摘要:平原河網(wǎng)在河道堤防施工中大部分為群眾性工程,堤身比較單薄,排水設(shè)備,回填土料的質(zhì)量難以保證,在河道疏浚清淤過程中的過度清淤、滲流力以及附加外力等因素嚴(yán)重影響著河堤的穩(wěn)定性,極易造成失穩(wěn)或滑坡,本文探討了在河道清淤工程中滑坡的應(yīng)對(duì)技巧。
關(guān)鍵詞:河道清淤;穩(wěn)定性;應(yīng)對(duì)技巧
1.滑坡成因
滑坡是指斜坡上的土體或者巖體受河流沖刷、地下水活動(dòng)、地震及人為施工等因素影響,在重力作用下,沿著一定的軟弱面或者軟弱帶,整體地或分散地順坡向下滑動(dòng)的自然現(xiàn)象。平原河網(wǎng)河道堤防工程大部分為群眾性工程。堤身比較單薄,排水設(shè)備,回填土料的質(zhì)量難以保證。特別是回填土料為淤泥質(zhì)粘土的,這部分土料長期處在浸水飽和狀態(tài)。強(qiáng)度弱而自重大,其下滑力較大。當(dāng)退水時(shí),由于淤泥質(zhì)粘土的滲透力。而退水后原堤防臨水側(cè)的阻滑壓力在減少。所以當(dāng)斷水清淤作業(yè)時(shí)。堤身內(nèi)的滲流力和自重等主滑動(dòng)力不斷增加,而阻滑水壓力在減少,一旦堤身強(qiáng)度不夠就易引起滲流失穩(wěn)。
1.1清淤過度。河道清淤斷面尺寸由防洪規(guī)劃和穩(wěn)定分析確定,一旦確定下來就不能隨意改變,但在實(shí)際操作中很難做到。由于清淤一般由機(jī)械操作,加上其對(duì)象是粘土,在施工中要完全按設(shè)計(jì)進(jìn)行幾乎是不可能,所以斷面尺寸很難控制。
1.2土質(zhì)問題。如果河床中的土質(zhì)較軟弱為淤泥質(zhì)土或者垃圾沉積物等,在機(jī)械器具的擾動(dòng)和高壓水力泵槍的沖刷下(斷水作業(yè))會(huì)帶動(dòng)周邊土體的塌方和淤泥土的流動(dòng)。如果在穩(wěn)定中起阻滑作用的鎮(zhèn)壓部分被挖,造成堤身安全穩(wěn)定系數(shù)下降,就可能導(dǎo)致失穩(wěn)。
1.3外力的作用。帶水作業(yè)的工程,當(dāng)施工機(jī)械抓斗放下時(shí)堤前水位瞬時(shí)壅高。產(chǎn)生水浪波,強(qiáng)大的水體動(dòng)力沖擊干墻身,當(dāng)抓斗沉到水下后,水回落,堤身受到負(fù)壓的拖吸力作用,當(dāng)抓起淤泥時(shí),抓斗外側(cè)和河床淤泥之間短時(shí)產(chǎn)生“真空”區(qū),此時(shí)土體受到負(fù)壓的拖吸力作用-同時(shí)受一股強(qiáng)大的水流來填充,產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力沖刷力沖刷淤泥;當(dāng)抓斗離開水面時(shí),又產(chǎn)生強(qiáng)大的拖吸力。在每抓一斗淤泥的過程,水位高低相差有時(shí)達(dá)1m左右,此時(shí)堤身除受到較大的主動(dòng)土壓力作用外,還要受到水浪的沖擊動(dòng)力及水位回落產(chǎn)生的拖吸力;水下的淤泥受到水力的沖刷和拖吸吸力等,在這些力的綜合作用下,如果墻身或上體強(qiáng)度不夠,就可能產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象多發(fā)生在帶水作業(yè)施工中。
2.預(yù)防滑坡的措施
清淤工程滑坡的產(chǎn)生一般是內(nèi)外因素作用的結(jié)果,只要及早預(yù)防,采取適當(dāng)措施,消除滑坡發(fā)生的外在因素,多數(shù)滑坡是可以防止的。
2.1選擇合理的疏浚斷。根據(jù)土質(zhì)、沿岸建筑物和堤防穩(wěn)定情況分段進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于堤腳埋深較淺的,要采取修緩河岸邊坡方式或以留平臺(tái)和提高平臺(tái)高程的方法。對(duì)于軟弱基礎(chǔ)或遇古河道地段,要考慮基礎(chǔ)加固措施,將河床的比坡由1:3放緩至1:5左右,以保證邊坡本身的安全。
2.2合理施工。施工前要對(duì)照設(shè)計(jì)資料深入工地調(diào)查,按照實(shí)地情況和機(jī)械設(shè)備及施工技術(shù)做出詳細(xì)施工組織設(shè)計(jì),對(duì)存在問題提早做出處理預(yù)案,對(duì)軟弱地基礎(chǔ)要采取機(jī)械帶水作業(yè),施工時(shí)要控制開挖的速度和施工順序,嚴(yán)格控制超挖的數(shù)值。將常規(guī)的先掏槽后擴(kuò)坡的施工方法改為由上而下,按梯形斷面開挖。對(duì)河面較窄,基礎(chǔ)土質(zhì)較好或滑坡后產(chǎn)生影響不大的地段,可以采用斷水作業(yè),利用水力機(jī)組沖填結(jié)合人工開挖施工,這種方法清淤較徹底。效果較好。施工中要注意觀察。及時(shí)發(fā)現(xiàn)堤面開裂、沉陷變形、土質(zhì)變化情況,作出相應(yīng)的應(yīng)急措施。
