新沭河北堤沙河鎮(zhèn)段堤頂裂縫勘測與調(diào)查分析

江蘇省工程勘測研究院有限責(zé)任公司 江蘇 揚(yáng)州 225002

正文：

1、工程概況和裂縫初步勘測

根據(jù)歷史資料，新沭河堤防建于50年代末期，筑堤時(shí)采用就地取材人工堆筑法，沿河堤兩側(cè)原地表的一部砂性土也堆筑堤上； 2018年9月6日上午巡堤發(fā)現(xiàn)沙河鎮(zhèn)南莊段堤防存在異常，經(jīng)進(jìn)一步勘探共發(fā)現(xiàn)裂縫沿大堤走向分布有長、短不一的12條縱向裂縫及1條近于垂直向大堤分布在迎水坡的橫向裂縫，裂縫寬度1.0cm～10cm。

2、主要巖、土層

勘探深度范圍內(nèi)揭示的土層土質(zhì)依其成因、性狀及物理力學(xué)指標(biāo)自上而下可分為以下諸層：

? 層（Q4ml）：灰黃、棕黃色粘土、粉質(zhì)粘土，雜少量壤土及碎石子，軟硬不均，為人工填土。

? 層（Q4ml）：灰黃色中、輕粉質(zhì)壤土，夾雜粉質(zhì)粘土及少量碎石子，軟硬不均，為人工填土。

①1層（Q4al+pl）：褐黃色輕粉質(zhì)壤土，局部粉砂夾薄層粉質(zhì)粘土，稍密～中密狀態(tài)。層厚0.6～1.4m，中壓縮性，弱透水性，力學(xué)強(qiáng)度一般。

②3層（Q4al+pl）：灰、灰黑色淤泥質(zhì)粘土，局部夾薄層砂壤土。中壓縮性，極微透水性，力學(xué)強(qiáng)度高。

③層（Q3al）：棕黃色粉質(zhì)粘土、粘土，含砂礓，可塑～硬塑狀態(tài)，中壓縮性，極微透水性，力學(xué)強(qiáng)度高。

3、裂縫詳細(xì)勘測

選取有代表性的裂縫累計(jì)開挖6個(gè)探槽進(jìn)行探槽勘察，其余采取表面測量。探槽及裂縫測量結(jié)果表明：裂縫寬度1～10cm、裂縫深度29～64cm、裂縫長度2.15m～52.8m，裂縫深度均位于? 層堆土中，裂縫大多傾向迎水坡，豎向夾角較緩，局部較大。

4、裂縫產(chǎn)生的原因淺析和裂縫發(fā)展趨勢預(yù)測

根據(jù)調(diào)查和勘測成果進(jìn)行裂隙原因分析如下：

4.1 地形、地勢

根據(jù)現(xiàn)場踏勘，改段堤防位于新沭河彎道凸出部位，石梁河水庫開閘泄洪時(shí)，下泄的洪水由于該段彎道凸出阻擋易使下泄洪速度變慢水位抬高，有利于洪水向堤身部位滲透。

4.2 施工

根據(jù)本次壩體質(zhì)量檢測結(jié)果結(jié)合歷史資料，新沭河堤防建于50年代末期，筑堤時(shí)采用就地取材人工堆筑法，沿河堤兩側(cè)原地表的一部砂性土也堆筑堤上；施工時(shí)正值冬天，很多凍土垡塊都上了堤，施工過程中又未進(jìn)行充分碾壓，致使堤身內(nèi)部較普遍的存在“架空”現(xiàn)象。這些都造成了堤身的強(qiáng)度軟硬不均、抗?jié)B流、抗沖刷性能較差。

4.3 堤身土性質(zhì)

本次堤身土體質(zhì)量檢測結(jié)果表明，該段堤防壩體填筑土料? 層不能滿足規(guī)范要求；? 層塑性指數(shù)基本滿足規(guī)范要求，粘粒含量基本滿足規(guī)范要求，但滲透系數(shù)不能滿足規(guī)范要求；現(xiàn)場注水試驗(yàn)測表明：堤身土具弱～中等透水性；取堤身不飽和堆土分別進(jìn)行了原狀土及抽氣飽和后（模擬堤身土受洪水滲入飽和）各物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行對比，結(jié)果表明：抽氣飽和后堆土抗剪強(qiáng)度較不飽和狀態(tài)時(shí)降低約0.65倍。

