防洪堤頂裂縫及邊坡滑移的處理及原因分析

李霞春

（靖遠(yuǎn)縣水務(wù)局，甘肅 白銀 730600）

1 引言

近年來，隨著靖遠(yuǎn)縣中小河流防洪治理措施不斷得到完善，提高了河道設(shè)防、改善了河道現(xiàn)狀、恢復(fù)強(qiáng)化了河道行洪排污綜合能力，有效達(dá)到了防洪治理目標(biāo)。但是各類防洪堤壩工程運(yùn)行過程中暴露出較多的安全問題，如防洪堤頂裂縫、防洪工程邊坡滑移等，成為新時(shí)期防洪工程面臨的主要問題，嚴(yán)重影響了防洪水利工程、防洪設(shè)施的穩(wěn)固性與安全性。

2 工程概況

冰道溝流域面積274 km2，河流長(zhǎng)度27.8 km，平均坡度18.2‰，溝道自西南向東北流經(jīng)鷹嘴、張灘村、劉川鎮(zhèn)、趙家臺(tái)等地，于三灘鎮(zhèn)新田村附近匯入黃河。工程治理長(zhǎng)度為2.5 km，治理段為村莊、農(nóng)田及劉川工業(yè)園防護(hù)段，防洪標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。工程左岸新建堤防0.828 km；右岸新建護(hù)岸2.057 km、新建下河踏步2座。河堤頂寬度為3.0 m，堤頂設(shè)0.5 m寬、0.3 m厚綠濱墊塊石壓，迎水面采用0.3 m厚生態(tài)格網(wǎng)綠濱墊塊石護(hù)坡，坡比1∶1.5。按照減少水土流失、保護(hù)環(huán)境及強(qiáng)化河道行洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工建設(shè)，建設(shè)目的是為預(yù)防該區(qū)域的洪澇災(zāi)害，為當(dāng)?shù)鼐用駹I(yíng)造安全、舒適的生活環(huán)境。為使該防洪水利工程安全等級(jí)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)符合預(yù)期要求，相關(guān)人員應(yīng)針對(duì)防洪水利工程中常見的堤頂裂縫、邊坡滑移等質(zhì)量通病優(yōu)化施工設(shè)計(jì)，深入分析問題產(chǎn)生的原因，加強(qiáng)質(zhì)量管理。目前，該防洪水利工程已如期竣工，且整體質(zhì)量符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 防洪堤頂裂縫的誘因分析

為有效分析防洪堤頂裂縫的產(chǎn)生原因，應(yīng)結(jié)合防洪水利工程的具體行洪現(xiàn)狀，分析防洪堤頂部裂縫，判斷其主要誘因[1]。2018年8月5日下午，永新、興隆、雙龍等鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣，并引發(fā)馬尾溝遭遇了近年來最大的山洪災(zāi)害，洪峰流量達(dá)到163 m3/s。洪水過后該區(qū)域的防洪堤頂面板出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫、塌方，部分護(hù)堤被嚴(yán)重沖毀。突發(fā)的強(qiáng)降雨暴洪造成沿馬尾溝分布的雙永工程主干供水的主管線、配電線路、主干一至四泵站及川口水廠泵房基礎(chǔ)設(shè)施損毀嚴(yán)重，致使全區(qū)域停電、停水，三鄉(xiāng)共約3.3萬人、1 466.67 hm2土地?zé)o法正常飲水、灌溉。相關(guān)單位對(duì)該防洪工程中塌方、損毀的堤防進(jìn)行重新修筑，對(duì)平緩地段防洪堤頂?shù)亩嗵幜芽p，包括淺層裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫進(jìn)行了有效的裂縫處理。

