高边坡填筑平台滑坡机理分析及处理措施研究

屈学平 王桂生 常 星 韩福涛

（中水淮河规划设计研究有限公司 合肥 230000）

1 前言

姜唐湖退水闸位于姜唐湖蓄（行）洪区末端，其设计行洪规模为2400.0m3/s，退水闸共16孔，每孔净宽10.0m，采用钢筋混凝土开敞式结构，灌注桩基础。管理平台位于姜唐湖退水闸右岸，原地面高程18.5～19.5m左右，原设计方案为平台顶高程28.2m，填筑高度8.7～9.7m，在新填筑的23m高程处设2m宽戗台一道，戗台以上设计边坡为1∶2.5，其下为1∶3.0，2005年填筑完成，随后该平台淮河侧坡面出现裂缝，并及时采取了削坡处理措施，将23.0m戗台以上边坡放缓至1∶3.5。至2006年上半年，边坡变形仍未稳定，随即进行了地质勘探、设计分析等工作，确定平台边坡采用局部换土和加高压重平台至22.5m高程的治理措施，2007年5月上旬完成土方换填，6月中旬完成护坡工作。2007年主汛期过后，原位置又出现裂缝，后经地质补充取样进行试验，分析论证裂缝成因及其危害性，确定了填塘、加宽平台和加强观测等处理措施，有效保证了该软弱地层边坡的稳定。

2 滑坡体地质条件分析

2.1 地形地貌

勘察场地位于淮河左岸超河漫滩一级阶地唐跺湖蓄洪区尾部冯家行，属中朝准地台华北平原区南缘，临近颍河入淮口，地势较为平坦，地面标高18.0～20.0m，堤防标高28.2m，微地貌简单，仅ZK03孔以南为2003年唐垛湖行洪时留下的深坑（底高程约为5.0m左右）以及ZK08、ZK11以南分布有最深处约3.8m的取土坑，面积较大。

2.2 地质构造与地震

工程场地位于中朝准地台之华北坳陷南缘处于新华夏系第二沉降带与秦岭纬向构造带的复合部位。近代地震多发生在郯庐断裂带西，阜阳附近曾发生过4.0级地震，场地周围虽有多次发震，但一般震级小于2.6级。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g（50年超越概率10%，相应地震基本裂度为VI度）。

2.3 地层土性条件

工程区为颍河入淮口的淮河左堤（唐垛湖蓄洪区防洪堤）上，对岸为寿县正阳关。自晚第三纪以来沉积了以河湖相为主的砂、泥质沉积物，第四纪仍以沉降为主，连续沉积了以河湖相为主的粘性土、砂性土，属于华北地层区。地表广泛分布有晚更新统（Q3）冲积地层（以下叙述的⑤层土层属于这种冲积地层），组成了河间平原堆积区。全新统（Q4）冲淤积地层（以下叙述的①～④层土层属于这种冲淤积地层）分布于河流两侧及河湖洼地，组成泛滥堆积区，包括河漫滩及超河漫滩；同时颍河又是黄河南泛入侵淮河通道，在河漫滩、河间平原与河湖洼地表层留下了近代沉积的黄泛土。

2.4 滑动带土体抗剪强度确定

为了确定可能存在的滑动带土体的抗剪强度值，勘探工作中采用静力触探、十字板剪切、室内反复慢剪等多种测试手段取得其抗剪强度指标，结果见表1，从该表中可以明显看出滑动带土体软弱、强度低、抗滑移能力差。

表1 滑动土体抗剪强度值表

表2 地基土承载力[R]、压缩模量Es、抗剪强度C、Φ等指标推荐值表

表3 边坡抗滑稳定计算成果表

从表1可以看出，土体反复慢剪残余强度与直剪强度相比较，有很大的降低。当采用“反复慢剪残余值”进行边坡稳定核算时，其边坡稳定系数Ks要比采用“快剪”指标计算得到的Ks值低得多。另外，从该表中还可以看出，重塑土的抗剪强度要比原状土的高，这也是膨胀土一个特性，也就是膨胀土经过完全结构破坏后再压实，其强度明显提高。

3 裂缝成因分析

据滑坡体土工室内外试验，场地各土层允许承载力[R]、压缩模量Es，饱和快剪指标C、Φ，渗透系数K、推测滑动带反复慢剪指标的建议值见表2。

2007年8月15日出现的裂缝是在特定条件下产生的，降雨期间由于雨水入渗，边坡地下水位升高，当河水位突然回落时，土体中渗透力再加上土体本身受水浸泡强度降低及土体膨胀性等综合因素导致了裂缝的出现，若不及时采取处理措施，以后仍有可能再次出现裂缝，甚至产生滑坡。该工程的边坡已进行了局部换填非膨胀土和加高压重平台，至于平台顶部局部又出现的裂缝问题存在两方面原因：一是填土及其下卧层土体抗剪强度偏低，阻滑平台沉降，造成潜在滑坡趋势所致；二是原来的滑坡体可能尚未稳定。对于后者原因尚待进一步观测、分析。

4 处理方案

4.1 处理措施

针对滑坡原因分析，对滑坡体采取了四项基本措施：（1）对平台淮河侧深塘通过比选填土或抛石固脚和加大阻滑平台等措施，择优选择处理方案，（2）根据稳定计算成果，加高加宽阻滑平台并提高填筑质量，（3）对平台顶面表层建议采取防渗排水措施，防止干湿循环导致的土体强度降低，（4）在处理方案实施前，进一步加强观测。

4.2 稳定计算

该工程选取断面作为计算对象，计算方法采用瑞典圆弧法，施工完建期、水位骤降期采用总应力法，正常运用期采用有效强度法，边坡稳定计算成果见表3。该枢纽工程主要建筑物等级为2级，其堤防等次要建筑物等级为3级，根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）提出的土堤允许抗滑稳定安全系数正常运用条件下为1.20，非常条件运用条件下为1.10。

计算结果为地质报告中原状土反复快剪指标计算，由稳定计算成果可以看出，各工况均无整体滑坡趋势。

5 结语

该工程滑坡处理过程中，原设计管理平台位于冲坑边缘，但是施工完成的管理平台正好坐落在冲坑上，因此认为裂缝产生的原因与冲坑关系较大。由此，结合管理平台边坡稳定计算成果，采用了填塘、加高加宽阻滑平台、加强平台顶面防渗排水措施，以及加强观测等综合措施。截至目前，管理平台边坡运行正常，各项监测数据良好■