4.4 水位變化

2018年8月19日～8月30日，石梁河水庫開閘泄洪，新沭河泄洪最大流量達(dá)到4080m3/s，最大泄洪水位9.21m。2018年9月1日，石梁河水庫關(guān)閉泄洪閘；2018年8月19日～8月30日高水位運(yùn)行12天，洪水維持在高水位較長時(shí)間后，由于水的滲入補(bǔ)給，會(huì)導(dǎo)致中下部原本不飽和的? 層堤身土易飽和；2018年9月1日～2018年9月6日，在6天之內(nèi)迅速回落近3m多的泄洪過程，致使飽和? 層潛水向新沭河內(nèi)下滲排泄，由于潛水下滲排泄致使? 層飽和少粘土，孔隙水應(yīng)力消散，有效應(yīng)力增加致使原本不飽和的堤身土易發(fā)生吸水濕陷現(xiàn)象及抗剪強(qiáng)度降低，此外，迎水坡側(cè)堤身長時(shí)間臨水后，其濕重較背水坡側(cè)大，因而沉降量也偏大，致使沉降不均勻，產(chǎn)生裂縫。

4.5 ? 層、? 層厚度

堤身堆土由? 層、? 層土堆筑而成，在水平、豎向方向分布不均勻，厚度變化大，在新沭河高水位行洪時(shí)，對? 層側(cè)向入滲補(bǔ)給，由于? 層具中等透水性，致使原不飽和的? 層易飽和，當(dāng)新沭河不行洪時(shí)，水位迅速回落，致使飽和? 層潛水向新沭河內(nèi)下滲排泄，致使? 層飽和少粘土，孔隙水應(yīng)力消散，有效應(yīng)力增加致使原本不飽和的堤身土易發(fā)生吸水濕陷現(xiàn)象及抗剪強(qiáng)度降低，由于?層、? 層在水平、豎向方向分布不均勻，厚度變化大，從而造成不均勻沉降，形成裂縫。

4.6 ? 層土特性及氣候

堤身堆土上部主要為? 層不飽和的灰黃、棕黃色粘土、粉質(zhì)粘土，雜少量壤土及碎石子，軟硬不均，層厚0.5～6.1m，層厚變化較大；探槽及裂縫測量結(jié)果表明：裂縫寬度2～10cm、裂縫深度29～64cm、裂縫長度2.15m～52.8m，裂縫深度均位于? 層堆土中，裂縫大多傾向迎水坡，豎向夾角較緩，局部較大。室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明：? 層局部自由膨脹率δef平均為82%，屬中偏高膨脹土；據(jù)近年來氣象資料，本區(qū)年平均氣溫14.5℃，最高氣溫在8月份，高達(dá)38.5℃，年降水量為536.6mm～1328.9mm，降水量主要集中于7、8、9三個(gè)月，其中7、8、9月份的降雨量占全年降雨量的2／3；該段堤防8月份迎水坡段植物茂盛，有利于雨水的入滲補(bǔ)給。由于降水及氣溫對局部? 層中偏高膨脹土影響較大，堤身表層土路有大型車輛通行，由于膨脹土的特性，在上部動(dòng)荷載等外力作用下產(chǎn)生的變形機(jī)制不同，而外力作用的不確定性以及自身物質(zhì)組成的差異性等因素共同決定了其所產(chǎn)生的裂縫的傾斜方向、寬窄、深度等不盡相同。

5、結(jié)論與建議

綜上所述，裂縫的產(chǎn)生由地形地貌、氣候、堤身土筑填歷史、堤身土物理力學(xué)性質(zhì)的不均勻、豎向及水平向厚度的變化、堤身不飽和土的性能及滲透性能、? 層堆土局部的膨脹性、動(dòng)荷載、高洪水水位運(yùn)行及迅速回落潛水的滲入補(bǔ)給及下滲的排泄作用下使原本不飽和的堤身土易發(fā)生吸水濕陷現(xiàn)象、抗剪強(qiáng)度降低及不均勻沉降等綜合作用下形成的。

建議采取相關(guān)交通管制措施控制堤頂動(dòng)荷載，同時(shí)做好堤頂防水工作，避免雨水通過裂縫灌入堤身，可采用堤身充填灌漿進(jìn)行處理，灌漿材料建議選取水泥粘土漿液，灌漿土料選擇應(yīng)遵循“粘粒不能太少，充填防滲性能好；粘土要水化性好，易制成粘漿，粘漿流動(dòng)性好，具有一定的穩(wěn)定性，漿液體積收縮要小”的原則。