根據(jù)近年來受極端氣候影響可能突發(fā)的類似災(zāi)情情況，相關(guān)人員從以下幾個(gè)方面分析了裂縫誘因：（1）洪水來臨后河堤完全被淹沒，河床水位驟降，而防洪堤護(hù)腳處、防洪堤面板處沒有排水裝置，在被洪水徹底淹沒時(shí)，水位驟降無法將積水完全排出，防洪堤頂內(nèi)部的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)在內(nèi)外水壓力的沖擊下出現(xiàn)裂縫問題。（2）對(duì)于部分承載力較低的土石結(jié)構(gòu)，洪水淹沒后防洪堤會(huì)因堤身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的改變而使得自身重力增加，從而導(dǎo)致河堤地基脫空，河堤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)因變形而產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。（3）由于地域氣候干旱，季節(jié)河、斷流河、旱沙河等水流量不穩(wěn)定、不確定的河道、溝道、泄洪通道存在淤泥、垃圾及其他影響泄洪的障礙物，沒有被清理，造成泄洪通道不暢通。

4 防洪堤邊坡滑移的原因

4.1 超挖欠挖問題突出

受多種因素影響，防洪治理工程中部分技術(shù)人員專業(yè)意識(shí)薄弱、技術(shù)水平有限，在邊坡施工中的操作與實(shí)際要求不符，操作邊坡開挖機(jī)械、完成邊坡支護(hù)任務(wù)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)超挖、欠挖的情況。而防洪堤工程中，超挖或者欠挖都會(huì)導(dǎo)致邊坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失衡，從而出現(xiàn)邊坡不平、邊坡滑移的情況，嚴(yán)重影響了防洪堤工程的整體穩(wěn)定性。

4.2 邊坡設(shè)計(jì)落實(shí)不到位

防洪堤水利工程施工建設(shè)中，需要依據(jù)設(shè)計(jì)方案，完成邊坡施工作業(yè)。但在落實(shí)防洪堤邊坡設(shè)計(jì)方案時(shí)，一些施工人員僅根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)開挖邊坡、布設(shè)支護(hù)設(shè)施，沒有嚴(yán)格遵守邊坡設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，最終使邊坡工程質(zhì)量與設(shè)計(jì)目標(biāo)不符，留下較大的邊坡滑移隱患。此外，部分建設(shè)方為節(jié)約邊坡支護(hù)、填筑的材料，以及其他的施工成本，在邊坡質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)忽視對(duì)邊坡穩(wěn)固性、安全性能的檢驗(yàn)與分析，沒有準(zhǔn)確地評(píng)估邊坡實(shí)際承載力、抗壓能力，從而導(dǎo)致邊坡工程安全風(fēng)險(xiǎn)較大，出現(xiàn)滑移、塌陷等問題。

4.3 邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)不合理

1）不同地質(zhì)情況適用的支護(hù)方法會(huì)有一定的差異性，如錨桿支護(hù)、深層支護(hù)、懸臂擋土樁在不同地質(zhì)地形條件下，其支護(hù)效果會(huì)存在明顯區(qū)別。若相關(guān)人員沒有結(jié)合防洪堤工程的實(shí)際需求，科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)，則會(huì)導(dǎo)致邊坡支護(hù)效果不佳，穩(wěn)定性減弱，繼而出現(xiàn)邊坡滑移問題。

2）為推進(jìn)土方開挖進(jìn)度，部分施工團(tuán)隊(duì)會(huì)忽視邊坡支護(hù)施工設(shè)計(jì)，導(dǎo)致邊坡支護(hù)施工沒有與土層開挖作業(yè)同步進(jìn)行，使防洪堤邊坡土層開挖時(shí)支護(hù)不到位致使后期滑移風(fēng)險(xiǎn)增加。

5 防洪堤頂裂縫及邊坡滑移的處理思路

5.1 堤頂裂縫處理

5.1.1 合理選擇裂縫處理方法

處理防洪堤頂裂縫時(shí)，應(yīng)結(jié)合防洪堤頂?shù)牧芽p數(shù)據(jù)，分析裂縫特征、開裂原因，然后結(jié)合實(shí)際情況合理選擇裂縫處理方法。防洪堤結(jié)構(gòu)中存在脫空情況時(shí)，裂縫處理的關(guān)鍵在于控制裂縫增長(zhǎng)，確保防洪堤頂混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、完整性，使其對(duì)其他防洪堤部件能夠起到應(yīng)有的支撐作用，滿足后期防洪工程安全運(yùn)行要求。不同特征、類型的裂縫應(yīng)采用不同的處理方式，相關(guān)人員可通過灌漿、修補(bǔ)的方式針對(duì)性地處理堤頂裂縫。必要時(shí)可在防洪堤頂、堤基部位設(shè)置止水閥，平衡洪水來臨時(shí)防洪堤內(nèi)外的水壓，從而預(yù)防堤頂裂縫。

