堤防工程安全评价技术探讨

（安徽省 水利部淮河水利委员会水利科学研究院，233000，蚌埠）

我国堤防工程堤线长，保护范围广，堤防沿线地区自然环境、社会经济条件等存在差异。有资料统计，截至2006年我国已修建的江河湖海堤防总长度达到28万km。堤防工程在水利工程中举足轻重，堤防工程安全事关大局，因此开展堤防工程安全评价工作势在必行。

《堤防工程安全评价导则》（SL/Z679）（以下简称《导则》）作为水利行业的一部指导性技术文件于2015年4月21日实施。该《导则》的发布极大地推动标准化堤防工程安全评价工作。《导则》发布实施后，关于堤防工程的水利行业标准或文件已涵盖地质勘查、设计、施工、验收、技术管理、养护修理、隐患探测、安全评价等。可以说《导则》是堤防工程这一规范体系的又一块重要拼图。

目前，关于堤防安全评价的地方性标准或文件有广东省的《堤防工程安全评价导则》(DB44/T 1095)，浙江省水利厅颁布试行的《浙江省河道堤防安全鉴定管理办法》及《浙江省河道堤防安全评价导则》。

《导则》以技术性内容为主，但目前全国各地开展的关于堤防工程安全评价工作较少，将《导则》应用于具体的堤防工程安全评价工作中会涉及一些技术问题，有必要对堤防工程安全评价工作中各环节的技术要点与关键问题进行讨论。

一、堤防工程安全评价的目的、周期、范围与成果

1.评价目的与周期

《导则》总则给出安全评价工作的目的：为强化堤防安全管理，掌握堤防安全状况，规范堤防安全评价工作，保障堤防安全运行。《导则》认为，堤防工程安全评价工作的出发点并不是为堤防工程的除险加固或汛期防守提供依据。

对于安全鉴定周期，《导则》作为指导性技术文件并未明确给出，条文要求定期评价或对出现较大洪水、发现严重隐患的堤防应及时进行安全评价。广东省《堤防工程安全评价导则》规定堤防工程投入运用后每隔6～12年进行一次全面安全鉴定。《浙江省河道堤防安全鉴定管理办法》规定堤防首次鉴定应在建成后10年内进行，以后每隔8～10年进行一次。

2.评价范围

《导则》的适用范围为3级及以上江、河、湖、海堤防，4、5级堤防可参照执行。《导则》的适用堤防级别与《堤防工程管理设计规范》（SL 171—1996）、《堤防工程地质勘查规程》（SL 188—2005）、《水利水电单元工程施工质量验收评定标准—堤防工程》（SL 634—2012）等规范规程一致，避免安全评价工作中由于规范不一致带来的麻烦。标准的适用范围规定了工作开展空间，体现了标准的严肃性和可操作性。

具体到某一堤防工程安全评价工作，其评价的范围不仅包括堤防本身和堤岸（坡）防护工程，还应包括交叉建筑物的连接段。

3.安全评价工作成果

堤防安全评价可分为现状调查分析、复核计算、综合评价三个阶段。根据堤防安全评价三个阶段的成果，应编制“堤防安全现状调查分析报告”“堤防安全复核计算分析报告”和“堤防安全综合评价报告”。

二、资料搜集是安全评价的基础

堤防工程的基础资料搜集工作是做好安全评价的基础，但由于堤防工程堤线长、地域区域特点明显，开展评价所需的基础资料能直接用的较少。有的堤防历经多次加高培厚，堤防结构形式多样；有的堤防档案资料存放分散于不同地方的相关部门；有的堤防资料繁多而有的堤防几乎没有相关资料。这些情况均为资料搜集工作带来困难。因此，堤防资料搜集工作应明确范围，注意方式方法，突出重点，要有针对性和目的性。

