摘要:本文对堤防的边坡稳定性进行研究,并对堤坡失稳原因,失稳类型以及加固方法进行了总结。堤坡稳定性分析中采用了多种方法相结合的分析方式,综合两者分析结果得出堤坡失稳原因,很好的指导了加固措施的选用。
关键词:提防工程;失稳类型;堤坡加固
一、现状分析
我国是世界上遭受洪涝灾害最为严重的国家之一,洪涝灾害历来是中华民族的心腹之患。新中国成立后进行了大规模的堤防工程建设,取得了举世瞩目的伟大成就。黄河下游先后 3 次加高培厚堤防,大堤普遍加高 2~6m,开展了放淤固堤、河道整治。堤防是我国普通采用的防洪工程,大江大河大湖的堤防工程建设是防洪工程建设的重要组成部分,在抵御洪水灾害中起着不可替代的作用。虽然国家重点加强了长江、黄河等江河的堤防工程建设,大江大河大湖的防洪能力有了明显的提高,但堤防工程防洪标准低、防渗差、隐患多等问题还没有从根本上得到解决。
我国现有堤防有三大特点:一,堤基条件差。堤防傍河而建,堤线选择受到河势条件制约,基础大多为沙基,面且绝大部分堤防未作基础处理;二,堤身建筑质量差,不少堤防是在原民堤的基础上,经历年逐渐加高培厚而成,往往质量不佳;三,堤后坑塘多,尤其是长江干堤和洞庭湖、鄱阳湖区,多年来普遍在堤后取土筑堤,使堤后坑塘密布,覆盖薄弱。因此,当遭遇洪水时堤防经常发生崩岸、管涌、滑坡和漫溢等险情,严重者还会使大堤发生溃决破坏。
二、堤坡失稳的原因分析
堤坡失稳破坏的原因大致有以下几种:
1、渗流原因
汛期河水上涨,在一定高度上持续较长时间时,在浸润线以下的堤身土将呈饱和状态,使得其抗剪强度降低,堤身自重增加,相应的就增大了下滑力。此外,渗流力的产生进一步加大了堤身的滑动力。综上,渗流作用下堤身滑动体重量的增加,渗透力的增加和抗剪强度的降低等均是产生滑坡的重要原因。退水速度过快时,会导致堤身内的水不能及时排出,从而产生反向渗透力。加上浸水饱和后堤身强度降低且自重增加,可能产生退水滑坡。
2、水流冲刷浸袭原因
河流凹岸临水岸坡易受水流冲刷浸袭,当岸脚防护设施抵抗不住水流的冲刷力时,岸脚的坡度将逐渐被破坏而变陡,直至失去平衡而破坏。这种破坏多发生在河道弯曲、河势复杂的凹岸堤段,在枯水期和汛期涨水过程中均有发生。
3、堤基原因
堤防地基问题主要有两方面:一是地基的天然强度不够,从而引起滑坡;二是截水设施失效时,大量渗水形成管涌,引起堤防坍塌破坏。造成这些问题的原因是多方面的,其中最著名的是在软粘土地基上筑堤,由于施工过快,致使地基强度降低,这在我国现有堤防中相当常见。
4、其他原因
新老堤界面处理不当;堤身填筑质量未达到设计要求;在堤脚下挖塘等人为因素;雨水沿堤身裂缝渗入堤身内部等,均有可能引起滑坡。
三、堤坡加固方案
应根据堤段的实际情况选用堤坡滑塌的除险加固方法,综合考虑施工工期、施工技术要求、材料供应、经济等因素优化实施。首先要提高堤身和堤基的抗渗透破坏能力,如采取消除堤身堤基隐患、提高堤身密实度、贴坡或棱体排水等措施;其次要遵循“前堵后排、反滤料保护渗流出口”的渗流控制原则,降低渗流出口比降和堤身的浸润线。
1、滑坡类型的确定
在制定除险加固方案之前,应按前述内容进行堤防稳定和非稳定渗流计算,初步判断滑坡成因。还应观察滑坡所在地的地表情况,以滑坡裂缝的相关特征(上口的裂缝长度,下挫高度,裂缝宽及深度,隆起高度,下口离坡脚的距离等)确定滑坡类别。
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2.滑坡处理范围和强度指标的选用
