同馬大堤巨網軟基段堤身處理措施分析

曹應華

（安徽省皖河長江河道管理局，安徽安慶 246009）

1 基本情況

同馬大堤位于長江中下游左岸，上起湖北省黃廣大堤末端段窯，下抵懷寧縣官壩頭，全長173.525km，均在安徽省安慶市境內，其中長江段堤長138.000km，皖河段堤長35.525km，為2級堤防。同馬大堤與湖北省的黃廣大堤聯成一線，關系到湖北的廣濟、黃梅及安徽的宿松、望江、懷寧、太湖等6個縣，以及湖北的龍感湖農場，安徽的華陽河農場、九成畈農場、皖河農場的防洪安全。同馬大堤保護兩省范圍內面積5235km2，農田近20.000萬hm2和200萬人民的生命財產，保護安徽省農田9.492萬hm2，人口124萬人。

同馬大堤巨網段（樁號138+250～144+900）全長6.650km，位于皖河與長江匯流處的大圩拐沿皖河至皖河閘，工程等別為Ⅱ等。堤基系河湖沉積～沖擊而成，自地面以下有約14.0m厚的軟弱土層。該段堤防工程系1957，1958年穿湖而筑，堤防在筑堤過程中，主要是沿堤線附近取土，并經多次加高培厚而成，堤身填土成份較為單一，土體碾壓不均勻，局部土質結構較松散，在不同部位和高程填筑質量均不同，筑堤質量較差。自1983年同馬大堤列入國家基建項目以后，逐年進行加固，至2002年達到防御長江1954年型洪水標準。目前該段堤防現狀為堤頂寬8.0m、高程22.0m，堤防內、外坡在高程15.5m處設20.0～30.0m平臺，平臺以上坡比1∶3，平臺以下坡比1∶5。

堤防形成后，先后于1959，1960，1968，1973，1983，1996，2010，2011，2015，2016，2019年發(fā)生滑坡、沉陷及開裂等重大險情，分別于1964，1968，1995—1996年，2001，2011，2015，2016，2020年進行了多次不同部位應急除險工作。

2 水文氣象

巨網段堤防處于亞熱帶濕潤性季風氣候區(qū)，季節(jié)分明。夏季易受太平洋的副熱帶高壓影響，氣候炎熱多雨。多年平均降雨量為1389.0mm，多年平均蒸發(fā)量為1161.0mm。年內降雨量分配不均，主要集中在3—8月份，約占全年降雨量的75%，5—7月份降雨量占全年降雨量的46%，期間最大連續(xù)降雨天數為17d，一般每月降雨天數超過10d。降雨量年際變化較大，最大年降雨量達2294.2mm（1954年），最小年降雨量僅758.5mm（1978年），極值比為3.0。最大日降雨量為262.3 mm（安慶，1954年6月24日），多年平均氣溫16.5℃，極端最高溫度40.2℃，極端最低溫度-12.5℃，多年平均最高氣溫37.6℃，多年平均最低氣溫-6.9℃，年無霜期248d。

3 堤身情況

此段堤線位于皖河與長江匯流交錯的河漫灘地上，由南向北傾斜，地勢較為平坦，地面高程在10.5～12.0m。由于河水流向幾次變遷改道，忽淤忽沖，構成了現今變化復雜的地層。內外平臺高程一般為15.5～16.0m，寬約30.0m，河床高程為10.4～10.7m。堤防堤基地面高程為8.6～9.6m，地質層次變化復雜，自地面以下有約14.0m厚的土層較為軟弱，含水率大，壓縮性高，且變化復雜。堤身以下和堤腳、平臺以外的堤基軟弱層壓縮性存在差異性。堤基土體多為上粘下砂二元結構或成互層狀，變異性較大，堤基在上部土層未受破壞情況下抗?jié)B性較好。

