河堤滑移成因分析及实践经验启示——以宁波榭西排洪干河东华能源段工程为例

倪 谦，焦 斌，罗 亮

(1.宁波大榭工程建设有限公司，浙江 宁波 315000;2.宁波滨海新城春晓投资有限公司，浙江 宁波 315000)

1 工程概况

西排洪干河东华能源段工程河道自东向西，从东港南路桥梁起，沿着老河道南侧地块向西延伸，最终止于环岛西路桥梁处，总长636 m，规划面宽20 m，河底高程-1.37 m。采用堤岸分离结构型式，河岸两侧各布置10 m绿化带。

本工程桩号K0+011～K0+178河道为软基段，挡墙基础采用ф700水泥搅拌桩加固、C25钢筋混凝土底板、挡墙为C25埋石混凝土的结构形式。河道主体已于2019年9月11日全部完工，其中桩号K0+011～K0+178主要施工时间段如下。

ф700水泥搅拌桩6月2日～6月14日、C15素混凝土垫层8月16日、C25钢筋混凝土底板混凝土浇筑8月19日、C25埋石混凝土挡墙浇筑8月24日、墙后土方回填8月31日、C25混凝土压顶浇筑9月11日，河道施工均按设计及施工规范要求施工。

2 滑移现场情况

2019年9月16日下午3点左右，现场施工人员发现桩号K0+011～K0+091河道右侧挡墙滑移且河床土体隆起。此时距河道右侧北部约15 m处的东华能源公司在建工程正在弃土堆放，并用挖机堆高，堆土最高点约6～7 m，经测量桩号K0+011～K0+091河道右侧挡墙向河道南侧滑移约2～3 m，河床土体起拱高约2 m。东华能源场地围墙及场内地坪开裂较大。经进一步丈量东华能源公司堆放弃土面积约2 000 m2。

3 滑移成因分析

3.1 四种不同工况荷载验算

(1)计算理论及软件

根据《堤防工程设计规范》(GB 50286-2013)，边坡稳定可采用瑞典圆弧滑动条分法计算，计算公式如下

K=∑(CiLi+Wicosαitanφi)/∑Wisinαi

式中：K为土坡抗滑稳定安全系数。Ci、Φ为土条底部滑弧面上土的强度指标。Li为土条底部弧长。Wi为土条重。αi为土条底部圆弧中点和圆心点O的连线与通过O点的铅直线间的夹角。

计算软件采用河海大学slope土石坝边坡稳定分析软件。

(2)稳定计算的地质土层物理力学指标和其他参数指标

根据地质勘探情况，控制堤防稳定计算的土层为2层粉质粘土及3-1层淤泥。本次根据现场实际断面稳定情况，对土层参数进行率定，十字板按照85折进行分析计算。计算断面的地勘钻孔孔位为S1孔，河道内水位取-0.87 m(河底高程-1.37 m)，墙后水位取地下平均水位1.21 m。因围墙后土堆离围墙距离为3 m，挖机无法驶入，且围墙后土堆荷载远大于挖机荷载，因此本次计算中，不考虑挖机荷载。

具体土层参数如表1。

表1 土层参数

(3)计算工况

①工况选取

根据现场实际情况，考虑荷载因素:厂区围墙内堆高2 m的老堆土；厂区围墙内在老堆土上的新堆土高4 m；厂区围墙外至河堤间的绿化土；厂区围墙外至河堤间施工区域的挖机；厂区围墙自身。

②工况a(原设计断面)

堤顶行人荷载取3.5 kPa，作用宽度3.0 m，距离围墙边线2.24 m；车辆荷载取15 kPa，作用宽度5.0 m，距离围墙边线2.0 m。稳定计算安全系数为1.203。

③工况b(围墙+挖机+绿化土)

围墙荷载取28.8 kPa，作用宽度0.3 m，挖机荷载取55.7 kPa，距离企业围墙线1.3 m，绿化土高度为1.4 m，底宽约为5.0 m。稳定计算安全系数为1.183。

④工况c(围墙+老土堆+绿化土)

围墙荷载取28.8 kPa，作用宽度0.3 m，围墙内侧老土堆高2.0 m，宽25.0 m，距离围墙边线3.0 m，绿化土高度为1.4 m，底宽约为5.0 m。稳定计算安全系数为1.001。

⑤工况d(围墙+老土堆+新土堆+绿化土)

围墙荷载取28.8 kPa，作用宽度0.3 m；围墙内侧新土堆高4.0 m，宽25.0 m，距离围墙边线3.0 m；绿化土高度为1.4 m，底宽约为5.0 m。稳定计算安全系数为0.852。

3.2 验算结果分析

根据各工况稳定计算结果，该段堤防断面滑坡为各种因素综合作用的结果。工况b比工况a增加了围墙和绿化土荷载，安全系数较工况a偏小；工况c有绿化土荷载，围墙和老土堆荷载，安全系数1.00，根据现场实际情况，堤防未发生滑动，为临界稳定状态；工况d在老土堆上继续堆载2 m土方，安全系数降低明显，后期新堆土对堤防断面稳定影响较大。

3.3 滑移成因结论

(1)滑移段地基土分布主要为素填土、粉质黏土、淤泥及含砾砂粉质黏土，特别是淤泥层分布厚度大强度低，具有高压缩性高灵敏度特性，地基先天条件较差。

(2)堤后超设计工况堆土是本次滑移的主要原因。

4 处理措施

(1)首先应对堤后超载堆土进行全面清除。

(2)对滑动堤段应抓紧补勘，根据补勘强度对河道堤防进行复核。

(3)施工中应加强监控，发现异常及时研究处理。

(4)后续墙内厂区基础处理应尽量减少对堤防的影响。

5 修复方案

5.1 概述

补救方案主要位于桩号Z0+015～Z0+075之间，总长约60 m；护岸向北10 m为厂区围墙，围墙内侧地坪允许最大高程为4.00 m，围墙外侧地坪设计高程为3.00 m；河道内采用宽度为5 m的Φ700水泥搅拌桩格栅状加固土加固，岸线处设置Φ800C25钻孔灌注桩，并用Φ600高压旋喷桩嵌缝。