资料搜集是为运行管理评价、工程质量评价和复核计算服务的。以此为出发点，应搜集必要的堤防工程设计、施工和运行管理资料。

安全评价工作的一个着力点应聚焦于堤防工程运行期间涉及堤防安全各方面因素的分析与论证。比如在堤防运行期间暴露的问题，管理单位发现的一些隐患，堤防工程在设计或施工期间的遗留问题等等，这些都是把安全评价工作做好做到实处的关键所在，要证实这些问题，一定要搜集相关资料，为安全评价工作做足准备。再比如经济、社会、水文气象、地形、地质等有变化，这些因素改变可能变更堤防防洪设计标准，这些涉及设计条件变化的资料是必须搜集的。还有堤防运行管理期间积累的一些资料，比如，堤防工程观测监测资料和历年检查记录及大事记，这些是掌握工程安全现状的重要资料。目前存在的问题是，监测资料多集中于施工期的观测，缺少运行期间的观测；或只有观测资料汇编，而对出现问题的原因，比如不均匀沉降，缺少分析。安全评价工作应充分利用这些有限的监测资料。

三、堤防安全现状调查分析

堤防安全现状调查分析是通过搜集查阅资料、查勘现场、工程现状质量检测等工作后，对堤防工程安全现状作出初步评价，并应明确后期安全评价工作的重点及工程复核计算的项目等。

通过搜集的资料，评价工作者应已熟悉工程、设计和施工情况等。在此基础上，进行运行管理评价和工程质量评价。由于堤防工程的特殊性，运行管理在确保堤防工程正常运用、工程安全、充分发挥工程效益等方面显得尤为重要。

1.运行管理评价

堤防工程实行按水系统一管理和行政区划分级管理相结合的管理体制。堤防工程的管理机构和人员编制一般应按照国家有关政策规定予以确定。管理单位的规章制度、人员编制、管养经费及落实情况应规范化。

堤防工程的管理范围和保护范围应满足《堤防工程设计规范》（GB 50286—2013）的要求。堤防工程在保护范围内不得有开挖土方、打井、爆破等危害工程安全的活动。

根据堤防管理单位级别，应按《堤防工程管理设计规范》（SL 171—1996）配置相应数量的测量仪器和设备。综合考虑管理单位级别与管理任务的大小，还应配置必需的车船等交通工具。交通运输能力应满足正常管理和防洪抢险的物资运输与人员交通的需要。堤防管理单位应设置专用通信网，保证快速、可靠、保密地将各种信息传递给防汛指挥中心。

堤防工程管理单位负责组织人员或指定专人，对管理范围和保护范围内的堤防工程进行经常检查、定期检查、不定期检查和特别检查。检查的频次、内容和方法应符合《堤防工程养护修理规程》（SL 595—2013），安全评价应检查其相应的记录资料。

穿（跨）堤建筑物及土石接合部往往是安全隐患处，管理单位应严格按照《堤防工程养护修理规程》（SL 595—2013）进行养护与修理。良好的维护工作是避免事故发生的有效手段。

堤防工程运行期间可能会经历抢修和除险加固等过程，应搜集历史资料，并结合运行期间的实施效果进行评价。连续多年未挡水的堤防，对可能出现的隐患应有一定的风险意识。

运行管理评价应从制度、养护与异常处理三个主要方面出发。

2.工程质量评价

工程质量现状评价应根据质量检测、检查、勘查结果，参照现行的《堤防工程施工规范》（SL 260—2014）、《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准—堤防工程》（SL 634—2012）等规范标准进行综合评定。

堤防工程实体部位质量评价包括堤基、堤身和堤岸（坡）防护。

术前，两组焦虑、强迫、抑郁、恐怖、人际关系、偏执评分比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。手术当日及术后2 d，两组焦虑抑郁评分比较，差异有统计学意义(P<0.05)，其余评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)。术前、手术当日及术后2 d强迫因子得分于均高于阳性分值(2分)，术前偏执因子得分高于阳性分值。见表1。

堤基质量评价应复查堤基处理方法的可靠性与处理效果，比如软弱地基的处理、透水地基的处理、决口处地基处理等。

堤身质量评价应复查堤身横断面尺寸、堤顶高程、堤身填筑压实度等，堤防的防洪标准复核、渗流安全性复核和结构安全性复核是在现状断面尺寸上进行的。对穿（跨）堤建筑物与堤防土石接合部等施工机械难以操作的部位，应复查其密实度。

