浅谈堤防破坏机理及处理办法

王傲霜

河道堤防是我国防洪工程体系的重要组成部分。在长江、黄河、淮河等七大江河的中下游地区，堤防是防御洪水的最后屏障。但是目前不少堤防还存在较多问题：一是堤基条件差，堤防傍河而建，堤线选择条件受到河势条件制约，基础大多为沙土基，大部分堤防未作基础处理；二是堤身建筑条件差，不少堤防是在原民堤的基础上，经历年逐渐加高培厚而成，堤防质量无法保障；三是堤后坑塘多，堤后覆盖薄弱。因此，当遭遇洪水时堤防难免会发生管涌、滑坡、崩岸和漫溢等险情。笔者根据多年工作经验，对上述堤防破坏的机理进行简单剖析，并对平时工作中查堤遇险时的几种应急处理方法进行简要总结。

一、堤防的破坏形式

由于河道堤防本身的结构特点及工作效用，其发生破坏的形式并不多，其中最常见的有以下几种：

1.管涌

管涌发生时，水面出现翻花，随着上游水位升高，持续时间延长，险情不断恶化，大量涌水翻沙，使堤防地基土壤骨架破坏，孔道扩大，基土被淘空，严重时会引起决堤。

2.流土

这种破坏形式在粘性土和无粘性土中均可以发生。粘性土发生流土破坏的外观表现为：土体隆起、鼓胀、浮动、断裂等。无粘性土发生流土破坏的外观表现是：泉眼（群）、砂沸、土体翻滚最终被渗透托起等。

3.接触冲刷

接触冲刷常开始发生在填土与建筑物接触部位。先是接触部位颗粒从渗流出口被带出，进而形成渗流通道,引起堤防溃决。一般认为接触冲刷在砂砾石层与粘土层的交界面处最易发生。在目前的河道堤防中有很多涵闸、小型水闸、电灌站等，此类穿堤建筑物大多年限较长，维管失控，建筑物两侧堤防质量也无法达到要求，在平时的工作检查中，建筑物两侧堤防的安全往往容易被忽视，因此常造成堤防和建筑物之间损毁的连锁反应。

4.漫溢溃堤

河道堤防基本全部由土坝组成，部分穿堤建筑物两侧有砌石或混凝土护坡，但是高水头差直接影响着土坝的安全与稳定，上述几种破坏大多是在高水头差的影响下产生的土质渗透破坏。对于高出坝顶高程的水位，土质堤防几乎没有防御力，破坏的现象及原因也显而易见。

二、堤防破坏机理浅析

一般来讲，堤防堤基的表土层极少是砂砾层，因此，堤基的渗透破坏一般均为土力学中的流土破坏。产生的原因是，随着汛期水位的升高，背水侧堤基的渗透出逸比降增大，一旦超过堤基的抗渗临界比降就会产生渗透破坏。在背水侧地下水位（或水头）较高的情况下，持续高水位时堤坡必然会出现渗水。

1.管涌

堤防背水坡及堤脚附近出现横贯堤身的流水孔洞称为漏水洞。由于漏水洞中的集中水流对土体的冲刷力很强，因此对堤防的危害性极大，这也就是俗称的管涌，其土力学定义为：坝身或坝基内的土壤颗粒被渗流带走的现象。发生的原因可概括为：

（1）堤身质量差，土料含砂量高，有机质多；（2）有生物洞穴或其他易腐烂的物料；（3）其他隐患，如旧涵洞、坑窖、棺木等。即使漏洞没有贯穿堤身，也将大大缩短渗径，从而加大了出口渗透比降，增加了渗透破坏的可能性，同时漏洞中的集中水流还将造成对土体的水流冲刷，使漏洞长度加长，直径变大，最终贯穿堤身，导致堤防溃决。因此，对堤身漏洞隐患必须进行除险加固。

2.流土

在实际工作中多将堤防本身土质流失的现象统称为流土，其实应该归纳为堤坡冲刷。堤坡冲刷是由背水堤坡渗水所致。一种是堤坡的出逸比降大于允许比降而产生的渗透破坏，也就是土力学定义下的流土现象；另一种是渗水集中后造成对坡面的水流冲刷。

这种破坏的原因是渗流逸出点过高，主要原因为：堤身断面宽度不够，堤坡偏陡；堤身尤其是后加高的堤身透水性强，或填筑层面明显，导致堤身的水平向渗透系数偏大；新老堤身、堤段施工接头处存在薄弱结合面。如清基不彻底或根本未清基，堤段结合部压实不密等；雨水灌入堤身裂缝；堤身存在其他隐患，如洞穴、冻土块等。

3.堤身接触冲刷

当堤身发生集中渗流且冲刷力大于土体的抗渗强度时，在集中渗流处就会产生接触冲刷破坏。

造成堤身集中渗流的主要原因有：穿堤建筑物与堤身间出现裂缝；新老堤身结合面未清基或清基不彻底；堤防分段建设的结合部填筑密度低等。由于接触冲刷的发展速度往往较快，因此对堤防的威胁很大。

