繞山濕陷性黃土渠道預(yù)侵水法施工技術(shù)綜述

艾克拉木·艾爾肯

(新疆伊犁州昭蘇縣水利局，新疆 昭蘇835600)

0 前 言

陡坡繞行盤算段是一分干渠運行中的卡脖子工程段，該渠線段均為大孔隙黃土地段，長影春季積雪融化而造成渠道塌方，使淤積灌區(qū)春灌用水無法保障，必須整治襯砌防滲處理。該渠段1998年修建完工，運行至2000年，渠體多出因失陷穿孔失穩(wěn)而導(dǎo)致，陷落垮堤，致使渠道斷流，此段渠道直徑為得到修復(fù)，因此下游灌區(qū)直徑得不到灌溉保證，嚴(yán)重影響了灌區(qū)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)務(wù)之急必須對該段渠道進行改造配套完善，區(qū)間的納洪口等建筑物［1］。

1 總體概況

昭蘇縣夏塔灌區(qū)是《伊犁河流域灌區(qū)規(guī)劃》中24個灌區(qū)之一，灌區(qū)位于昭蘇縣境域西南80 km。西起夏塔河?xùn)|至庫都爾丘陵草場西邊緣，北抵特克斯河與哈薩克斯坦國界河相望，南監(jiān)天山北坡腳，地處E80 ゜30'00″～80 ゜54 ˊ08″，N42 ゜43'18″～42 ゜56'15″之間。灌區(qū)東西平均長37.6 km，南北平均寬20 km，總土地面積7.52 萬hm2，灌區(qū)海拔高程在1 650 ～1 950 m。整個地形呈西高東低，南高北地，東西向平均地面縱坡1/660，南北向地面縱坡1/50 ～1/110。

改建一分干渠12 +200 －15 +000 段渠道，此段為一分干渠繞山盤山線段，改建襯砌2.8 km，設(shè)計流量6.1 m3/s，加大流量7.6 m3/s，渠道形式為提醒斷面采用，6 cm厚的預(yù)制六菱形混凝土板襯砌，2∶8灰土墊層加土工膜防滲。渠道內(nèi)邊坡為1∶1.5，外邊坡為1∶1.5，縱坡1/1000，底寬1 m，渠深2.1 m，本工程級別為四級。

2 干渠12 +200 －15 +00 渠道沿線工程地質(zhì)條件

工程區(qū)位于夏塔灌區(qū)一份干區(qū)12 +200 －15 +00 渠段，渠道長2.8 km。地處山險丘陵地帶，地形高低平起伏較大。渠道南側(cè)渠渠堤曾多出因失陷穿孔，失衡而導(dǎo)致陷落垮堤，故障該段繞山盤山繞丘陵老渠道頂為險段渠道。地層以第四系上更新統(tǒng)沖洪積層為主。在探坑深度范圍內(nèi)地層巖性可劃分為三層(地表向下);第一層;地表有機質(zhì)土(或人工膜土)灰黑色，松散，稍濕，松散－稍密，孔隙發(fā)育，含植物根系，厚度0.2 ～0.5 m。第二層，粉質(zhì)黏土淺黃色，稍密，稍濕，－濕，可塑?？紫逗痛怪惫?jié)理發(fā)育，局部含有鈣質(zhì)結(jié)核，厚度2.1 ～2.4 m。土粒比重平均值(Gs)為2.7，天然孔隙比(e)為1.186 －1.273承載力特征值為100 kPa，第三層;粉土。淺黃色稍密為主(局部中密)，稍濕－濕可塑?？紫逗痛怪惫?jié)理發(fā)育，局部含有鈣結(jié)核和礫石。厚度＞5 m，土粒比重平均值(Gs)為2.69，天然孔隙比(e)為1.037，承載力特征值為100 kPa。

除了渠道樁號12 +950 －13 +330 有灰色，白色泥灰?guī)r出露意外，渠身均外在黃土狀粉土內(nèi)，渠道邊坡土具有濕陷性，主要工程地址問題是邊坡穩(wěn)定，為了改善邊坡的穩(wěn)定性，消除邊坡土的濕陷量及降低坡高。

