防洪堤顶裂缝及边坡滑移的处理及原因分析

李霞春

（靖远县水务局，甘肃 白银 730600）

1 引言

近年来，随着靖远县中小河流防洪治理措施不断得到完善，提高了河道设防、改善了河道现状、恢复强化了河道行洪排污综合能力，有效达到了防洪治理目标。但是各类防洪堤坝工程运行过程中暴露出较多的安全问题，如防洪堤顶裂缝、防洪工程边坡滑移等，成为新时期防洪工程面临的主要问题，严重影响了防洪水利工程、防洪设施的稳固性与安全性。

2 工程概况

冰道沟流域面积274 km2，河流长度27.8 km，平均坡度18.2‰，沟道自西南向东北流经鹰嘴、张滩村、刘川镇、赵家台等地，于三滩镇新田村附近汇入黄河。工程治理长度为2.5 km，治理段为村庄、农田及刘川工业园防护段，防洪标准按20年一遇洪水标准设计。工程左岸新建堤防0.828 km；右岸新建护岸2.057 km、新建下河踏步2座。河堤顶宽度为3.0 m，堤顶设0.5 m宽、0.3 m厚绿滨垫块石压，迎水面采用0.3 m厚生态格网绿滨垫块石护坡，坡比1∶1.5。按照减少水土流失、保护环境及强化河道行洪标准进行施工建设，建设目的是为预防该区域的洪涝灾害，为当地居民营造安全、舒适的生活环境。为使该防洪水利工程安全等级、质量标准符合预期要求，相关人员应针对防洪水利工程中常见的堤顶裂缝、边坡滑移等质量通病优化施工设计，深入分析问题产生的原因，加强质量管理。目前，该防洪水利工程已如期竣工，且整体质量符合工程建设标准。

3 防洪堤顶裂缝的诱因分析

为有效分析防洪堤顶裂缝的产生原因，应结合防洪水利工程的具体行洪现状，分析防洪堤顶部裂缝，判断其主要诱因[1]。2018年8月5日下午，永新、兴隆、双龙等乡镇出现强降雨天气，并引发马尾沟遭遇了近年来最大的山洪灾害，洪峰流量达到163 m3/s。洪水过后该区域的防洪堤顶面板出现严重裂缝、塌方，部分护堤被严重冲毁。突发的强降雨暴洪造成沿马尾沟分布的双永工程主干供水的主管线、配电线路、主干一至四泵站及川口水厂泵房基础设施损毁严重，致使全区域停电、停水，三乡共约3.3万人、1 466.67 hm2土地无法正常饮水、灌溉。相关单位对该防洪工程中塌方、损毁的堤防进行重新修筑，对平缓地段防洪堤顶的多处裂缝，包括浅层裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝进行了有效的裂缝处理。

根据近年来受极端气候影响可能突发的类似灾情情况，相关人员从以下几个方面分析了裂缝诱因：（1）洪水来临后河堤完全被淹没，河床水位骤降，而防洪堤护脚处、防洪堤面板处没有排水装置，在被洪水彻底淹没时，水位骤降无法将积水完全排出，防洪堤顶内部的钢筋混凝土结构会在内外水压力的冲击下出现裂缝问题。（2）对于部分承载力较低的土石结构，洪水淹没后防洪堤会因堤身结构稳定性的改变而使得自身重力增加，从而导致河堤地基脱空，河堤顶的结构因变形而产生开裂现象。（3）由于地域气候干旱，季节河、断流河、旱沙河等水流量不稳定、不确定的河道、沟道、泄洪通道存在淤泥、垃圾及其他影响泄洪的障碍物，没有被清理，造成泄洪通道不畅通。

4 防洪堤边坡滑移的原因

4.1 超挖欠挖问题突出

受多种因素影响，防洪治理工程中部分技术人员专业意识薄弱、技术水平有限，在边坡施工中的操作与实际要求不符，操作边坡开挖机械、完成边坡支护任务时，会出现超挖、欠挖的情况。而防洪堤工程中，超挖或者欠挖都会导致边坡结构设计失衡，从而出现边坡不平、边坡滑移的情况，严重影响了防洪堤工程的整体稳定性。

