长江中下游堤防工程地质研究：堤身特点及历史悠久洪水考验

8.1　堤身特点

1998年汛后，长江中下游重要堤防工程大规模的地质勘察成果表明，长江中下游地区重要堤防工程具有如下主要特点。

1.形成时间跨度大，绵延时间长

在30段重要堤防工程中，有的具有悠久的历史，有的为近期筑成，并且筑堤过程绵长，加高培厚时间跨度达几年、几十年、几百年，甚至千年，联垸、联圩逐渐形成目前的堤防工程防洪体系，参见表1－2。

荆江大堤是江汉平原的重要屏障，保护着荆北、汉南地区1 100万亩耕地，800余万人口和武汉、荆州等大中城市的防洪安全，它至今已有2 000多年的历史，经过历年的加高培厚，逐渐由一些分散填筑的小民垸联结而成；安庆江堤始建于1803年、粑铺大堤始筑于1835年以前，距今已有一到两百年的历史；而另外一些堤防工程，如枞阳江堤，解放前枞阳县沿江仅有永登、永赖、永丰、永久等分散圩堤，且堤身单薄、低矮，防洪能力较低；解放后，随着普济圩农场的建立，兴建了拒江倒灌工程（梳妆台闸、湖东闸、白荡闸等），联圩并垸，使江堤连为一体。

2.堤身填土多为就地取材，成分复杂且不均一

研究表明，长江中下游堤防工程土堤堤身物质组成主要为素填土，其主要岩性有壤土、粉质壤土、粘土、砂壤土及粉细砂等，这些以素填土构成的堤段一般为所在堤防就地取材的结果，各土堤中各类岩性的含量受取土区的控制，如鄱阳湖区的五河尾闾堤防工程的土堤堤身主要为粉细砂，构成典型的砂堤。在存在二元结构且保存良好的地区的堤防工程一般粘性土与砂性土混杂在一起，粘性土与砂性土的含量各堤段均不相同，如荆南长江干堤砂性土累计进尺占堤身总进尺的比例小于10%的有两段，10%～20%之间的只有一段，其他均大于20%，其中有两段砂性土比例高达41%和38%，另外，还有不少钻孔堤身全为砂性土。

素填土堤段一般远离人类集中生活区，而杂填土则主要分布在各城市、集镇人口密集堤段，为人类生活、建筑垃圾等，如荆江大堤中，砖窑废址、砖瓦碎片、石渣、煤渣、房基粪坑、建筑垃圾、生活垃圾等亦时有发现，其中以沙市城区堤段分布较普遍。

3.技术水平落后，施工方法简陋，填筑质量差，导致“取料无选择、填筑无分区、碾压无机械、清基不彻底、地基少处理”

历史上生产力水平低下，各个时代施工的经济技术水平参差不齐，堤防工程施工多实行“人海战役”，主要靠肩挑背驮进行施工，导致离堤近的不良土料轻易上堤，而运距稍远的土料由于运输能力低下而舍弃。同时，由于施工人员众多，管理不当，同一料场内不同岩性的土料也无分选，结果是取料无选择，导致上堤土料混杂，且杂乱堆积，填筑无分区，填筑质量差异较大，并且，由于就地取土，常在堤内离堤很近的范围内留下顺堤呈串珠状展布的取土坑，这些取土坑给渗流破坏创造了条件。

受当时生产力水平的限制，缺乏较先进的碾压机械，堤防工程的压实主要靠人力，导致堤身压实度低，干密度往往达不到要求，严重影响了填筑质量。

历史险情及勘探成果均表明，已建堤防存在未清基或清基不彻底问题，建基面上常残留有植物残骸、杂物等，致使堤身与堤基结合不紧密，存在沿堤身与堤基接触带的渗流，汛期常沿结合面发生渗漏险情；后期加高培厚时，堤坡清基没有满足要求，导致新老堤接合部位不严密，沿结合面常发生脱坡等险情。在溃口地段，常有木桩、沉船等堵口遗弃物，汛后复堤过程中未被清除，给堤防工程留下隐患。存在这些问题的堤段成为1998年汛后堤防除险加固的重点。(www.xing528.com)

