虎跳门水道堤岸滑坡的成因与治理.doc

虎跳门水道堤岸滑坡的成因与治理河海大学交通海洋学院 杨明远摘要：岸坡稳定问题在航道整治工程中经常遇到但尚未很好的解决。文章对虎跳门航道整治工程中堤岸滑坡的原因进行了分析，对治理措施进行了总结，也对岸坡失稳的预防提出了几项具体建议。 关键词：堤岸滑坡 成因 治理1 引言岸坡稳定问题在航道整治工程中经常遇到但尚未很好的解决。近些年在航道裁弯切嘴工程中发生的滑坡事故仍然为数相当可观，如西江下游虎跳门水道实施裁弯切嘴过程中，狗尾山工地于2000年3月发生切嘴堤岸滑塌，横坑裁弯工地于2001年10月左岸堤顶平台出现纵向裂缝，南镇切嘴工地于2001年12月在搅拌桩施工过程中发生长约40 m岸坡坍塌。本人认为造成这种状况的原因主要为：(1)土质情况因地而异十分复杂，加之取样、运输、试验等过程引进了一系列误差，更增加了问题的复杂性。遗憾的是并不是每个设计师都认识到这种复杂性。(2)到目前为止人们使用的岸坡稳定分析方法，仍然是经验性的。虽然进行分析和计算，岸坡稳定的真正安全储备还是不知道的，而经验在没有上升为理论之前，既不完全可靠也并非每个人都能掌握。2 工程所在地地质概况狗尾山、横坑、南镇等工地所属河段虎跳门水道，是在地质构造运动和河流冲积的相互作用下形成的，沿河道两岸分布着较窄的河流冲积平原，高程一般不足十米，地势低洼，系由人类围垦而成，现多为鱼塘和水田。工程所在地土层自上而下大致分为：素填土、淤泥及淤泥质土、粉质粘土、砾砂、风化砂岩。而淤泥及淤泥质土普遍厚度较大，如横坑段淤泥层厚达20.3 m，南镇段厚达16.4 m；淤泥最大含水率达82%，空隙比达1.32.6；该类土属高含水量、高压缩性、抗剪强度低、渗透性差，在附加荷载作用下压缩变形将产生不均匀沉降或造成蠕变。3 岸坡失稳的原因分析(1)狗尾山切嘴工程。该工程在设计上对堤基淤泥土的物理力学指标取值不合理，因而岸坡稳定的真正安全储备比设计计算值要小，当航道挖深使得岸坡变陡之后趋于不安全状态，由于退潮渗流力等外力因素的影响便发生滑坡现象。(2)南镇切嘴工程。该工程在搅拌桩施工过程中，下游新旧堤围连接处由于搅拌桩施工扰动了淤泥土体，淤泥强度降低而搅拌桩强度尚未形成，再加上退潮时的渗透压力，于是发生岸坡坍塌事故。(3)横坑裁弯工程。该工程左岸开挖时是在无水作业条件下进行的，随着开挖的进行，开挖区在一天内即有渗透积水形成。这说明地下水在开挖过程中在不断流动，地下水渗流场亦随之变化。这种变化的最主要特征是在坡体内部形成一个明显的水力坡降。在边坡开挖形成后，该水力坡降使地下水向边坡外侧流动，在水头差的作用下，加快了土体的侧向变形。另外边坡坡顶新填植草平台及坡后堆填弃土等新增荷载在一定程度上加大了侧向土压力及土体变形，本来开挖前在岸坡位置施打了碎石桩，由于碎石桩抗剪强度达不到稳定原设计边坡的要求导致出现浅层滑移，平台出现纵向裂缝。4 处理措施(1)狗尾山切嘴工程。滑坡后再按原设计的堤型修复比较困难，根据滑塌段的地形，其后面山体已起到防护作用，在征得有关部门同意后，无需再建堤，改为削坡处理，并抛设块石棱体压脚及抛石护坡。(2)南镇切嘴工程。因堤后为大片鱼塘，发生岸坡坍塌后在原设计的堤防位置修复较困难，改为将堤围作后移处理。(3)横坑裁弯工程。由于碎石桩抗剪强度达不到原设计要求，结合不同的防洪条件，调整左岸和右岸的平面走向。左岸因无防洪要求只将土堤改为抛石堤，右岸因有防洪要求，对于已施工的碎石桩仅视作安全储备，放缓边坡调整设计断面，将还未施工的碎石桩调整为旋喷桩，在堤基增设袋装砂井。