堤后新开挖河道对堤防稳定的影响研究

胡晓东

摘 要：结合某堤防工程实例，本文简要介绍提升堤防稳定性的重要价值，分析了影响堤防稳定性的因素，提出施工建议，减小堤后新开挖河道施工对周围产生的扰动，防止堤后新开挖河道出现滑坡现象，提高堤防的安全性与可靠性。

关键词：堤后新开挖河道;堤防工程;堤防稳定

中图分类号：TV871 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2020）17-0079-03

Study on the Influence of Newly Excavated River Channel behind Dike on the Stability of Dike

HU Xiaodong

（Henan Water Conservancy Survey， Design and Research Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Combined with an example of a dike project， this paper briefly introduced the important value of improving the stability of the dike， analyzed the factors that affected the stability of the dike， and proposed construction suggestions. The purpose is to reduce the disturbance to the surroundings of the newly excavated river channel construction after the embankment， prevent the landslide phenomenon of the newly excavated river channel behind the embankment， and improve the safety and reliability of the embankment.

Keywords： newly excavated river behind the embankment;embankment engineering;embankment stability

在堤防工程堤后新開挖河道的过程中，为了保证堤防的稳定性，施工单位要提前做好施工测量工作，保证河道开挖的合理性与规范性。结合河道开挖特点得知，开挖施工方式主要分为两种，分别是选择导流渠一侧进行开挖与导流渠两侧同时开挖。为了减小堤后新开挖河道对堤防产生的不利影响，本文重点探讨堤后新开挖河道注意事项。

1 提升堤防稳定性的重要价值

如果堤防岸坡出现失稳现象，会严重影响堤防工程各项功能的正常发挥。堤防工程建设期间，堤防岸坡失稳现象较为常见，堤防岸坡的破坏形式主要分为三种，分别是坍塌、崩塌与滑坡[1]。影响堤防工程稳定的因素比较多，内部因素主要是地质条件、地形地貌，外部影响因素为气候条件与工艺因素等。

城市化进程的快速推进，给水源系统的稳定运行带来较大影响，一些河道被填埋和占用，要求相关部门合理规划水系。在水系规划过程中，相关人员计划在外部河堤防后部开挖新河道，以新河道为湿地，或者作为排涝河道。此种方式虽然可以满足城市水系运行需求，但是对河道堤防的稳定性产生较大影响。为了提升堤防工程的稳定性，在堤后开挖河道过程中，设计人员要结合堤防工程所在区域的地质条件，加强稳定性分析，减小堤后河道开挖对堤防工程产生的负面影响[2]。

2 案例概况

本文主要以某堤防工程为例，该堤防工程是城市防洪圈的核心组成部分，防洪标准为20年一遇，堤防等级是4级，堤防全长是6.8 m，顶部宽度是5.5 m，设计高程是10.5 m，迎水坡的坡比是1.0∶2.6，背水坡的坡比是1.0∶2.4。结合规划要求得知，在道路的北侧新开河道，以此为泵站的进水渠。新开河道的河底高程为1.5～2.1 m，长度为790 m。

3 堤防稳定性分析与施工建议

3.1 合理选择河道开挖方案

结合该堤防工程的特点得知，堤后新开挖河道施工方案主要分为6种。一是在距离既有堤防工程堤脚5.0 m位置开挖施工，河道的底部高程为1.62 m，坡度比为1.0∶2.6;二是在距离既有堤防工程堤脚15.0 m位置开挖施工，河道的底部高程为1.62 m，坡度比为1.0∶2.6;三是在距离既有堤防工程堤脚25.0 m位置开挖施工，河道的底部高程为1.62 m，坡度比为1.0∶2.6;四是在距离既有堤防工程堤脚25.0 m位置开挖施工，河道的底部高程为1.62 m，坡度比为1.0∶2.6;五是在距离既有堤防工程堤脚15.0 m位置开挖施工，河道的底部高程为1.2 m，坡度比为1.0∶2.6;六是在距离既有堤防工程堤脚15.0 m位置开挖施工，河道的底部高程为1.2 m，坡度比为1.0∶2.6。

通过对堤防工程进行稳定性计算，岸坡的稳定安全系数分别是1.547、1.325、1.547、1.025、1.654、1.224。

3.2 堤防稳定性分析

堤防抗滑稳定性计算环节运用简化毕肖普法，假设滑动面是圆滑的，准确计算土条作用力，同时运用力矩平衡理念，合理确定堤防坡安全系数。结合大量的工程实践得知，应用简化毕肖普法进行堤防边坡稳定性计算，计算结果较为精确[3]。相关人员运用有效应力法，计算堤防工程稳定渗流期。