4.堤身发育有不同程度、不同规模的干裂裂隙

长江中下游重要堤防工程土堤堤身一般高出地面6～8m，在堤身部位地下水位埋深较大，非汛期时间较长，一方面地下水位以上土层中毛细作用有限，另一方面堤身暴露失水量较大，致使堤身土含水量一般较低，堤身失水较严重，致使土堤产生不同程度、不同规模的干裂，从而产生裂缝与裂隙等。

5.部分堤段生物洞穴隐患较多

各堤堤防管理部门的调查结果表明，长江中下游堤防工程土堤堤身中常见有白蚁、獾、蛇、鼠、蟹等生物活动，严重影响土堤的安全。

如九江长江干堤大坂跃进段发现大量白蚁穴；枞阳江堤永登圩堤段蚁害较严重；马鞍山江堤的4个堤段堤顶钻进过程中，均存在某些孔内不返水或护孔壁的浆液流失的现象，这可能是生物洞穴造成的；而荆南长江干堤桩号687＋000内堤脚附近1999年有白蚁活动、桩号684＋500～683＋000外堤脚蛇、鼠猖獗，桩号675＋000～664＋000沿堤有獾子活动（有沙包），桩号659＋000～657＋000在1987年有白蚁活动，桩号662＋000～651＋000沿外安全台蛇、鼠猖獗，桩号645＋000～644＋000在1995年以前有白蚁活动，桩号497＋700内堤脚附近新近曾发现有白蚁活动。

6.堤身已经受洪水考验，但汛期险情不断

长江中下游重要堤防工程历史悠久，均已经受了洪水考验，为保护人民生命财产安全起到了重大的作用。但是，由于土堤具有的以上特点，在汛期，尤其是在特大洪水期间，这些堤防工程堤身险情不断，主要险情类型有堤身散浸、漏洞、脱坡、裂缝等，险情多分布在堤内坡下部及堤脚至内平台脚之间。

1998年汛期，荆江大堤共出险91处，而堤身险情就有62处，占险情总数的68%，其中散浸43处，散浸集中7处，清水漏洞12处；1999年，出险总数为30处，而堤身险情就有22处，占73.3%，其中散浸15处，散浸集中6处，清水漏洞仅1处。咸宁长江干堤赤壁堤段堤身散浸51处，总长度达3.48km，其中K353＋300～344＋000段见散浸30处，段长达2.54km；堤顶纵向裂缝计20条，累计长度大于960m，缝宽1～4mm，可见深度10～50cm；横向裂缝4条，累计长度13m，缝宽5mm，可见深20～50cm；堤身内脱坡2处，长165m；清水漏洞12处，浑水漏洞1处。1999年汛期，堤身散浸9处，长约2.38km；堤顶纵向裂缝9条，累计长度573m。

7.土的物理力学性质指标在不同时间和地点差异较大

土堤特殊的微地形地貌特征及其旱季与汛期所处的不同环境，使得堤身填土的物理力学性质具有极大的差异。在旱季，堤身填土的天然含水量大都高于塑限，而低于液限，且随其岩性不同而有所差异。粘土的天然含水量高于壤土，而壤土（包括粉质壤土）的液性指数一般高于粘土，绝大多数壤土的液性指数I_L＜1，处于可塑和软塑状态，仅有极少数壤土I_L＞1，处于流塑状态；粘土类大部分处于可塑和硬塑状态。压缩系数绝大多数在0.1～0.50MPa^－1之间，属中等压缩性土，少数具高压缩性，且同一种土在不同堤段的平均压缩系数较为接近，多在0.30～0.40MPa^－1之间。堤身填土的抗剪强度，室内饱和固结快剪和饱和快剪试验成果差异性较大。