三、堤防渗透破坏除险方案

堤防除险加固的实践表明，渗透破坏是堤防工程中最普遍且难以治愈的隐患，选择有效、合理、经济的除险加固方案是一项技术性很强的工作，是堤防渗透破坏除险加固工作中的关键环节。

渗透破坏的除险加固应从两方面入手：一方面是提高堤身和堤基本身抵抗渗透破坏的能力；另一方面是降低渗流的破坏能力，即降低渗流出口比降和堤身的浸润线，这方面应遵循“前堵后排、反滤料保护渗流出口”的渗流控制原则，并根据工程地质条件、出险情况和堤防的重要程度选择合理的渗流控制措施。

“前堵”就是在临水侧采取防（截）渗措施，“后排”即在背水侧采取导渗和排水减压措施。

1.堤身渗透破坏除险方案的选择

（1）渗水除险方案的选择

对威胁背水坡抗滑稳定的严重有害渗水，可采用填筑压实法、机械吹填法或放淤固堤法加宽培厚堤身或做透水后戗，也可以在临水坡外侧或增建防渗斜墙，或采用劈裂灌浆、锥探灌浆、垂直铺塑等做垂直防渗。

对不至于威胁堤坡抗滑稳定，但可能产生堤坡冲刷、流土破坏的渗水，可采用贴坡反滤、透水后戗的方法进行除险。如2007年淮河流域大水时，荆山湖行洪堤老鹰嘴段有300m堤身渗水严重危及堤防安全，当时采取的除险方法就是在堤后做反滤措施，保证了堤防安全度汛。

（2）漏洞和跌窝除险方案的选择

堤身漏洞和跌窝往往由生物洞穴产生，汛前较难发现，但这种险情在汛期往往发展很快，加之堤身断面有限，对堤身的危害很大，汛期抢险困难，容易酿成溃口。为防患于未然，汛前应首先对漏洞和跌窝隐患进行巡视、探查。对洞穴应采取开挖回填的方法进行除险，如果开挖回填困难可以采取充填灌浆的办法进行处理。

（3）集中渗流除险方案的选择

对堤身与穿堤建筑物基础接触面的集中渗流，可采用高喷或静压注浆在临水侧做垂直防渗，也可以在接触面采用静压注浆的办法进行处理，必要时在背水侧做反滤保护。对堤身与穿堤建筑物侧墙间的集中渗流，可以采用接触面静压注浆的方法进行处理。2007年7月尹家沟隔堤新桥闸就出现过建筑物侧墙与堤防结合处集中渗水现象，当时就采取上游堵漏下游做反滤的措施。汛后对该闸进行了拆除重建。

对新老堤身结合的水平层面产生的集中渗流，可采用临水侧开挖回填封堵或接触面充填灌浆的方法进行处理。

对堤防分段建设的结合部产生的集中渗流，可采用临水坡截渗或结合部挤密灌浆的方法进行处理，必要时在背水坡采取反滤保护措施。

2.堤基渗透破坏除险方案的选择

防汛抢险的实践表明，堤基管涌大部分发生在坑塘等薄弱环节，因此，应首先考虑填塘措施进行除险。堤基渗透破坏除险方案的选择主要根据地基的工程地质情况确定：

（1）双层或多层地基

这种地基在堤防工程中非常普遍，渗透破坏险情多且治愈困难。

对由于临水侧铺盖、背水侧表土层或压渗盖重缺陷造成的险情，应首先采取回填的方法恢复铺盖和表土层的完整性。临水侧铺盖回填的范围为铺盖的有效长度范围以内，背水侧表土层或盖重的回填范围应根据险情和地形地质条件、渗流计算以及堤防的重要程度等确定，可在距堤脚50～100m之间选择。临水侧用粘性土材料，背水侧用渗透系数比原土层大的材料进行回填，但应满足反滤要求。

对背水侧地基覆盖层较薄且透水层较深的情况，可以采用压实填筑法或吹填法增加盖重，也可采用在背水堤脚外适当位置设置减压沟或减压井的方法。同时也可以考虑盖重和排水减压沟井联合使用的形式，以达到根治地基渗透破坏的目的。

对覆盖层较厚且下卧强透水层较深的地基，宜采用盖重措施进行处理，盖重宜采用比覆盖层渗透系数大的透水材料。也可以在背水堤脚外适当位置设置减压井，达到减小扬压力和除险的目的。

对地基下卧透水层不深、隔水层较浅的情况，应首先考虑采用垂直封闭式防渗措施。也可以采用盖重或盖重结合减压沟井的方法。

（2）透水地基

浅层透水地基宜采用封闭式垂直防渗措施进行处理，并与堤身防渗体连成统一的防渗体系。

相对不透水层埋藏较深、透水层较厚时，可以采用背水侧压渗盖重进行处理。当临水侧有稳定滩地时，也可以采用临水侧铺盖进行防渗处理。

四、结语

实际工作中，堤防破坏的除险多体现紧迫性，因此各种方案的合理利用必须建立在对险情有效分析的基础上。采取合适的处理方法能赢得堤防抢险的宝贵时间，迅速消除隐患，从而保证堤防两岸的安全■