堤防流土破坏形式及险情处置研究

冯伯海

（佛冈县水利工程质量监督站，广东 清远 511500）

随着城市化的不断加速，河道被围垦造地，导致河道的宽度变窄，水流受限，易引发水流淤积。堤防的流土破坏也日益突出。堤防流土破坏形式主要包括冲刷、滑动、管涌等。针对堤防流土破坏险情的处置，需要综合考虑工程技术手段、监测预警系统以及应急处置措施等方面的因素。科学合理的处置方法和措施，可以有效减轻破坏造成的损失。同时，在堤防设计和建设中，也要考虑流土破坏形式的风险，采取相应的防护措施，以提高堤防的抗破坏能力。

1 堤防流土破坏形式及其成因分析

堤防是水利工程中的关键部分，主要用于防止洪水灾害以及保护周边地区的安全，但是堤防会面临流土破坏的威胁，导致严重的险情。因此，需要研究堤防流土破坏形式，根据破坏形式采用相应的处置方法，确保堤防破坏能够得到有效处理，从而保障防洪工程的稳定性、有效性以及周边地区的安全。结合相关实践经验来看，堤防流土破坏形式主要包括以下方面。

1.1 冲刷破坏

冲刷破坏是指在水流的冲刷作用下，堤防上的土壤颗粒被冲刷走，从而形成空洞，导致堤防的稳定性下降。冲刷破坏可以分为两种形式：一是侧向冲刷，即水流从堤防的侧面冲刷土壤，导致堤防的侧面发生坍塌；二是底部冲刷，即水流从堤防底部冲刷土壤，导致底部土壤被冲刷走，形成空洞。

冲刷破坏的成因是多方面的，主要包括：（1）水流动力作用强烈。当水流流速较快、水位较高时，水流对堤防的冲刷作用会更加强烈，容易将堤防上的土壤冲刷走。（2）土壤性质影响。堤防上的土壤性质不同，其抗冲刷能力也不同。一些容易被冲刷的松软土壤，容易被水流冲刷，从而形成空洞。（3）坡度影响。堤防的坡度也会影响冲刷的情况。坡度较陡的堤防，水流的冲刷作用更容易集中在一点，从而加剧了冲刷破坏[1]。（4）水流方向。水流的方向也会影响冲刷破坏的形式。当水流垂直于堤防时，容易引发侧向冲刷破坏；当水流平行于堤防时，容易引发底部冲刷破坏。（5）自然因素。自然因素如降雨、洪水等会导致水流强度增大，加剧了堤防的冲刷破坏。

1.2 滑动破坏

滑动破坏是指在堤防的土体内部，由于不稳定的内部力学平衡状态，导致土体在一定平面上发生滑动而引起的破坏，滑动破坏可以分为两种形式，即水平滑动和垂直滑动，水平滑动是指土体在水平方向上发生滑动，导致堤防的坡面下滑；垂直滑动是指土体在垂直方向上发生滑动，导致堤防的坝体整体下沉[2]。

滑动破坏的成因是复杂的，主要涉及土体的力学特性、水分状态、外力作用等多个因素，具体成因为：（1）水分影响。土体的含水量会影响其抗剪强度和内摩擦角。当土体含水量较高时，内摩擦角减小，容易引发滑动破坏。（2）堤防坡度。堤防的坡度也会影响滑动破坏的情况。坡度较陡的堤防，土体受重力作用更容易发生滑动。（3）外力作用。外力作用如水流冲刷、地震等会导致土体的力学平衡状态发生变化，从而引发滑动破坏。（4）土体层理。土体中存在的层理结构也会影响滑动破坏。当土体的层理与滑动平面一致时，容易引发滑动破坏。

1.3 管涌破坏

管涌破坏是指在堤防内部，由于渗流通道的形成，导致土体被冲刷带走，形成管状通道并引发堤防坍塌。管涌破坏可以分为两种形式，分别为管涌坍塌和管涌上浮，管涌坍塌是指管涌区域的土体坍塌；管涌上浮是指管涌通道内的水流压力将土体推浮，导致堤防表面凹陷。

管涌破坏的成因与土体的渗透性、水位变化、土体力学性质等因素有关，其成因为：（1）土体渗透性。土体的渗透性是影响管涌破坏的重要因素。当土体的渗透性较大，水流容易在土体内形成通道，引发管涌破坏。（2）水位变化。水位的变化会影响土体的渗透压力和有效应力，从而影响管涌破坏的发生。水位的降低或上升可能导致土体内部的渗流通道形成，引发管涌破坏。（3）渗流压力。渗流压力是引发管涌破坏的主要力学因素之一。水流在土体内部形成通道后，会形成一定的渗流压力，进而冲刷土体并引发破坏。（4）人为因素。人类活动可能改变水流的路径和强度，从而影响渗流通道的形成，加速管涌破坏的发生。

