堤防工程边坡稳定性分析与加固措施研究

王琪哲

(湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司，湖南 长沙 410000)

我国自然灾害多发，洪涝灾害几乎每年都会发生，而堤防工程能够发挥防洪抗洪的重要作用[1- 4]。而堤防工程中的土筑堤坝项目是重中之重，严重影响着整个堤防工程的质量。土筑堤坝结构简单易于施工，而且整个项目的花费低，是堤防工的首选结构，虽然它有着很多优点，但是也存在许多缺点[5- 6]。这种堤坝基部的材料是细沙，整个堤坝稳定性差，如果长时间发洪水会影响工程的稳定性，还可能会造成人民群众生命财产损失[7- 9]。因此必须加强堤防工程土筑堤坝的稳定性，让堤防工程安全运行，保障其功能能够正常发挥。

1 堤防工程边坡失稳破坏的主要类型

1.1 浅层与深层滑动

边坡的稳定性一旦降低，就无法避免出现滑动失稳现象，滑动现象可以分为浅层滑动和深层滑动。浅层滑动是指边坡的堤身发生滑动，这不会危害到整个堤基。而深层滑动是指滑动体出现在地基的深层位置，影响整个堤基，使整个地基不稳固，容易出现安全事故。如图1所示为深层失稳滑动示意图。

图1 堤防工程深层失稳滑动示意图

1.2 局部失稳与整体失稳

堤坡的失稳可以分为局部失稳和深层失稳滑动。前者产生的滑动现象对边坡的稳定性影响很小，很容易采取措施解决。而后者对边坡的稳定性影响很大，必须要采取加固处理，使整个堤基处于稳定状态。

1.3 临水面失稳滑坡与崩岸

临水面失稳滑坡和崩岸往往是在陡峭且失水的堤岸出现。无论河流水位的高低，这种现象都有可能出现，使整个临水坡区域失稳滑坡和崩岸。

2 堤防边坡失稳的成因分析

2.1渗流原因

每当汛期时，河水的水位会保持高水位，高水位会浸润大面积堤身，因此堤防工程浸润线以下的堤身土就会受到影响，处于饱和状态。整个状态不仅降低黏土的粘性，还使工程的抗剪能力降低，所以整个工程摇摇欲坠，必定会下滑。汛期时水的渗流现象使整个黏土吸水处于饱和状态从而使自身粘性减低，让整个提防工程边坡稳定性降低，容易发生滑坡的现象。而且如果迅速地使河水水位降低，而边坡黏土还是处于稳定的饱和状态，可能还会出现反向渗透的现象，也会降低边坡的稳定性。

2.2 水流冲刷

河流水流都会对堤防工程边坡进行冲刷，长时间的冲刷会使边坡坡度降低，边坡将不能处于平衡状态。而且如果水流速过快，河流的冲刷力度就会增大，一旦超过了堤防工程的承受力度，工程就会被冲垮，因此水流的冲刷影响必须要全面了解。

2.3 堤基因素

堤防工程采用土筑堤坝结构，其地基有着重要的作用。如果地基的不够坚固，承受力不高，亦或其截水效能低，都会使堤防工程边坡的稳定性降低，导致整个工程出现坍塌的现象。采用软粘材质浇灌地基时，施工的时间很短就可以完成整个项目，导致出现这些问题的几率更大。因此急需对堤防工程采取地基加固工作。

3 堤防工程边坡失稳的加固措施

3.1 浅层(局部)失稳的加固措施

3.1.1渗流造成的浅层失稳滑坡

如图2所示，如果渗流现象导致浅层失稳滑坡，就必须先建设截渗墙阻止渗流，然后将滑动体挖出，必须由上往下逐步开挖，而且挖深度必须要小于20cm，且挖出的范围必须超过滑动体2cm，最后将坑用与地基相同的材质填上。

图2 填筑还坡加固措施示意图

3.1.2临水面浅层失稳滑坡及崩岸处理

堤脚挖塘通过使堤身和堤脚之间的压重改变，使两者更容易出现滑动现象从而引起浅层失稳。所以首先必须要对失稳滑坡周围5cm覆盖砂石料，然后将挖出滑动体再进行填补。抛石护脚的处理方法广泛运用在失稳滑坡现象中，可以有效加固地基下部，有利于后续的加固工作，必须先对平顺式的岸坡进行施工。抛石护脚的施工方案如图3所示。