充填灌漿是處理防洪堤頂裂縫的主要方式，基本的處理工序包括準(zhǔn)備基礎(chǔ)材料或設(shè)備、鉆孔、制作充填漿液、灌入漿液、處理孔隙并檢驗(yàn)充填效果。對(duì)于普通的防洪堤頂裂縫問題，施工人員可直接采用充填灌漿法在裂縫區(qū)域灌入水泥漿液，待水泥凝固后可修補(bǔ)、加固裂縫區(qū)域。在此過程中，灌漿的孔隙應(yīng)保持垂直，自上而下地設(shè)置在防洪堤頂面板上，孔隙之間的距離約為2～3 m，灌漿孔深度應(yīng)與防洪堤混凝土結(jié)構(gòu)的砂漿層深度為準(zhǔn)。灌漿期間，相關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格控制灌漿時(shí)的壓力，壓力大小不得超過0.05 MPa。配置灌漿漿液時(shí)，應(yīng)就地取材，選擇經(jīng)濟(jì)適用的灌漿材料，制作灌漿材料時(shí)注意嚴(yán)格控制水泥、水、其他材料的比例。

5.1.2 明確裂縫處理工藝要點(diǎn)

1）淺層裂縫。防洪堤頂?shù)臏\層裂縫多采用填充修補(bǔ)的方式進(jìn)行處理，處理裂縫前期，施工人員可在裂縫槽內(nèi)使用具有止水性能的材料，然后使用細(xì)砂、水泥、聚硫橡膠、環(huán)氧樹脂配置環(huán)氧樹脂砂漿，配置比例為28∶12.5∶3∶10。

2）貫穿、深層裂縫。對(duì)于深度、長(zhǎng)度較大的防洪堤頂裂縫，其處理修復(fù)方法為化學(xué)灌漿法。相較于其他修復(fù)方法，化學(xué)灌漿法工藝簡(jiǎn)單、易操作，具體的操作流程包括確定裂縫位置、清理裂縫基面、鉆孔、布設(shè)止水材料、清洗裂縫、封縫、灌入泡漿料、修補(bǔ)防洪堤頂槽孔、防水處理，完成上述流程后檢查裂縫處理效果，測(cè)試裂縫周邊堤頂混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，并使用環(huán)氧膠泥灌漿處理裂縫表面。在此過程中，施工人員應(yīng)保障鉆孔深度、裂縫深度的一致性，鉆孔時(shí)注意避開該區(qū)域的鋼筋結(jié)構(gòu)，同時(shí)嚴(yán)格控制灌漿材料比例，見表1。

表1 化學(xué)灌漿法的材料配比

5.1.3 優(yōu)化單向止閥安裝設(shè)計(jì)

為使防洪堤頂裂縫修復(fù)后能夠穩(wěn)定、安全運(yùn)行，還應(yīng)優(yōu)化單向止水閥安裝設(shè)計(jì)根據(jù)水庫運(yùn)行水位分析防洪時(shí)的內(nèi)外水差，然后將單向止水閥安裝在特定位置。使其在內(nèi)外水壓力沖擊時(shí)，能緩解防洪堤的抗拉強(qiáng)度，避免防洪堤頂因水壓出現(xiàn)二次裂縫現(xiàn)象[2]。

5.2 防洪堤邊坡滑移處理

防洪堤邊坡滑移問題會(huì)直接危害防洪工程的安全性能，所以，為降低邊坡滑移風(fēng)險(xiǎn)，相關(guān)人員應(yīng)從防洪堤建造期及后期修復(fù)入手，全方位地防治防洪堤邊坡滑移風(fēng)險(xiǎn)，加固處理邊坡區(qū)域，使其穩(wěn)定性符合防洪水利工程質(zhì)量要求。