通过现场勘探情况分析确定滑动体大小、分布范围之外,还需分析确定合理的计算强度指标。若计算得出的安全系数大于 1 时,反令安全系数等于 1,反算出计算强度(c,tanψ),此为极限强度。除险加固稳定分析计算强度取极限强度除以安全系数得到的强度,以此计算更符合实际情况。若计算得出的安全系数小于 1,则选用的计算强度可直接用于进行计算分析。
3.选择合适的加固方案
下面针对不同的滑坡情况,介绍优先考虑的除险加固方法。
(1)浅层(局部)滑坡的除险加固
浅层滑坡发生部位在堤身,一般不会使堤基遭到破坏。对此类滑坡进行处理时应优先考虑挖出全部的滑动体,重新回填。滑坡加固的步骤和处理办法因其发生的位置与成因不同而不同。
(2)深层滑动的除险加固
深层滑动发生的部位穿过堤身并切入堤基一定的深度,这时就不便选用全部挖除滑动体的办法了,因为这样做工程量偏大,施工风险均也比较高。所以,应优先采用部分挖除滑动体,然后再进行处理的方法。
(3)滑坡处理后,对其坡面的防护
堤坡坡面的防护是十分重要的,如果不加以重视重视,被面将会被破坏于较大的风浪或暴雨。任其发展下去,将会对堤身的安全造成较大的威胁。
(4)崩岸的处理
对崩岸的处理主要有抛石护脚、退堤还滩、丁坝导流等工程措施。抛石护脚是一种常见的崩岸处理方法,应优先选用于平顺式岸坡,作为其下部固基的主要方法。丁坝对水流具有调整作用,是一种间断且有重点的护岸形式,常宜采用于河床宽阔、水浅流缓的河段。需要指出的是,丁坝稳定河势的同时,也会使原有的水流结构发生破坏,需谨慎设计使用。处理崩岸的最直接、最简单的方法是退堤还滩。该办法将堤线重新规划,让出滩地,将堤防退后重建,从而形成新堤防的保护前沿。由于该法要让出一部分土地,因此在实施时要进行技术和经济方案比较。
工程中较常用的其他防护措施还有墙式防护和桩式防护等。墙式防护应用于堤外无滩,河道狭窄,受地形条件等限制,保护对象重要的崩岸堤段。墙体材料可采用混凝土、钢筋混凝土、浆砌石等。墙基应深埋嵌入堤岸坡脚。墙式防护造价偏高,对堤基要求也较严。桩式防护也是崩岸处置的重要方法,对保护堤脚不受急流冲刷,维护陡岸稳定,保滩促淤有明显的作用。可采用桩的形式有木桩、钢桩、混凝土桩、灌注桩等。
四、总述
堤坡失稳的原因众多,有效的理论分析和计算验证能够帮助判定失稳的原因,进而帮助找到有针对性的加固措施。边坡稳定性分析理论日臻成熟,大量的工程实践也证明了这些理论的可靠性。但也应该看到,为了更方便的应用于工程计算,一些边坡稳定分析理做出了根本性假定,使之具有了天然的理论缺陷。对同一工程实例而言,应用不同的理论方法进行分析,得出的结果也不尽相同,足以见得边坡理论分析方法还有很大的发展空间。
针对不同原因导致的堤坡失稳,本文总结得出一系列对应的加固方法,对堤坡加固工程具有一定的指导意义。
参考文献:
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[4]钱家欢,殷宗泽.《土工原理与计算(第二版)》[M].北京:中国水利水电出版社,1996.5.
论文作者:马玉芳
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/7
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