图3 抛石护脚加固示意图

3.2 深层失稳的加固措施

深层失稳的现象使整个堤防工程处于危险状态。浅层失稳的加固方措施不能使整个工程脱离危险，因此不能采用浅层失稳的加固方式。对于深层失稳，必须一部分一部分地将滑动体慢慢挖出，然后才能进行加固工作。整个失稳滑动体必须先挖出最危险的主滑体，是位于整个滑动面中心的滑动体。然后才能进行填补工作。如图4所示为该步骤的施工示意图。

图4 挖除部分滑动体并回填的加固措施示意图

深层失稳的类型分很多种，因此相应的加固处理方案也有很多种，需要根据实际失稳情况进行选择，主要有以下三种方案。

(1)搅拌法。只需要水泥就可以完成加固处理，首先利用机器对地基填充材料和水泥浆一起混合搅拌，然后将形成的水泥土填入地基坑中，使整个地基更加稳定，施工完成后，还需要对其采取防护工作，能够大幅度增加地基的强度。

(2)灌浆补强法。这种加固方法与搅拌法的原理是一致的。通过压力灌注将水泥浆注入需要加固的地基区域，使地基成为复合地基，增加整个地基的强度与稳定性。

(3)振冲法。这种方法更适合砂基地基类型，能够更有效地提升整个地基的强度。该方法首先是需要利用机器将碎石挤入需要加固的地基区域中，构成复合地基，然后在利用外振冲机器对该区域振动，使该区域密度变大，抗液化能力得到提升，可以使地基的稳定性得到大幅度的提高。

3.3 坡面防护

对地基采取加固处理后，还需要对坡面采取防护工作，能够降低地基出现失稳现象的几率。坡面防护方法也是有多种，分别运用在不同的坡面。对于处于河流冲刷效果比较严重的堤防边坡，采用浆砌石或干砌石的方式使坡面得到的防护效果更加显著，还可以干对砌石框格中增设卵石结构进一步提升防护的效果。对于河流冲刷不严重的堤段可以通过模袋混凝土方法对坡面进行防护。而临水坡和背水坡一般都采用草皮护坡的防护方式。

3.4 背水堤防工程堤坡失稳加固

当堤防工程边坡出现浅层失稳问题时，必须要将滑动体全部挖出才能进行加固处理。因为堤身容易发生渗流的现象，必须采取截流措施，利用堤身劈裂防渗帷幕技术提高抗渗能力，需要设置黏土截渗墙才能到达抗渗的目的。如果背水堤防工程堤坡失稳时，可以采取削坡使堤坡坡度达到设计要求，一般堤坡的坡度为1∶3最适合。

如果滑坡滑弧能够与坡顶相连接，就不需要对滑坡进行修理，直接将滑动体挖出，开挖时每0.2m的尺寸逐步开挖，使滑动体区域呈现锯齿状，每次到达滑动体1/2以上时采取回填土的方式加强边坡的强度以及稳定性。之后重新构建工程坡度，使其符合设计要求。如果是因堤脚挖塘使边坡发生失稳现象时，必须采用透水性好的砂石进行回填土工作，覆盖范围必须超过5m，这样才能有效的提升堤防工程堤坡的稳定性。

4 结语

土筑堤坝结构简单易于施工，项目的花费低，是堤防工程的首选结构。这种堤坝基部的材料是细沙，整个堤坝的稳定性差，而且如果长时间发洪水会影响着工程的稳定性，因此必须加强土筑堤坝的稳定性，让堤防工程安全运行，保障其功能正常发挥。综上所述，要对堤防工程边坡失稳的类型进行分类，确定正确的类型,针对其原因找到相应的解决办法。边坡失稳的加固措施有很多种类，必须根据工程的实际状况进行选择，之后还要采取坡面防护工作，降低堤防工程边坡出现失稳现象的几率，增加整个工程的稳定性。