施工期堤防裂縫原因分析及處理措施

劉磊，劉亮，曾俊，任磊

(湖北省水利水電規劃勘測設計院,湖北 武漢 430070)

0 引言

在堤防工程中，堤身開裂是最常見的工程問題，也是影響工程質量和工程進度的重要因素。堤身開裂往往是其他重大險情的前兆，裂縫的存在使得堤防工程的整體穩定性遭到破壞，如不及時處理，極易造成重大的安全事故。比如，縱向裂縫會使得堤身平臺的抗滑能力減小，由此引發滑坡、崩岸等事故；橫向裂縫會使得堤身的抗滲透能力減小，容易形成滲漏通道，進一步發展為漏洞、潰口等事故，造成巨大的經濟損失。

造成堤身開裂的因素有很多，對于不同的情況要采取不同的工程處理措施，結合具體的工程案例進行分析，更具有工程意義。因此，文章結合黃石大冶湖湖堤加固工程，對施工期出現的堤身開裂問題進行研究，分析堤身開裂原因，提出工程處理措施，并給出工程建議，以指導工程施工。

1 工程概況

黃石大冶湖湖堤加固工程按50年一遇防洪標準進行加固，堤防級別為2級。堤頂寬3.00～5.00 m，堤身高2.00～5.00 m，內坡坡比為1.00∶1.50～1.00∶3.50，外坡坡比1.00∶1.50～1.00∶3.00。

堤防加固工程擬充分利用現有堤防的有利條件，采用斜坡式堤型，拆除原漿砌石防洪墻，在原堤防的基礎上進行加高培厚。堤防加固工程中，在對老堤進行加高培厚時，新老堤結合面很容易產生各種裂縫。本工程在堤身填筑施工期，多個區段出現堤身開裂，裂縫的基本情況和主要特征如下。

樁號3+040～3+100區段堤頂附近的卸料平臺出現整體沉降滑移，形成一個寬20～100 cm，長度60 m左右的剪切性裂縫，平臺整體沉陷1 m左右，裂縫深度4～5 m；樁號3+200～3+240區段堤身出現寬度15～20 cm，長度約40 m的縱向裂縫，裂縫深度2～3 m；樁號3+600～3+660區段在施工時遭遇連續降雨，水位上漲，堤腳基礎未能進行有效地清理，填筑后出現不均勻沉降，2級平臺多次出現裂縫，寬度5～15 cm，長度約40 m，深度約1.50 m；樁號7+900～8+100區段為險工險段，在往年汛期搶險加培堤身，填筑材料為紅砂壤土，并且未碾壓密實。施工期對原堤身進行削坡加固時，由于機械擾動，背坡面出現有多條寬5～10 cm，深度1 m左，長度10～20 m的斜向裂縫，并伴有滲水情況發生。

根據裂縫的特點和成因，可以分為深層剪切性裂縫，不均勻沉降裂縫，淺層拉裂裂縫等。典型的施工期剪切滑移裂縫和堤身不均勻沉降裂縫分別如圖1和圖2所示。

圖1 剪切滑移裂縫示意圖

圖2 不均勻沉降裂縫示意圖

施工期發現堤身開裂后，立即對裂縫產生的原因進行分析，并針對不同情況進行了處理，各區段裂縫總體情況如表1所示。

表1 施工期堤身裂縫情況匯總表

2 裂縫原因分析

2.1 基礎承載力不足

堤身基礎軟弱，承載力不足，是堤身填筑時出現裂縫的最重要原因。當在堤身上部填土過快，上部荷載超過下部土體的抗剪強度時，就會沿著土體軟弱帶形成一個圓弧形的剪切滑移面，從而出現土體整體滑移的情況，屬于剪切性滑移裂縫。剪切性裂縫通常表現為一條或多條相互銜接的縱向裂縫，裂縫一般較寬，范圍較長，對于堤防工程是非常危險的。對于樁號3+040～3+100段，在堤頂部位臨時形成卸料平臺，短時間內堆積了大量土方，上部荷載超過下部軟弱基礎的承載能力，土體沿著剪切面整體滑移，上部土體下沉，下部基礎淤泥外翻，出現了整體剪切滑移破壞。

2.2 不均勻沉降

堤防工程工期較緊或者基礎不易處理時，允許在軟弱基礎上筑堤，這時就要求減小鋪料厚度，降低填筑的強度，保證堤防基礎能夠自適應沉降。而當填筑過快或者堤防基礎局部承載力差別較大時，不同區域沉降速率不同，從而就會導致堤身出現不均勻沉降裂縫。對于3+600區段多次出現的堤身裂縫，和堤腳基礎填筑過快而出現的不均勻沉降有著直接的關系。