3.1 堤身結構及填土組成

堤身主要為素填土，土質主要以重粉質壤土、粉質壤土為主，部分為輕砂壤土、粉砂，一般灰黃色、黃色，局部為灰色，按照其土性成分、填筑狀況，將堤身填土分為以下幾層：

1）碎石土：雜色、中密，厚0.3～0.5m，碎石大小不均一。上部為柏油路面，該工程區(qū)內路面破壞較嚴重，兩側路肩為重粉質壤土鋪蓋。

2）O1層：（Q4ml）貼坡土以重質壤土為主，黃色、灰黃色、灰色，軟可～軟塑，濕～很濕，局部為淤泥質土堆填，夾粉砂和破碎的編織袋，含較多植物根系，成份復雜，表層重粉質壤士強度較高。主要分布于大堤臨水面表層，厚度不均。該層部分土體具有弱膨脹性，土質結構松，含水率及粘粒含量均較高，壓實度低，大部分不滿足填筑標準，填筑質量差。

3）O2層：（Q4ml）人工機械填土（138+250～141+613堤段）或沖填土（141+613～144+900堤段）以壤土、輕砂壤土、細砂為主，黃、灰色，稍密為主，局部夾薄層中壤土（軟塑），濕～飽和，表層有0.2～0.3 m的重粉質壤土覆蓋層。主要分布在背水坡上，該層在高水位和集中降雨時，粉質砂層含水率較大，通過透水土層，在粘土與砂層結合面高程處滲出，或者在薄弱處形成管涌，進而發(fā)生滑塌。

4）O3層：（Q4ml）堤身填土以重粉質壤土、粉質壤土為主，黃色、灰黃色，軟可塑，濕，偶夾貝殼屑。此層主要分布在原來的老堤上，經過多年沉降固結，堤身填土的強度有一定的提高，密實度也較高。經過試驗分析，此層土體部分具有膨脹性，土質結構較緊密，粘粒含量部分較高，壓實度尚可，少部分不滿足填筑標準，填筑質量尚可。

同時根據歷次勘察資料，該工程段堤身土體碾壓較不均勻，局部土質結構較松散，在不同部位和高程其填筑質量均不同：臨水面至壩頂附近的貼坡土（O1層）成份復雜，部分土體還具有弱膨脹性，該土體填筑質量較差；背水面表層為重粉質壤土覆蓋層，在高水位和集中降雨時易發(fā)生滑塌、沖溝等破壞；堤身填土（O3層），主要分布在老堤上，經過多年沉降固結，土質結構較緊密，粘粒含量部分較高，壓實度尚可，少部分不滿足填筑標準，填筑質量尚可。

3.2 歷次堤防加固斷面變化情況

1）1957年，堤頂寬5.0m，設計堤頂高程19.9m，內外邊坡1∶3～1∶4。

2）1963—1966年，堤頂寬5.0m，堤頂高程20.0m，在堤內外坡14.6m高程處設平臺，平臺寬20.0m的堤段為142+150～141+400，平臺寬8.0m的堤段為143+200～142+250和141+400～141+000，平臺以上邊坡1∶3，以下1∶5。

3）1977年，在堤防內外高程15.5m處設15.0～30.0m寬的平臺，堤頂高程20.3m。

4）1977—1985年，堤后進行了吹填，堤后30.0m范圍內溝塘全部填平。

5）1994—1998年，加固工程設計標準斷面堤頂寬8.0m，堤頂高程21.5～22.0m，內外邊坡1∶3，內側于15.5m高程處設寬30.0m的平臺，平臺以下邊坡1∶5，外側于15.5m處設寬度不小于20.0m的平臺。并在141+613～144+900堤段內堤坡主要采取泥漿泵沖填方式加培，底部幫寬10.0～20.0m，頂寬2.0m，堤頂加高0.8～1.5m。

經過這些加固后，大堤形成了“金包銀”的斷面形式，見圖1。

圖1 “金包銀”的斷面示意圖

4 堤身主要問題分析

1）堤身填土土質差、含水率高，堤身土體強度弱。據歷年勘察成果，均揭示了迎水側表層貼坡土土質結構松散，含水率高，壓實度低，筑填質量差，大部分不滿足筑填標準，且部分土體具有膨脹性。另據現場調查、室內試驗和以往資料分析，堤身內土體含水率高，接近飽和狀態(tài)，這主要是由于堤防填土土質差，加培方式不利于及時排出堤身含水，無排水措施而造成的。堤身土體長期受堤內積水浸泡，使其物理力學特性發(fā)生復雜變化，進而引起土體軟化，逐漸降低了堤身土體強度，減弱了其抵抗破壞能力，從而使堤坡不滿足穩(wěn)定性要求。