堤岸（坡）防护工程复查重点包括护脚的稳定性，防渗设施和减压井、排水沟、反滤设施的完整性及有效性。防渗、排水和反滤设施的有效性对堤防渗流安全有相当大的影响。

不同形式的护坡复查的项目不同。砌石护坡应复查平整度、浆砌石勾缝和垫层质量。混凝土护坡复查垫层、沉降缝及止水质量。草皮护坡复查草皮覆盖率、防浪林树木的缺失率等。护坡表面有裂缝、陷坑、滑动等问题的，应查找原因。有些裂缝、陷坑可能会隐蔽于草皮树木中，不易发现，现场巡视检查时应仔细查找，避免遗漏。

若在工程巡查中发现堤身存在明显的不均匀沉降、裂缝、滑动、渗水等现象时，应采用必要的探测手段并结合复核计算查找原因。具体探测方法可参考《堤防隐患探测规程》（SL 436—2008）。

工程质量评价应结合工程质量检测结果与运行中有无影响工程安全的质量问题综合分析。

四、堤防安全复核计算分析

1.防洪标准复核

防洪标准复核应根据堤防工程设计阶段洪水计算的水文资料和运行期延长的水文资料进行设计洪水复核、水面线或水位计算，评价堤防工程现状的防洪能力是否满足现行有关规范要求。防洪标准复核的主要内容是复核设计洪水位及堤顶高程。

一方面，随着堤防工程运行期的延长，水文资料不断增加，原设计的洪水成果可能会发生变化。另一方面，堤防工程堤线长、区域差别大，其保护区的经济社会发展也会影响堤防工程的防洪标准。设计洪（潮）水位复核，应在原设计阶段洪水计算资料的基础上，重点针对有变化的情况。

堤顶高程复核应先根据最新核定的防洪标准确定堤防级别，然后按照《堤防工程设计规范》（GB 50286—2013）或《海堤工程设计规范》（SL 435—2008），由设计洪水位或设计高潮位加堤顶超高确定。堤顶超高计算时应采用最新实测的堤身断面资料。防洪能力复核时，堤顶高程应采用最新实测高程值，当堤顶设置防浪墙时，堤顶高程应算至防浪墙顶面。

防洪标准复核应明确给出原堤防工程设计防洪标准和堤防级别是否需要修改，堤防的实际防洪能力是否满足有关防洪标准和设计标准的要求。

2.渗流安全性复核

渗流安全性复核的目的是复核当前实际的渗流状态和已有的渗流控制措施能否保证堤防工程在设计条件下安全运行。

渗流控制的任务是控制渗流水头（压力及浸润线）、渗流坡降和渗流量在允许范围内。渗流控制设施主要有临水侧防渗铺盖、垂直防渗墙、背水侧盖重、排水沟、减压井等。对于堤防工程而言，由于河床演变冲淤无常，临水侧的防渗铺盖往往不可靠；防渗墙不经济，大多数堤防轴线长，较少采用防渗墙；堤防工程最适宜的防渗措施是在背水侧采用排渗设施。因此，防渗排水减压设施的运行状况是渗流安全性复核的主要内容，也是重点。

堤防工程轴线长，不同堤段的地质情况可能差异较大，勘察阶段时钻孔布设不可能全覆盖。在运行期间暴露出的问题，可能是勘察、设计阶段难以预料的情况。因此在进行安全评价时应重视运行中的异常，判明原因。

预测设计水位下的渗流安全性，也是渗流安全性复核的主要内容之一。设计水位下的渗流安全性复核，可采用计算分析法。计算时有两个问题应注意：一是典型断面的选取，二是计算参数的合理确定。

计算断面应选择最新实测的堤身断面，经历一段时间的运行后，堤防会产生沉降，断面形状相比于原设计断面会发生变化，堤身断面变化对于堤防在某些情况下稳定渗流计算的结果影响显著。渗流计算参数应根据试验检测资料通过观测资料的反演分析确定，有监测资料时，通过反演分析确定的参数可靠性较高，但很难搜集到有效的观测资料。对于不同土类的渗透系数研究较多，文献里可直接查到各种土的渗透系数建议值。

实际堤防工程渗流计算应综合考虑堤身断面、水文地质条件、防渗与排渗体结构和筑堤材料等。堤防工程的排渗减压设施可有效降低浸润线出逸点水头高度和出逸比降，渗流计算前应复核排渗减压设施的有效性，若发生淤积堵塞失效，复核计算时应考虑其不利影响。