根据《宁波大榭开发区榭西排洪干河东华能源段工程岩土工程勘察报告》，滑移段土层主要为素填土、淤泥、淤泥质粉质粘土、含砾砂粉质粘土等。

5.2 结构型式

本工程补救方案的河道断面型式采用斜坡与灌注桩组成的复式断面。

河道采用堤岸分离式，堤身为土堤，堤顶高程3.0 m，迎水侧采用1∶3斜坡放坡至2.4 m高程，于岸线位置设置Φ800C25钻孔灌注桩，间距1 m，桩长为18 m，各灌注桩之间用Φ600高压旋喷桩嵌缝，桩顶高程1.60 m，灌注桩临水侧设置干垒块贴面；背坡采用斜坡放坡至现状地坪，灌注桩前平台高程为0.00 m，再以1∶3.5斜坡开挖至河底-0.5 m，河岸两侧设置10 m绿化带。

5.3 施工关键点

(1)工艺流程

施工准备→拟重建段(包含：堤基清表(堆渣挖除)→基坑内水泥搅拌桩加固土施工→钻孔灌注桩施工→高压旋喷桩嵌缝→灌注桩临水侧干垒块贴面→种植土、草皮绿化→扫尾工程。

(2)土方工程

土方开挖应严格按设计开挖坡度开挖，同时需采用分级开挖方案(每层1 m左右)。回填土料采用塘渣，30 cm分层回填夯实，并要求回填均匀上升，严格控制堆载速率，禁止一次性回填到位。

本工程补救方案施工现场不允许出现堆土，无用弃土应及时清运；施工车辆限制10 t自卸汽车。施工时需沿河道两岸设置位移、沉降观测桩。

土方填筑前须进行堤基清理，堤基表层芦苇、草皮、竹根、树根、残渣垃圾、杂物等必须清除。

(3)搅拌桩

地基采用水泥搅拌桩处理，由于滑移段原先已打设搅拌桩，且发生不同程度的滑移，因此在重新打设搅拌桩时应根据原搅拌桩位置进行调整。根据滑移程度不同，共有两种状况。

①原搅拌桩发生滑移且幅度小于自身宽度，则可在滑移后方适当增设搅拌桩；

②原搅拌桩发生滑移且幅度大于等于自身宽度，则可在挡墙下方重新设置搅拌桩。

搅拌桩具体施工要求如下。

①双头水泥搅拌桩采用湿喷法施工，单桩桩径700 mm，搭接宽度200 mm。

②水泥搅拌桩施工技术要求

水泥搅拌桩采用“二喷四搅(或二喷六搅)”，施工工艺：①设备定位；②下钻喷浆搅拌；③提升喷浆搅拌：搅拌下钻至设计深度，定喷完成后，提升复喷复搅，边喷浆、边搅拌，严格控制提升速度，保证固化剂浆液与土体充分拌和；④复搅：为确保淤泥土层与固化剂材料搅拌均匀，进行二次搅拌不喷浆，即下钻搅拌不喷浆与提升搅拌不喷浆；⑤移位：根据施工顺序移至进行下一桩位，重复以步骤进行施工。

(4)钻孔灌注桩

为控制沉降，灌注桩施工应严格清底。灌注桩的桩顶标高应比设计高出1 m，以保证混凝土强度，多余部分接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层。灌注桩施工结束后，按国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)，进行成桩桩身质量检测及承载力检测。受检桩优先选择：施工质量有疑问的桩；局部地质条件出现异常的桩。

(5)土工布性能指标

无纺土工布性能指标：单位面积质量300 g/m2，垂直渗透系数在10-1～10-3cm/s之间，等效孔径在0.07～0.2 mm之间。具体参照《土工合成材料短纤针刺非织造土工布》(GB/T 17638-2017)。

6 修复成果

修复完工后，于2021年5月18日竣工验收，经持续监测修复段河堤稳定正常(本工程堤顶工后预留沉降暂定20 cm)。

7 实践运用中的经验启示

7.1 堆载超限

在河堤周边堆载是很危险的，本文介绍的案例就是一个鲜活的证明，有两点是很容易忽视的：(1)主观认为堆土的距离较远，不经验算，侥幸判断对堤身不会造成影响；(2)临时性堆土，如临时堆放绿化黄土或弃土，主观认为是临时性的，不会影响堤身安全。

应对措施：(1)无论距离远近、时间长短，都必须进行验算，确定堆土方案；(2)若发现已经发生上述堆土情况，应立即制止，并马上组织卸载。

7.2 施工机械荷载

施工机械的荷载也是一个重要的影响因素，特别是自卸汽车等装载设备严重超载，在堤身内侧反复碾压，在加之挖机的重量影响，使堤身局部变形或发生水平位移也是比较常见的。

应对措施：严格按照设计荷载要求实施，严禁装载车超载。

7.3 地基处理和堤身

严格按照设计要求做好地基处理及堤身质量。

7.4 监测是必要的手段

业主单位应委托有资质的监测单位按照监测方案及时监测，对水平、侧向、深层土体等位移数据及时分析，并及时报告和预警。

8 结束语

通过本文的分析，影响提防安全性的因素是多样的，绝不能不经科学验算而主观判断，作为项目管理人员应该有高度的责任感，不断地在摸索中总结和提炼，以期提高自身的业务素质和项目管理水平。