2.3 堤身填筑不密實

未經壓實或者壓實度不夠的土體，孔隙率較大，土體松散，結構易被破壞，經過降雨干濕循環或者受到外力擾動時，就容易產生裂縫。對于樁號7+900～8+100的區段，為往年汛期搶險加固的險工險段，填土材料未充分碾壓密實，在對原堤身進行削坡處理、加高培厚時，破壞了原有的松散結構，從而造成原有堤身出現裂縫。一般而言，堤防工程對于填土密實度有要求，該工程屬于2級堤防，填筑堤身材料為黏性土時要達到0.93的壓實度，非黏性土時要達到0.65的相對密度。

2.4 施工質量不合格

堤防工程通常要在汛期之前達到防汛高程，工期緊，任務重，在施工期間就會有填筑速度過快，攤鋪土料過厚以及碾壓不均勻、不充分等施工質量問題。當這些問題遇到基礎較差的區段時，也可能會引起堤身開裂，輕則產生表層裂縫，重則引起深層裂縫甚至滑坡破壞。嚴格控制施工填筑速度，控制鋪料厚度和碾壓密實度，是保證堤身質量的重要工序。

3 裂縫處理措施

3.1 減載壓重

對于剪切性裂縫，應及早采取措施，在出現滑坡征兆就應全力搶護，阻止滑移面進一步擴大，以減小事故損失。剪切滑移面的搶護原則是上部減載，下部壓重。在本工程中，對于樁號3+100處的裂縫在第一時間就轉移卸料平臺土料，減小堤身上部荷載，之后對下部進行壓重，堤腳利用風化石料進行壓坡固腳，阻止淤泥隆起，防止滑移面擴大。在堤腳處理以后，保證裂縫不再有擴大趨勢，對裂縫進行翻挖處理，之后進行回填碾壓。

3.2 基礎處理

堤身裂縫穩定后，要查明開裂原因，對于由于堤身基礎軟弱、承載力不足導致堤身出現剪切性裂縫的情況，要對基礎進行處理。首先考慮阻斷滑移面，可考慮采用杉木樁或者碎石樁貫穿滑移面，阻止滑移面上部土體繼續下滑。之后，對于堤腳處基礎淤泥較深的情況，可采用塊石擠淤的方法，拋填粒徑50 cm以上的石塊，擠壓淤泥，提高基礎的承載力和穩定性。而對于軟弱淤泥層范圍較大的情況，可采用拋填鋪蓋的方法，在沿線堤腳外部拋填15～20 m寬的2～3 m后的風化石料鋪蓋，對堤腳基礎進行壓重處理，保重淤泥不上翻，從而提高堤身的穩定性，保證堤身均勻沉降。

3.3 翻挖回填

在確保裂縫不會繼續擴大后，采用開挖回填的方法對裂縫進行處理。在開挖時，采用梯形斷面，開挖深度至裂縫以下0.50 m左右，對于深度較深的裂縫要開挖成臺階狀，便于新舊填土面能夠很好地結合，開挖長度要超過裂縫兩端各2 m。之后按照30 cm一層，循環填筑碾壓回填，分層填筑密實。在遇到陰雨天氣時，要對裂縫進行覆蓋，防止雨水灌入裂縫，引發滲漏破壞。

3.4 沉降觀測

對于堤身出現裂縫的區段，在進行翻挖處理以后，要加強對沉降位移的觀測。每隔100 m設一個位移觀測點，每天進行位移監測。根據堤防施工規范，水平位移量小于5 mm/d，垂直位移量小于10 mm/d，通常認為是安全的，方可進行下序填筑施工。

4 結論

文章結合黃石大冶湖湖堤加固工程，針對施工期出現的幾種不同的堤身開裂情況進行分析，總結了可能引起堤身裂縫的原因，包括：堤基基礎承載力不足、堤身不均勻沉降、堤身填筑不密實和施工質量不合格等，并根據裂縫的類型和成因，總結了堤身裂縫的處理措施，在出現剪切性裂縫時，首先進行搶護，減載壓重，阻止裂縫擴大；對于承載力較差的軟弱基礎，要進行基礎處理，提高堤身的穩定性；裂縫穩定后，進行翻挖回填，分層碾壓；在后期，對于容易開裂的區段，要進行沉降跟蹤監測。