江河堤防与水库大坝不同，只有在洪峰持续时间很长时才能大致形成稳定渗流，而实际河水涨落迅速，洪峰过程较短。稳定渗流计算下评价背水侧堤防渗流安全性偏于保守，利于工程安全。

渗流安全性复核分级综合考虑现状的渗流防护措施是否有效，渗流计算的渗透坡降是否满足规范要求，运行期间有无渗流异常等进行评价。

3.结构安全性复核

堤防工程安全性复核应分析现状堤防能够满足设计条件下的结构安全性要求。堤防运行后，断面尺寸、计算力学参数都有可能变化，复核应说明改变后的堤防能否满足设计工况的要求。复核的重点是运行中曾出现或可能出现结构失稳的险工险段。

土堤结构安全性复核应包括堤顶宽度和堤身坡度，临背水侧堤坡稳定性，堤坡堤脚的抗冲性。

堤防的结构安全性复核应该与渗流安全复核计算结果紧密结合。设计水位稳定渗流期的临水侧边坡受到渗流力的作用是偏于安全的，而背水侧边坡在渗流力作用下安全系数降低。洪水回落期，堤身内孔隙水压力来不及消散形成向坡渗流，对临水侧边坡不利。《导则》规定，应分析防渗体、排渗体失效或部分失效对结构安全性的影响。防渗体、排渗体失效会使堤身浸润线抬高，堤身内孔隙水压力增加，对边坡稳定不利。

临背水侧堤坡稳定性，应重点复核出现纵向裂缝的堤段。纵向裂缝的出现往往是发生滑坡的前兆。堤坡稳定性复核应与渗流计算结果相结合，并应考虑防渗排渗设施的有效性。

堤坡堤脚易被冲刷，一是风浪产生的碎波与反射波冲刷，二是沿堤水流的冲刷。河道走向多变，堤防不一定平行河道轴线布置，这将造成河道水流方向与堤防轴线产生一定夹角，加剧了对堤坡、堤脚的冲刷。因此应重点复核河势变化快、风浪较大的宽河段堤防，流速较高、冲蚀性较强的迎流顶冲堤段。

防洪墙结构安全复核重点在墙体强度、变形和稳定。现场检查中发现防洪墙墙体破碎、混凝土碳化严重或钢筋锈蚀严重的现象时，应重点复核该部位墙体的强度。墙体发生明显位移或倾斜，出现裂缝及止水破坏的防洪墙应重点进行墙体变形与稳定复核。

保证堤防安全，首先应固岸护坡。堤岸防护结构安全复核主要针对易受风浪、水流、潮汐作用冲刷破坏的堤防所采取的防护措施是否满足现行规范要求。堤防运行期间，河道可能演变，堤岸冲蚀严重的部位可能易位，在现场检查时应注意观察分析。防护体不完整或塌陷、剥落严重的堤段应重点进行强度复核。防护体出现水平向裂缝或堤脚冲蚀比较严重的堤段，重点复核抗冲稳定性。

五、结 语

河道演变，堤防沉降变形，堤防沿线的自然环境与地区经济变化，都会对堤防工程安全产生影响。

堤防工程安全评价工作仍处于起步阶段，由于堤防工程涉及面广、堤线长，沿线地质情况多变和经济发展的不均衡等因素，堤防工程安全评价工作还有待于深入研究与探讨。

[1]毛昶熙.堤防工程手册[M].北京：中国水利水电出版社,2009.

[2]堤防工程安全评价导则（SL/Z 679—2015）[S].

[3]堤防工程地质勘查规程（SL 188—2005）[S].

[4]堤防工程设计规范(GB 50289—2013)[S].

[5]堤防工程施工规范 （S L260—2014）[S].

[6]水利水电单元工程施工质量验收评定标准—堤防工程(SL 634—2012)[S].

[7]堤防工程管理设计规范(SL 171—1996)[S].

[8]堤防工程养护修理规程(SL 595—2013)[S].

[9]堤防隐患探测规程 （SL 436—2008）[S].

[10]堤防工程安全评价导则(DB44/T 1095—2012)[S].

[11]海堤工程设计规范(SL 435—2008)[S].