1.4 渗透破坏

渗透破坏是指水流在堤防土体内部逐渐渗透并冲刷土粒，导致土体失稳、破坏并引发堤防塌陷，渗透破坏具体表现为土体内部的渗流通道逐渐形成，水流从土体内部流失，导致土体流失、坍塌。根据渗透破坏的成因来看，主要为：（1）土体颗粒大小。土体的颗粒大小会影响水流的渗透能力。颗粒较小的土体容易形成较大的渗流通道，从而加速渗透破坏的发生。（2）土体结构。不同结构的土体对水流的渗透性有所不同。土体结构较松散的区域容易形成渗流通道，从而引发渗透破坏。（3）水流速度。水流的速度也是影响渗透破坏的重要因素。较快的水流速度会增加水流的冲刷能力，加剧土体的渗透和破坏。

2 堤防流土破坏的险情处置有效措施

2.1 土工膜截渗

土工膜是一种高分子合成材料，具有优异的防水、防渗性能，在堤防流土破坏的险情处置中，可以采用土工膜截渗方法来阻止水流的进一步渗透，从而稳定土体，避免破坏的进一步扩大。例如，2022 年6 月20日至24 日期间，受北江上游普降大雨。珠江流域北江第2 号洪水将发展成特大洪水，西江第4 号洪水正在演进，水位继续上涨并将较长时间维持高水位运行，防汛形势极其严峻复杂。佛冈县龙山镇凤洲联围位于北江一级支流潖江河中下游，受北江水顶托影响，堤外江水位维持20.20m 以上近一周时间，水位最高21.78m。由于堤身长时间浸泡，堤身填土已饱和，6 月23 日中午9+950 桩号堤背水坡出现流土险情。险情发生在背水坡脚以上约80cm 处，出水口约15cm 直径夹带堤身砂质粘土。发现险情后组织10 人队伍进行抢险，采用常规流土处理方法，共用沙包80 个，土工布5 m2，约1 个小时完成险情处理；抢险变为使用蓄电土壤钻孔器，在流土发生位置周围50cm 直径范围内，钻3～5个直径15cm，50cm 深孔洞，用土工滤布包裹Ф15、长50cm 钢管填塞孔洞，从而达到反滤排水效果，排除险情，该方法只要储备钢管，土工滤布及土壤钻孔器即可达到单人或两人作战，并快速处理险情的效果[3]。

2.2 梢料反滤层

梢料反滤层是一种有效的堤防流土破坏险情处置措施，其原理是通过在土体中引入梢料，利用梢料的粗颗粒特性形成反滤层，防止土体颗粒的流失，从而增加土体的稳定性。在应用该方法时，选择适当的梢料材料，通常选择颗粒较大、坚固耐用的石子或碎石，之后在堤防土体中引入梢料，可以采用将梢料均匀撒在土体表面，或者混合在土体中进行填筑；在堤防土体中引入梢料，可以采用将梢料均匀撒在土体表面，或者混合在土体中进行填筑，引入梢料后，需要对堤防进行养护和维护，确保梢料反滤层的稳定性和效果。梢料的引入可以形成反滤层，有效阻止土体颗粒的流失，提高堤防的稳定性，且梢料本身是天然材料，不会对环境造成污染，符合环保要求，能够有效抵御水流的冲刷，延缓流土破坏的发生。

2.3 反滤围井

反滤围井是一种通过设置井筒来截获渗流，以减小土体颗粒的流失，从而防止堤防流土破坏的险情处置措施，该方法通过引导渗流进入井筒，通过井筒内的滤层进行截留，降低渗流的速度和流量，保护土体稳定性。井筒内的滤层可以截留渗流，减小渗流速度和流量，从而保护土体不受冲刷，且反滤围井可以根据堤防的实际情况进行设置，具有一定的灵活性和适应性；反滤围井可以降低渗流的压力，减少土体的渗透压力，有助于稳定土体，井筒可以有效地防止土体的冲刷和侵蚀，增强堤防的稳定性，同时反滤围井方法不需要大量的材料，对环境影响较小，符合环保要求。在应用过程中，需要根据堤防的地势和地质情况，选择适当的位置设置反滤围井；在选定位置挖掘或钻探井筒，井筒的直径和深度要根据渗流量和土体性质来确定；在井筒内设置滤层，滤层材料应该具有较小的孔隙度和较高的抗冲刷能力，常用的材料有砂砾和防护土等；在井筒内设置滤层，滤层材料应该具有较小的孔隙度和较高的抗冲刷能力，常用的材料有砂砾和防护土等[4]。