4.2 边坡设计落实不到位

防洪堤水利工程施工建设中，需要依据设计方案，完成边坡施工作业。但在落实防洪堤边坡设计方案时，一些施工人员仅根据以往的经验开挖边坡、布设支护设施，没有严格遵守边坡设计标准，最终使边坡工程质量与设计目标不符，留下较大的边坡滑移隐患。此外，部分建设方为节约边坡支护、填筑的材料，以及其他的施工成本，在边坡质量验收时忽视对边坡稳固性、安全性能的检验与分析，没有准确地评估边坡实际承载力、抗压能力，从而导致边坡工程安全风险较大，出现滑移、塌陷等问题。

4.3 边坡支护设计不合理

1）不同地质情况适用的支护方法会有一定的差异性，如锚杆支护、深层支护、悬臂挡土桩在不同地质地形条件下，其支护效果会存在明显区别。若相关人员没有结合防洪堤工程的实际需求，科学、合理地设计边坡支护结构，则会导致边坡支护效果不佳，稳定性减弱，继而出现边坡滑移问题。

2）为推进土方开挖进度，部分施工团队会忽视边坡支护施工设计，导致边坡支护施工没有与土层开挖作业同步进行，使防洪堤边坡土层开挖时支护不到位致使后期滑移风险增加。

5 防洪堤顶裂缝及边坡滑移的处理思路

5.1 堤顶裂缝处理

5.1.1 合理选择裂缝处理方法

处理防洪堤顶裂缝时，应结合防洪堤顶的裂缝数据，分析裂缝特征、开裂原因，然后结合实际情况合理选择裂缝处理方法。防洪堤结构中存在脱空情况时，裂缝处理的关键在于控制裂缝增长，确保防洪堤顶混凝土结构的稳定性、完整性，使其对其他防洪堤部件能够起到应有的支撑作用，满足后期防洪工程安全运行要求。不同特征、类型的裂缝应采用不同的处理方式，相关人员可通过灌浆、修补的方式针对性地处理堤顶裂缝。必要时可在防洪堤顶、堤基部位设置止水阀，平衡洪水来临时防洪堤内外的水压，从而预防堤顶裂缝。

充填灌浆是处理防洪堤顶裂缝的主要方式，基本的处理工序包括准备基础材料或设备、钻孔、制作充填浆液、灌入浆液、处理孔隙并检验充填效果。对于普通的防洪堤顶裂缝问题，施工人员可直接采用充填灌浆法在裂缝区域灌入水泥浆液，待水泥凝固后可修补、加固裂缝区域。在此过程中，灌浆的孔隙应保持垂直，自上而下地设置在防洪堤顶面板上，孔隙之间的距离约为2～3 m，灌浆孔深度应与防洪堤混凝土结构的砂浆层深度为准。灌浆期间，相关人员应严格控制灌浆时的压力，压力大小不得超过0.05 MPa。配置灌浆浆液时，应就地取材，选择经济适用的灌浆材料，制作灌浆材料时注意严格控制水泥、水、其他材料的比例。

5.1.2 明确裂缝处理工艺要点

1）浅层裂缝。防洪堤顶的浅层裂缝多采用填充修补的方式进行处理，处理裂缝前期，施工人员可在裂缝槽内使用具有止水性能的材料，然后使用细砂、水泥、聚硫橡胶、环氧树脂配置环氧树脂砂浆，配置比例为28∶12.5∶3∶10。

2）贯穿、深层裂缝。对于深度、长度较大的防洪堤顶裂缝，其处理修复方法为化学灌浆法。相较于其他修复方法，化学灌浆法工艺简单、易操作，具体的操作流程包括确定裂缝位置、清理裂缝基面、钻孔、布设止水材料、清洗裂缝、封缝、灌入泡浆料、修补防洪堤顶槽孔、防水处理，完成上述流程后检查裂缝处理效果，测试裂缝周边堤顶混凝土结构的稳固性，并使用环氧胶泥灌浆处理裂缝表面。在此过程中，施工人员应保障钻孔深度、裂缝深度的一致性，钻孔时注意避开该区域的钢筋结构，同时严格控制灌浆材料比例，见表1。