2）堤身填土有涌砂現象。同馬大堤樁號142+800～144+400共計1600.0m范圍內存在涌砂險情，該段大堤采用的是吹填砂培土加固，砂土表面以粘性土作為覆蓋隔水層，施工時是以粘性土作為擋墻以形成砂土吹填區(qū)，經分層培高施工，屬于典型的“金包銀”斷面。這種斷面布置形式容易造成堤身填土厚度不均，在高水位和集中降雨時，滲透壓力增強，吹填砂土上覆粘性土層厚度不夠，粉細砂在滲透水壓力作用下，突破較薄處粘性土覆蓋層的約束，形成涌砂滲透點，后經發(fā)展形成大面積涌砂。

5 處理措施方案分析

5.1 堤身散浸、涌砂

該段堤防部分堤身采用的是吹填砂培土加固，砂土表面以粘性土作為覆蓋隔水層，屬于典型的“金包銀”斷面，這種斷面布置形式容易造成散浸、涌砂，涌砂后的堤身密實度不均勻，強度小，易發(fā)生滑塌、沖溝等破壞。建議采取護坡、置換、反濾等處理，降低滲透壓力，防止土體繼續(xù)流失，避免涌砂進一步擴展。

5.2 堤身填土強度低

因堤身表層貼坡土土質結構松散，含水率高，壓實度低，筑填質量差，大部分不滿足筑填標準。這主要是由于堤防填土土質差，加培方式不利于及時排出堤身含水，無排水措施而造成的。采取對堤身填土進行換填并采取必要的排水措施，以滿足堤坡穩(wěn)定性要求。

5.3 堤身填土膨脹性

因堤身填土料源復雜，具有弱、中等膨脹性。采取對具有膨脹性填土堤身進行換填、加固處理。堤身換填土采用粘性土，壓實度不小于93%，為增強堤防邊坡穩(wěn)定性，減小堤身高度，在迎水坡堤腳設置戧臺。

5.4 處理方案

1）堤身加培：采用迎水側堤坡整修加培，堤頂寬8.0m，迎水側和背水側堤坡均采用1∶3，加培的土料應采用粘性土，壓實度不小于93%。為了增強堤防邊坡穩(wěn)定性、減小堤身高度，在迎水坡堤腳設置戧臺，戧臺頂寬3.0m，頂面中心高程15.61m，臺頂橫向排水坡1%，平臺外坡1∶4，平臺一般自然壓實。平臺外用拆除塊石防護。

2）護坡：整修坡面恢復護坡型式采用混凝土護坡型式，迎水側堤坡高程18.63～15.61m之間坡面采用自鎖式混凝土預制塊護坡，混凝土護坡以上采用草皮護坡至堤項；背水坡導滲體表面采用草皮防護。

3）導滲排水溝：在堤后背水坡高程16.00m及坡腳處設置導滲縱溝，兩道縱溝之間每隔15.0m設置一道連通導滲橫溝，沿堤內側平臺間距50.0m設橫向溝一道，與堤腳處縱溝道連通。

6 結語

同馬大堤巨網段是典型的軟基段，建設初期就因堤基軟弱而發(fā)生多次嚴重滑坡、塌方險情，后經幾次較大的加高培厚和應急除險加固，險情仍然未能徹底清除。該段堤防除堤基軟弱外，還存在堤身填土質量差、強度低及含水率高等問題，造成堤坡穩(wěn)定性不足、堤內坡滲漏、堤頂道路沉陷等險情，因此，對于未加固堤段堤身，提出合理、有效、經濟的加固處理方案，消除堤身潛在隱患，確保大堤安全運行。