3.處理措施
滑坡的處理措施一般分為兩個(gè)階段,一是控制防止滑坡的繼續(xù)擴(kuò)展延伸階段,二是在滑體達(dá)到穩(wěn)定后修復(fù)處理階段。
3.1控制防止
3.1.1應(yīng)急處理措施提高水位穩(wěn)定滑體。水位提高后將降低滲流的出口比降和堤身的浸潤線,達(dá)到降低滲流的破壞能力,提高后水位還可以增加堤前的阻水壓力,起穩(wěn)定堤身作用。這種方法通常用在斷水作業(yè)中。
3.1.2上卸下加法。上卸即減少滑體的滑動(dòng)力,將產(chǎn)生滑動(dòng)力的滑動(dòng)體開挖削坡,放緩邊坡。下加指在阻滑體部分(一般在堤腳處)拋石增加壓力,以達(dá)到阻滑力增加。
3.1.3封閉裂縫。發(fā)生滑坡后,壩面將產(chǎn)生一組縱橫向的裂縫,這些裂縫都是產(chǎn)生滑體時(shí)土體之間產(chǎn)生拉應(yīng)力式互相擠壓應(yīng)力開裂而成。要就近取材(粘土或薄膜材料等),及時(shí)封閉裂縫,以防滲水形成集中滲漏產(chǎn)生沖刷破壞或加寬裂縫,再次沿裂縫產(chǎn)生滑動(dòng)或塌落。在實(shí)際工作中以上幾種方法很少獨(dú)立使用,要根據(jù)實(shí)際情況組合選用,以達(dá)到控制滑體的延伸和發(fā)展。
3.2修復(fù)處理措施
3.2.1挖除圍填法。淺滑坡一般是堤腳開挖過基,堤身填筑質(zhì)量不好等產(chǎn)生淺層滑坡的,一般開挖工程量不是很大。這類滑坡應(yīng)優(yōu)先考慮將滑動(dòng)體全部挖除,重新回填還坡。首先查明滑坡體的上下口準(zhǔn)確位置,劃定處理范圍,全部挖除滑體。其次挖除施工要從上邊緣開始,向下逐級(jí)開挖。
3.2.2削坡填筑法。是處理滲層滑坡的最常用辦法。深層滑坡往往滑體的出口在水下邊坡或者河底,滑體方量相當(dāng)大,全部開挖滑動(dòng)體有一定難度,開挖附加的外力作用還有可能產(chǎn)生滑動(dòng)。處理這些滑體采取堤頂開挖削坡,堤前拋石加壓方法是比較有效的,在施工中應(yīng)注意幾點(diǎn):首先查明滑坡體的上下口準(zhǔn)確位置,劃定處理范圍;挖除部分滑動(dòng)體,開挖方法、順序同上;開挖不應(yīng)采用推土機(jī)、挖掘機(jī)等大噸位機(jī)械,最好采取先拋石后開挖。
3.2.3拋石填壓層要求。拋石范圍要根據(jù)滑體范圍和河床抗沖刷的要求定,一般拋在滑體出口至堤腳處;填壓層要求分層設(shè)置,最下層為石渣墊層作為反濾層,一般厚度<30cm,上層為拋石體,保護(hù)拋石層及其下部泥土的穩(wěn)定,其厚度應(yīng)不少于拋石粒徑的2倍,一般為0.6~1.0m,重要段為1.0~1.5m,臺(tái)頂高程要高于枯水位0.5~1.0m,保證堤腳埋深1.0m左右。填壓層坡度要根據(jù)河床比坡的具體情況設(shè)置,一般控制在1:1.5~1:4之間;填壓層石料要采用新鮮、堅(jiān)固、無風(fēng)化的亂石,單粒重量為5~50kg,粒徑為0.15~0.33m左右。
3.3打樁處理
適用于土質(zhì)堤岸或者河道較窄,不能采用填壓法或留平臺(tái)辦法處理的河段,主要是利用樁加強(qiáng)基礎(chǔ)承載力和抗滑力。這種處理方法要求:打樁采用松木樁或者預(yù)制混泥土柱樁,樁長應(yīng)滿足貫穿滑動(dòng)面3m深以上,方能達(dá)到阻滑作用;樁排數(shù)和條數(shù)根據(jù)抗滑和承載力計(jì)算確定;對(duì)于抗滑樁樁之間采用混泥土梁拉結(jié)共同受力,對(duì)于承載為主的樁要設(shè)置混泥土承臺(tái)讓樁共同承受負(fù)重。
4.結(jié)語
在河道清淤疏浚工作中,有多種因素交互作用,會(huì)影響河堤穩(wěn)定性,嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致河堤滑坡。滑坡發(fā)生后,要結(jié)合實(shí)際,科學(xué)評(píng)估,合理施工,修復(fù)堤身,既要確保清淤工作的順利實(shí)施,又要正確選取有針對(duì)性的修復(fù)滑坡的施工方案,以達(dá)到控制滑體的延伸和發(fā)展的目的。
參考文獻(xiàn)
[2]曹慧群,周建軍.我國水利清淤疏浚的發(fā)展與展望[J].泥沙研究,2011(05)
[4]張隆剛,康榮.陳家溝滑坡特征穩(wěn)定性分析及治理建議[J].中國科技信息,2010(03).