表1 化学灌浆法的材料配比

5.1.3 优化单向止阀安装设计

为使防洪堤顶裂缝修复后能够稳定、安全运行，还应优化单向止水阀安装设计根据水库运行水位分析防洪时的内外水差，然后将单向止水阀安装在特定位置。使其在内外水压力冲击时，能缓解防洪堤的抗拉强度，避免防洪堤顶因水压出现二次裂缝现象[2]。

5.2 防洪堤边坡滑移处理

防洪堤边坡滑移问题会直接危害防洪工程的安全性能，所以，为降低边坡滑移风险，相关人员应从防洪堤建造期及后期修复入手，全方位地防治防洪堤边坡滑移风险，加固处理边坡区域，使其稳定性符合防洪水利工程质量要求。

5.2.1 重视边坡填筑施工

1）防洪堤身加培过程中，应使用黏性土作为培土料，如含水量适中的粉质黏土、中质壤土。正式开挖时，应提前消除防洪堤边坡、堤身区域的植物根系、腐殖土，清理完毕后通过防晒、洒水等方式处理土料，并将其用于防洪堤身加培施工。为有效预防防洪堤滑移问题，防洪水利工程填塘、加培时应避免使用分散性土，填塘作业优先选用砂性土。

2）防洪堤填筑作业时，施工人员需要合理控制填筑高程点，同时注意保护周围的填筑平面，避免因碰撞而导致填筑区域滑移、下沉。筑造防洪堤时，填塘所用的土料需要逐层的平铺在特定区域，各层土料厚度应控制在50 cm以内，具体的铺平方向应从防洪堤基由外向内的进行铺筑。需要注意的是，为避免防洪堤后期出现位移、滑坡情况，还应在填筑作业中控制填筑速度，尤其是软基地段以及堤身压力作用于填塘处的位置。

5.2.2 加固处理滑移边坡

加固处理滑移边坡、防治防洪堤边坡滑移的本质是避免堤身渗流、防洪堤边坡位移，所以，需要在发现滑移问题后加固处理边坡区域。施工人员应使用黏土墙增强防洪堤的抗渗能力，从而增加边坡稳固性。对于已经出现边坡滑移、渗流的区域，应及时修理防洪堤坡度，坡度应根据防洪工程建设要求控制在1∶3范围内。

在此期间，若防洪堤边坡滑移已经延伸至坡顶，则需通过挖出滑动体的方式重新加固边坡。挖除滑动体的过程中，施工人员应采用逐级挖掘的方式，每隔0.2 m对滑动体进行挖掘。然后在各级滑动体挖除完毕后，通过回填的方式重新调整边坡坡度，增强边坡区域的稳固性。对于防洪堤堤脚处的边坡滑移问题，为增强边坡稳定性，应将回填土料完整地覆盖在滑移区域的6 m范围内，所用的回填材料应为具有较强透水性的砂石。之后，施工人员可结合防洪堤边坡滑移的分布情况，逐一通过挖除滑动体、替换或回填填筑材料等方式加固处理防洪堤的边坡区域，促进防洪堤边坡工程功能的恢复，使其稳固性符合防洪工程安全运行的基本要求。

6 结语

综上所述，中小河流防洪治理工程是水利设施建设中的重要组成部分，其安全性能关系着工程的安全运行及流域内居民的切身利益。为保障防洪工程建设质量，针对性地解决防洪堤边坡滑移、堤顶裂缝问题，应及时通过边坡加固、裂缝修补工艺及优化防洪堤结构设计，增强其稳固性，保障国家财产和人民生命安全，保护流域内环境，减少水土流失，为提高防洪水利工程建设水平奠定基础。