致。假若裂縫的前側(cè)與臨水相互貫通，那么在開挖之前，需要采取截流措施。假若背水坡出現(xiàn)漏水現(xiàn)象時(shí)，那么需要在背水一側(cè)設(shè)置反濾層，以保證不會(huì)出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象[4]。

(3)封堵縫口。使用干細(xì)沙土灌入裂縫中，然后使用竹板將其振搗密實(shí)。灌注作業(yè)完成以后，作封堵處理，避免雨水浸入[5]。

3.5 加強(qiáng)隱患監(jiān)測(cè)

現(xiàn)階段，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，堤防檢測(cè)傾向于自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展，在堤防沿線關(guān)鍵部位設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，安裝傳感器，采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，傳感器會(huì)將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸至主控制站，主控制站能夠完成檢測(cè)數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收、存儲(chǔ)、分析、評(píng)價(jià)。當(dāng)參數(shù)數(shù)據(jù)全部采集完成以后，管理系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行綜合化的分析，提供分析報(bào)告，該報(bào)告對(duì)于防洪搶險(xiǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。

4 結(jié) 語

河道堤防維護(hù)養(yǎng)護(hù)工作至關(guān)重要，其與地方的公共安全、居民的幸福生活息息相關(guān)。所以，必須要加大對(duì)堤防維護(hù)養(yǎng)護(hù)工作的重視度。維護(hù)人員應(yīng)該加強(qiáng)自身的專業(yè)素養(yǎng)，嚴(yán)格地按照規(guī)范要求對(duì)堤防進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，將安全隱患全部消除，以保證河道擁有抵御洪災(zāi)的能力。