在新挖河道距离堤防脚较近位置，堤防的稳定安全性比较差。该工程的临街距离是25.0 m，在临界距离之内，如果新挖河道距离堤防脚比较近，对堤防工程的稳定性影响最大，同时堤防工程的稳定安全系数和距离呈线性联系。伴随新挖河道开挖距离的不断增大，堤防工程的稳定安全系数保持不变，最终趋于稳定。

在与堤防脚距离25.0 m处，堤防工程的滑动面保持不变，其抗滑稳定系数不变，安全系数不变。由于堤后开挖河道距离堤防工程较远，对堤防工程排水有利，滑动面土压逐渐降低，能够提升堤防工程的稳定性。如果新开挖河道和堤防工程脚距离逐渐减小，滑动面逐渐向深部发展，圆弧滑动面到达河底，使得堤防工程的抗滑稳定系数逐渐减小[4]。

此外，新开挖河道的深度对堤防工程稳定系数也会产生一定影响。新开挖河道开挖深度不断增大，每增加10.0%，堤防工程的抗滑稳定系数会减少0.6%，同时，堤防工程的滑动面保持不变。新开挖河道深度逐渐增加，减载量逐渐增加，堤防下游水稳逐渐下降，上、下游水位差增加，堤防的渗透压力增大，使得堤防稳定安全系数不断减小。

在堤防工程中，背水坡堤脚长时间处于水面下，在地下水的浸泡下，土体抗剪强度逐渐减弱，堤防脚部受河水冲刷作用，特别是汛期排涝时期，河道水流量明显增加，水流的流速快速增大，会对既有堤防坡形产生较大冲刷，严重的还会引发坍塌事故，降低河道堤防工程的安全性。

3.3 建议

第一，新开挖河道和原有堤防工程的堤脚位置存在临界距离，临界距离之外，堤防工程的稳定系数不会出现明显变化，和没有开挖部位的河道堤防工程安全系数相同。临界范围之内，新开挖河道和堤防工程脚部距离对堤防工程稳定性的影响比较大，安全系数逐渐降低，最大降低43.0%左右，同时，堤防工程的滑动面也会出现失稳现象[5]。

第二，由于新开挖河道的深度对堤防工程安全稳定系数影响较大，堤防工程每开挖加深10.0%，堤防工程的抗滑稳定系数会减少0.6%，但是，堤防工程滑动面位置不会出现明显变化[6]。

第三，堤防工程后部开挖河道对堤防工程稳定性影响重点表现为：新开挖河道施工会影响堤防下游水位，使得上、下游水位差不断增大，堤防渗透压力逐渐提升，其抗滑力减小，堤防工程稳定系数下降[7]。堤防工程后部开挖新河道，使得堤防工程边坡滑体抗滑能力下降，堤防稳定系数减小。

第四，堤后新开挖河道施工环节，施工单位要结合导流渠流向和堤防工程稳定性，优化河道开挖方式。河道开挖后，施工人员要及时将土体回填到导流渠中，保证堤防工程导流渠的施工高度与设计高度相同[8]。

堤后新开挖河道施工结束后，施工单位要运用堤防加固技术，对原有堤防工程进行加固处理，将堤防工程表面进行彻底清理，然后进行松土作业，重点是进行坡面松土，合理控制回填土含水率，土料覆盖平整后方可进行碾压，为后续施工提供更多便利。

3.4 施工材料控制

河道堤防施工流程较多，需要使用大量材料，施工单位要充分认识到施工材料对堤后新开挖河道的影响，保持高度重视，确保河道开挖的安全进行。例如，在应用辅料时，对辅料哑光面实施抛光处理，能够提升辅料质量，保证辅料内部含水量得到良好控制。碾压施工环节要科学控制碾压厚度，为后续施工提供更多的便利。

此外，填筑对河道堤防整体施工质量影响特别大。为了提升堤防结构安全性，施工人员要选择新型施工技术。施工人员要具备较好的施工素养，掌握丰富的施工经验，能够熟练施工。同时，施工人员要具备较强的责任意识，结合河道堤防施工中存在的问题，加大施工质量控制力度。河道堤防填筑施工属于工程核心环节，施工单位要予以重视。