3 預(yù)侵水(水夯)法處理一分干渠12 +200 －15 +000 濕陷性黃土險段渠道

3.1 預(yù)侵水法(水夯)施工原理

預(yù)侵水法(水夯)是通過在該濕陷性黃土繞山段老渠按設(shè)計要求修剪建筑物和渠道前預(yù)侵對該老渠段從兩個邊大面積飲水預(yù)侵泡(水夯)其中第一部:先有老渠內(nèi)兩方向大面積飲水預(yù)侵泡，第二部先有老渠北邊填方體頂上開溝引水預(yù)侵泡，先引水預(yù)侵泡先有老渠后準(zhǔn)備好發(fā)電機小四輪水棒用的人工然后人工開挖好的寬4 m長10 m高0.5 m根據(jù)這個規(guī)定來分好幾個田塊然后用水泵來老渠內(nèi)的水抽出來預(yù)侵泡北邊填方渠頂上［2］。

這樣是土體在水的作用下和自重壓力作用下發(fā)生實現(xiàn)產(chǎn)生壓密可消除全部黃土層的自重濕陷性和深部涂層的外荷濕陷性;這樣可以消除上部處理土層的濕陷性減少渠基的濕陷量，可以減少下部土層的濕陷幾率。該現(xiàn)有老渠段按設(shè)計要求開挖時頂留適當(dāng)凈空以適應(yīng)濕陷性變形。

3.2 預(yù)侵水法(水夯)施工準(zhǔn)備

3.2.1 預(yù)侵法(水夯)引水水源的準(zhǔn)備

預(yù)侵法(水夯)可以消除大厚度濕陷性黃土地基的現(xiàn)有老渠基的自重濕陷性，但其缺點是用水量大，有一定的水量保證，工期較長，至少需要較長時間的準(zhǔn)備并一般情況下一個渠道從預(yù)侵泡開始至下沉穩(wěn)定以及土的含水量降低到一定的要求是需要的時間至少一年左右的時間因此預(yù)侵水法只能在具備滿足水源又有較長的施工準(zhǔn)備時間的條件下才能采用本辦法。

該濕陷性黃土繞山險段老渠水源保證滿足第一水源是夏塔河夏塔灌區(qū)現(xiàn)有的一分干渠從西到東可以引導(dǎo)一分干渠12 +200 樁號上，第二個水源是阿克蘇河，利用阿克蘇河西干渠及通過紅土溝草場上牧民開挖好引水灌溉草場的土渠從東到西可以把水引導(dǎo)一分干渠15 +000 樁號上，這兩個引水水源完全滿足我們所需的老渠預(yù)侵水水量的要求并這條渠道上每條上專門安排2 ～3 人負(fù)責(zé)24 h順絡(luò)值班引水，停水，看水，并保障引水時間和引水水量［3］。

3.2.2 預(yù)侵水(水夯)法施工方法

本工程預(yù)侵水法是引水水源條件好渠段頭和尾部兩邊都可以引水預(yù)侵，根據(jù)這個有理條件我們要分兩部進行預(yù)侵。

第一步:用兩頭引水渠的水引導(dǎo)提前準(zhǔn)備好的老渠內(nèi)侵水開始時及初期引水水量不宜過大及老渠水位不宜過高并開始注水就提前準(zhǔn)備好的人員仔細(xì)觀察，老渠變化情況24 h順絡(luò)值班所用機械設(shè)備24 h待命，自重濕陷性黃土渠段一般土質(zhì)疏松，而且長有裂縫和孔洞分布，在侵水過程中容易發(fā)生“跑水”沖壞現(xiàn)象給與侵水方法施工造成困難并延長施工工期如有發(fā)現(xiàn)有裂縫和孔洞“跑水”沖壞現(xiàn)象及時停水并利用準(zhǔn)備好的機械設(shè)備，人工編織袋，堵塞處理和維修恢復(fù)好后在進行預(yù)侵水，待周圍地表形成環(huán)形裂縫時在將引水量和水位適當(dāng)提高，“跑水”沖壞一般發(fā)生在開始侵水的時候在第一周到第二周內(nèi)要加強觀察。

如有“跑水”沖壞嚴(yán)重時停止侵水，一邊處理并及時處理好再放水。并每天專人負(fù)責(zé)測量并記錄引水水量水位老渠滲漏水位變化等情況和渠道地形地貌，地質(zhì)變化情況和渠道四周圍地形變化和裂縫情況，根據(jù)以上情況和水位這樣時間進行20 d后停止侵水并記錄老渠內(nèi)現(xiàn)在有的水量和水位變化情況，一般在一周左右老渠內(nèi)水量全部可以滲漏完。