5 预防岸坡失稳的几项具体建议在这些年的航道整治工程中时而发生一些滑坡事故，有的虽未滑动，但在施工、使用期间产生了很大变形，影响了堤岸的正常使用。在这些事故的处理过程中，我们对提高岸坡稳定性以及防止滑坡的工程措施等方面积累了不少经验，现提出几项具体建议。(1)加强地形、地貌、水文、地质以及与岸坡稳定有关的地质现象的调查工作，是防止滑坡的一个重要环节表1为横坑工地的监测资料统计表，在开挖施工结束后，第7监控断面附近出现明显裂缝，第6监控断面出现的裂缝则相对微小而不明显，这表明两监控断面附近的边坡稳定性存在明显差异。然而从现有提供的资料来看，两监控断面的工程地质和水文地质条件并无重大差异，这是为何？两断面的稳定性差异似乎反映了两处场地尚未查明的某些工程地质或水文地质条件的差异，如粉砂粉土夹层的多寡及其空间分布差异等。表1. 横坑左岸位移统计一览表监测断面号6767管号AABB最大累计位移(mm)-48.94-93.06-90.86-122.86最大位移速率(mm/d)-11.02-17.36-39.44-37.24一般说来对勘察工作的理解往往只注重于钻孔取土，摸清地层情况，而后按工艺要求进行设计和施工。其实单靠钻孔和取样，往往不能全面地认识地层情况，应从地形、地貌及地质情况等综合考虑与调查，以了解工程区域是否有滑坡或对岸坡稳定不利的因素，并用以指导勘探和试验，特别要注意收集如下一些对岸坡稳定不利的现象：软弱土层深厚，特别是软土层下面硬层面向水边陡倾状况；受水流冲淘的岸坡；冲沟口、地下水露头丰富的岸坡；呈现某些老滑坡的痕迹者，如平顺的等高线出现局部或连续的弧状凹入或滑坡舌状的凸出，坡上有错距不大的小阶梯等。为了给岸坡稳定分析提供充足和可靠的资料，勘探和试验时，控制稳定的主要土层应有足够的抗剪强度试验件数；测定土的抗剪强度时，要考虑土的荷载历史、施工程序的影响；对岸坡工程最好有卸荷条件下的试验(关于此点往往因嫌麻烦而放弃)。(2)水位骤降往往是岸坡失稳的重要因索，验算时应予注意狗尾山切嘴工程、南镇切嘴工程均是处于退潮时发生滑坡现象，这些滑坡表明，水位下降速度是造成滑坡的重要因素。由于河流水位下降过快，岸坡地下水来不及排出，产生过大的动水压力造成滑坡。因此设计时要验算水位骤降时的岸坡稳定性。不仅潮汐河流具有水位骤降因素，山区性河流更具有这一特点。内河山区性河流水位变化大，洪、枯季水位可差十余米，在枯水季节，不但水位低，而且降落较快。如洪水位附近的漫滩地区，淤积岸坡大都较平缓，而枯水位附近的岸坡一般较陡。在枯水期，岸坡在动水压力作用下发生坍塌、滑坡。如果工程所在地上游有水利枢纽或附近支流上有大型水库，这一现象更为突出。此外，因河道水流冲刷而出现岸坡滑坡造成码头坍塌事故者，也为数不少。笔者曾亲历过的西江下游高明外贸集装箱码头、北江三水某水泥厂码头，在码头前沿存在冲刷的深槽，因勘察范围过小没能发现而未采取措施，导致整个码头失事。(3)宜按不同的应力历史分类，改善土质指标的测定、分析工作在进行土工试验时，试验单位通常大多不分土质类型、取土深度及岸坡等工程特点，仅仅依照土工试验操作规程所规定的加荷等级进行试验，再将全部试验结果混在一起，按平均值确定指标。这样处理从规程的角度上看无可非议，但从理论和经验上看却是有些欠妥的，实际上，在选定试验所用仪器类型及试验方法时，应考虑工程特点，尽量加以模拟。这项工作比选定稳定计算方法还重要，因为对同一稳定计算方法而言，应用不同的试验方法所得到的结果，可能使稳定安全系数值变化很大。由于岸坡的特点是各处的