河道堤防填筑环节，施工人员要对堤防基础进行彻底清理。如果堤防基础清理不彻底，会严重影响堤防质量，降低河道稳定性。在清理河道堤防基础的过程中，工程管理人员要对施工流程进行严格监督与管理，根据河道堤防基础清理范围，制定有效的监管制度，不断提升河道堤防施工质量。

3.5 预防河道滑坡的有效措施

为了避免堤后新开挖河道出现滑坡，施工人员要合理确定坡比，经过试验与计算后，适当增加施工平台的宽度，与放缓坡相比，增加平台宽度，可以更好地提高河道边坡稳定性。同时，施工人员可以设置抗滑桩，未开挖路段采取放缓坡比的方式，局部开挖坡面位置利用木桩与抛石进行加固处理，保证岸坡抗滑稳定性得到全面提升。

采取上述措施后，堤后新开挖河道仍然出现滑坡，施工单位要结合该地区水文地质条件和堤后新开挖河道施工技术进行全面分析，快速找到滑坡产生的具体原因，如施工扰动、降雨过于频繁、地下水位过高等。通过对该地区的水文地质条件进行考察，制定科学的加固方案，堤后新开挖河道左侧设置4 m长的木桩，呈梅花形布置，局部坡面与坡脚位置设置抛石，起到良好固定作用。

堤后新开挖河道施工环节，施工人员要全面考虑施工段和周围地区的地质条件，改进原有施工方案，提升施工方案的可行性。施工人员还要科学控制各项施工顺序，尽可能选择扰动比较小的施工技术，避免出现人力与物力损失。堤后新开挖河道施工期间，监测人员要对河道边坡变形进行密切监测，做好日常巡查工作，一旦发现土体出现变形，要及时暂停施工，找到土体变形原因，并采取积极的处理措施，防止事故进一步的发展。在堤后新开挖河道工程中，岸边加固施工处理参数如表1所示。

3.6 河道边坡修整要点

首先，在边坡修整过程中，可采用挖掘机进行施工，施工人员要合理选择钢板结构物，其宽度不宜小于2 cm，能够稳定地设置在挖掘机铲齿中。削坡环节，施工人员要结合边坡设计高度，准确调整挂线，挂线之间的距离不宜超过15 cm，堤后新开挖河道边坡修整后，经过监管部门审核并达标，方可进行后续环节的施工。

其次，加强堤后新开挖河道边坡质量控制。利用挖掘机处理堤后新开挖河道边坡，要求施工人员对河道堤防内部与外部平台进行综合处理，提升边坡处理精度。施工人员要结合堤后新开挖河道施工标准要求，有针对性地进行挂线施工。堤后新开挖河道坡面修整结束后，可在坝身种植绿色植被，提升河道美观性。

最后，做好边坡养护工作。结合堤后新开挖河道边坡特点得知，种植适量的绿色植物，能够起到良好的养护效果。针对栽种时间在一年之内的植物，要适当加大养护力度。

4 结语

堤后新开挖河道施工期间，施工单位要認真按照设计方案进行施工，合理选择开挖方案，通过开展堤防稳定性计算，准确地确定新开挖河道具体位置和开挖深度。如果河道开挖深度过大，要采取有效的保护措施，提升堤防工程的稳定性与安全性。堤防工程堤后新开挖河道施工完毕后，施工人员要采取合理的护坡措施，减小河流对边坡的冲刷，防止边坡坍塌。在此堤防工程中，在距离堤防工程25.0 m位置进行堤后新开挖河道施工，取得良好的施工效果，因此能够为类似项目提供参考与借鉴。

参考文献：

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[2]何巍.大清河北支水工砖护坡设计及堤防稳定计算探讨[J].黑龙江水利科技，2019（10）：73-75.

[3]王小兵，夏晓舟，章青.基于正交试验和神经网络的堤防边坡抗滑稳定可靠度研究[J].长江科学院院报，2019（10）：89-93.

[4]郑峥.基于AutoBank的巢湖环湖防洪治理工程堤防渗流稳定分析[J].工程与建设，2019（4）：495-496.

[5]管守娟.基于公众参与的水利项目社会稳定风险评估：以S堤防除险加固工程为例[J].经济研究导刊，2018（6）：179-183.

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[8]都苏雨，赖家业.城市建成区河道综合整治的生态修复与景观设计：以深圳市宝安区铁岗水库排洪河为例[J].现代园艺，2020（4）：96-97.