5.2.1 重視邊坡填筑施工

1）防洪堤身加培過程中，應(yīng)使用黏性土作為培土料，如含水量適中的粉質(zhì)黏土、中質(zhì)壤土。正式開挖時(shí)，應(yīng)提前消除防洪堤邊坡、堤身區(qū)域的植物根系、腐殖土，清理完畢后通過防曬、灑水等方式處理土料，并將其用于防洪堤身加培施工。為有效預(yù)防防洪堤滑移問題，防洪水利工程填塘、加培時(shí)應(yīng)避免使用分散性土，填塘作業(yè)優(yōu)先選用砂性土。

2）防洪堤填筑作業(yè)時(shí)，施工人員需要合理控制填筑高程點(diǎn)，同時(shí)注意保護(hù)周圍的填筑平面，避免因碰撞而導(dǎo)致填筑區(qū)域滑移、下沉。筑造防洪堤時(shí)，填塘所用的土料需要逐層的平鋪在特定區(qū)域，各層土料厚度應(yīng)控制在50 cm以內(nèi)，具體的鋪平方向應(yīng)從防洪堤基由外向內(nèi)的進(jìn)行鋪筑。需要注意的是，為避免防洪堤后期出現(xiàn)位移、滑坡情況，還應(yīng)在填筑作業(yè)中控制填筑速度，尤其是軟基地段以及堤身壓力作用于填塘處的位置。

5.2.2 加固處理滑移邊坡

加固處理滑移邊坡、防治防洪堤邊坡滑移的本質(zhì)是避免堤身滲流、防洪堤邊坡位移，所以，需要在發(fā)現(xiàn)滑移問題后加固處理邊坡區(qū)域。施工人員應(yīng)使用黏土墻增強(qiáng)防洪堤的抗?jié)B能力，從而增加邊坡穩(wěn)固性。對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)邊坡滑移、滲流的區(qū)域，應(yīng)及時(shí)修理防洪堤坡度，坡度應(yīng)根據(jù)防洪工程建設(shè)要求控制在1∶3范圍內(nèi)。

在此期間，若防洪堤邊坡滑移已經(jīng)延伸至坡頂，則需通過挖出滑動(dòng)體的方式重新加固邊坡。挖除滑動(dòng)體的過程中，施工人員應(yīng)采用逐級(jí)挖掘的方式，每隔0.2 m對(duì)滑動(dòng)體進(jìn)行挖掘。然后在各級(jí)滑動(dòng)體挖除完畢后，通過回填的方式重新調(diào)整邊坡坡度，增強(qiáng)邊坡區(qū)域的穩(wěn)固性。對(duì)于防洪堤堤腳處的邊坡滑移問題，為增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，應(yīng)將回填土料完整地覆蓋在滑移區(qū)域的6 m范圍內(nèi)，所用的回填材料應(yīng)為具有較強(qiáng)透水性的砂石。之后，施工人員可結(jié)合防洪堤邊坡滑移的分布情況，逐一通過挖除滑動(dòng)體、替換或回填填筑材料等方式加固處理防洪堤的邊坡區(qū)域，促進(jìn)防洪堤邊坡工程功能的恢復(fù)，使其穩(wěn)固性符合防洪工程安全運(yùn)行的基本要求。

6 結(jié)語

綜上所述，中小河流防洪治理工程是水利設(shè)施建設(shè)中的重要組成部分，其安全性能關(guān)系著工程的安全運(yùn)行及流域內(nèi)居民的切身利益。為保障防洪工程建設(shè)質(zhì)量，針對(duì)性地解決防洪堤邊坡滑移、堤頂裂縫問題，應(yīng)及時(shí)通過邊坡加固、裂縫修補(bǔ)工藝及優(yōu)化防洪堤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)其穩(wěn)固性，保障國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民生命安全，保護(hù)流域內(nèi)環(huán)境，減少水土流失，為提高防洪水利工程建設(shè)水平奠定基礎(chǔ)。