老渠老渠滲漏完2 ～3 d后排專人觀察侵水后的老渠變化情況和有效有裂隙或孔洞泡水沖壞現(xiàn)象。如有按提前準(zhǔn)備好的維修方案來及時處理維修好并準(zhǔn)備好第二次預(yù)侵水按照以上方法進行3 ～4 次，每期預(yù)侵水時間為一個月左右，這樣進行3 －次用的時間3 ～4個月，沒有問題就基達到了預(yù)侵水的目的并老渠預(yù)侵水后基本上穩(wěn)定了。

利用第二次老渠預(yù)侵水的水量并用提前準(zhǔn)備好的小四輪，發(fā)電機，水棒，人工準(zhǔn)備開挖好的堤頂上抽水預(yù)侵泡北邊堤頂，每個田塊充滿。水棒抽水開始的水量，水位不要過高沒有什么問題逐漸加大，如有問題及時停水并及時處理維修好后再抽水預(yù)侵堤頂這樣一個月內(nèi)反復(fù)進行5 －6 次(抽水只有在白天進行)渠道內(nèi)的預(yù)侵泡工作什么時候停堤頂?shù)念A(yù)侵泡就什么時候停。沒有停水時按以上方法渠內(nèi)和堤頂反復(fù)進行預(yù)侵水。

3.2.3 預(yù)侵水法的(水夯)效果

3.2.3.1 優(yōu)點和效果

通過預(yù)侵水法后一分干渠12 +200 －15 +000濕陷性黃土繞山險段，①根據(jù)國家有關(guān)預(yù)侵水法規(guī)范規(guī)定;②結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)，地形等實際情況和渠內(nèi)堤頂預(yù)侵水施工方法需要3 －4月的施工周期;③根據(jù)昭蘇縣設(shè)計一冬天的積雪和自重濕陷沉降及開春的融雪洪水及降水渠基濕陷性基本穩(wěn)定;④通過建設(shè)完工后經(jīng)7 －8年的安全運行及管理情況來看渠道目前安全運行很好沒有什么問題。

根據(jù)以上預(yù)侵水時間和安全運行管理證明我們可以肯定老渠預(yù)侵水法來處理好了并消除了濕陷性黃土的濕陷性，減少了渠基的濕陷量，而且可以減少下部土層的濕陷幾率。

3.2.3.2 預(yù)侵水法缺點

①預(yù)侵水法用水量大，實驗證明用預(yù)侵水法處理1 m2渠道至少用水量6 t以上施工工期長在一般情況下一個渠道從預(yù)侵水開始到下沉穩(wěn)定以及土的含水量的降低到一定要求是所取時間較長至少是要一年左右時間;②預(yù)侵水法只能在具備充足水量又有較長的準(zhǔn)備時間條件下采用本辦法。

4 綜合結(jié)果

采用預(yù)侵水法施工時，嚴(yán)格認(rèn)真按照施工工藝要求設(shè)計規(guī)范要求來進行施工每道工序施工完工后報驗給監(jiān)理和甲方，監(jiān)理，甲方進行驗收合格后才進行下一道工序。正因為施工單位及每個環(huán)節(jié)施工小組監(jiān)理，甲方認(rèn)真嚴(yán)格按照每道防滲處理施工工藝，工程施工質(zhì)量得到了可靠保證。

工程的建成，使得收益的沿途鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)牧民灌溉得到了保障并推動了農(nóng)牧民收入的提高，社會經(jīng)濟的發(fā)展，并通過這個工程培養(yǎng)了一批專業(yè)技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平?？偟膩碚f本工程開工完工并安全運行到至今各項指標(biāo)均符合設(shè)計規(guī)范要求并巨大發(fā)揮了經(jīng)濟效益和社會效益。

［1］穆志江. 黃土濕陷性的施工處理措施［J］. 中國水運下半月，2009:261 －262.

［2］陳雯龍. 預(yù)浸水法在渠道非自重濕陷性黃土基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用［J］. 水利科技與經(jīng)濟，2011，17(01):89 －91.

［3］江秋嫻. 淺談灌溉渠道的滲漏問題［J］. 人民珠江，2009，30(04):75.