2.4 塞堵漏洞

对堤防进行全面的巡查，准确发现漏洞的位置、大小以及可能的扩展趋势，并评估漏洞的严重程度，根据情况确定是否需要立即采取堵塞措施。根据漏洞的大小和特点，选择合适的填充材料，常用的填充材料包括土壤、砂砾、碎石等；确保材料质量良好，能够紧密填充漏洞。根据漏洞的大小和特点，选择合适的填充材料，填充材料包括土壤、砂砾、碎石等。确保材料质量良好，能够紧密填充漏洞；将选定的填充材料逐层填入漏洞中，每填充一层都要进行适当的压实，以确保填充材料能够牢固地贴合漏洞表面，防止空隙。在填充完成后，可以考虑对填充部分进行加固处理，比如设置加固网格或添加一层混凝土保护面层，加固措施有助于提高填充材料的稳定性和抗冲刷能力。

2.5 软帘盖堵

软帘能够有效地防止水流侵蚀，减少流土破坏的发生，且软帘盖堵方法适用于不同类型的堤防，可以针对不同情况进行调整和应用。在应用过程中，根据流土破坏的情况和堤防的特点，选择合适的软帘材料，软帘材料包括合成纤维材料、草编材料等，并按照堤防的实际情况进行合理的设计，确定软帘的长度、宽度和布设位置。在流土破坏险情区域，将选定的软帘材料按照设计要求进行布设，软帘可以在堤面表面覆盖，也可以通过埋设锚杆等方式固定在堤体上；在布设软帘后，需要对软帘进行固定和加固，可以通过埋设锚杆、设置固定装置等方式，确保软帘能够稳固地固定在堤体上，不易被水流冲刷。为了增强软帘的防水性能，可以对软帘进行防水处理，防止水流从软帘材料渗透进入堤体内部；布设软帘后，需要定期对软帘进行检查，发现问题及时修复或更换受损的软帘部分，以确保软帘的有效性和稳定性[5]。

2.6 护坡固脚防冲

护坡固脚是指在堤防表面采取一系列措施，以防止土坡流失、坡脚冲刷，从而保障堤防的稳定性和安全性，对于避免流土破坏以及保障附近地区的安全至关重要，具体措施包括：（1）草皮护坡法。在堤防坡面铺设草皮，然后进行压实和固定，能够有效减缓水流速度，降低坡面冲刷的风险，且草皮的根系还能够有效地固定土壤，防止流失。（2）草皮护坡法。在坡面设置石坎或混凝土坎，形成一道护坡墙，不仅可以减缓水流速度，还能够分散水流冲击力，从而减轻坡脚的冲刷。（3）竹网固脚法。在坡面搭设竹网，然后填充土石，形成固定的竹网护坡结构。竹网能够有效固定土石，防止流失，同时还具有一定的透水性，能够减缓水流速度。（4）生态护坡法。结合生态工程的理念，在堤防坡面设置湿地、浅水区等生态景观，利用湿地植被的吸水能力和生态系统的稳定性，保护坡面不被冲刷。（5）护坡植被法。在堤防坡面进行植被覆盖，选择适合当地生长的植物，能够在一定程度上固定土壤，减缓水流速度，减少冲刷。（6）护坡板结构法。在堤防坡面设置护坡板，该结构能够减缓水流速度，减少冲刷，同时还能够起到一定的隔离作用，保护堤防不被流土侵蚀。

2.7 翻填夯实措施

翻填夯实方法是指将流失的土壤重新翻回堤防内，之后通过夯实作业将其紧密压实，以恢复堤防的稳定性，该方法不仅可以填补破坏部位，还能够增加堤防的整体密实度和强度，提高抗冲刷能力，从而有效减少流土破坏对堤防的危害。在翻填过程中，应根据土壤的性质和颗粒大小进行分层翻填，将细颗粒土壤放在上层，粗颗粒土壤放在下层，以实现更好的夯实效果；在翻填完成后，需要进行夯实作业，夯实设备可以采用振动锤、压路机等，通过振动或冲击作用将土壤逐层压实，增加土壤的密实度和稳定性；在夯实过程中，应逐层进行，从上到下进行夯实，确保每一层土壤都能够得到充分的夯实，提高整体的抗冲刷能力；在翻填夯实过程中，需要注意控制水分含量，过于湿润或过于干燥的土壤都会影响夯实效果，因此需要根据实际情况进行水分控制。

3 结语

综上所述，研究堤防流土破坏形式及险情处置具有重要的意义，能够保障防洪工程的稳定性和安全性，预防险情发生，保护周边地区的安全，提高工程效益，科学指导工程实践，以及推动技术创新的发展，对于建设安全、稳定的防洪工程和保障人民生命财产安全具有重要的作用。