淺談對(duì)坡積物渠道基礎(chǔ)問(wèn)題處理的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

朱小強(qiáng)

（新疆伊犁特克斯河水電開(kāi)發(fā)有限公司 新疆 伊犁 835000）

1 工程概況

清河灌區(qū)新建引水總干渠長(zhǎng)53.50km，設(shè)計(jì)引水流量50.30m3/s，灌溉面積46萬(wàn)畝。干渠工程主要由輸水明渠、渠系建筑物（閘、涵）、輸水涵洞、渡槽、農(nóng)渠交叉建筑物、退水系統(tǒng)、交通橋及路涵等建筑物組成。渠道平均縱坡1/2000，渠道底寬4m，渠深5.85m，挖方段內(nèi)邊坡1∶1.75，填方段外邊坡1∶1.75。總干渠渠線其中一段為榜山渠道，沿線基礎(chǔ)均為 坡 積 物 ， 樁 號(hào) 為 57+500～61+720，長(zhǎng)4.22km。其中樁號(hào)為57+500～58+300開(kāi)挖形式為全挖方渠道，長(zhǎng)0.8km。58+300～59+470開(kāi)挖形式為半挖半填渠道，長(zhǎng)1.17km。59+470～61+720開(kāi)挖形式為全填方渠道，長(zhǎng)2.25km。其余渠線均在低丘陵或平原區(qū)設(shè)置。

2 工程地質(zhì)條件

樁號(hào)為57+500～61+720渠線在崩坡積體前緣或中部通過(guò)，坡度為26°～30°，后緣為基巖山體，坡度為55°～60°，地形較平坦。出露的巖性為碎石土、砂卵礫石層，該段從巖性上分主要分二層。第一層：①全新統(tǒng)Q4dl坡積碎石土層：天然密度ρ＝1.95g/cm3,平均干密度 ρd＝1.87g/cm3，相對(duì)密度 Dr＝0.55g/cm3，含水率w＝4.04%，小于0.075mm粒徑含量大于10%，為凍脹土。主要分布在渠堤上和渠底，厚約2～6m，碎石多呈塊狀、片狀及棱角狀；第二層：②上更新統(tǒng)Q3al沖積砂卵礫石層：天然干密度為2.1g/cm3，天然含水率為1.7%，比重為2.70，最小干密度為1.9g/cm3，最大干密度為2.3g/cm3，相對(duì)密度為0.8，小于0.075mm粒徑含量小于10%，無(wú)凍脹性。主要分布在渠底以下1m～5m，厚約3m～10m，礫石粒徑一般1cm～3cm，最大可見(jiàn)8cm，礫石含量約占60%，卵石含量約占20%，其余為砂土，礫石的磨圓度一般。該段通過(guò)鉆孔水位觀測(cè)，渠道基礎(chǔ)以下1m～10m未見(jiàn)地下水，施工時(shí)無(wú)地下干擾，填方過(guò)程中需清除表層厚約1m含植物根系的腐質(zhì)土。通過(guò)地質(zhì)測(cè)繪調(diào)查，由于結(jié)構(gòu)面的組合，沿線山體均有少量的掉塊現(xiàn)象，需進(jìn)行噴錨處理。

3 按原設(shè)計(jì)施工發(fā)生問(wèn)題

該工程全部完工于2013年6月20日，2013年6月25日上午12點(diǎn)開(kāi)始試通水。試通水期間渠道水位控制在每24小時(shí)水位上升80cm逐漸上升至設(shè)計(jì)水位。到2013年6月29日下午5點(diǎn)發(fā)現(xiàn)高填方段樁號(hào)59+470～61+720外邊坡半坡和坡腳處有不同程度的滲水點(diǎn)，而且滲水點(diǎn)面積有逐漸擴(kuò)大的跡象。發(fā)現(xiàn)有滲水現(xiàn)象后為防止退水較快引起的渠道基礎(chǔ)揚(yáng)壓力較大而產(chǎn)生砼板隆起現(xiàn)象，從渠首逐漸關(guān)閉閘門(mén)緩慢退水。利用退水系統(tǒng)渠道完全退水過(guò)后業(yè)主、監(jiān)理和施工單位對(duì)渠道進(jìn)行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)57+500～61+720段底板均有不同程度的下沉，邊板有塌陷和斷裂等現(xiàn)象，見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 渠道底板沉降

渠道事故發(fā)生后建設(shè)方及時(shí)的邀請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位及新疆相關(guān)地質(zhì)、水工等專家現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地查勘，之后又查閱該段渠道地質(zhì)資料對(duì)此次事件進(jìn)行了全面的調(diào)查分析與此同時(shí)設(shè)計(jì)單位相關(guān)專業(yè)人員又在該渠道57+500～61+720段地段地基做5組地質(zhì)補(bǔ)勘實(shí)驗(yàn)，同時(shí)又對(duì)該地基土取樣做了在飽和狀態(tài)下的三軸壓縮實(shí)驗(yàn)。最后根據(jù)5組實(shí)驗(yàn)成果顯示該地基土粒徑組成：300mm～200mm粒徑含量 為 2.18%，200mm～60mm粒 徑 含 量 為19.58%，60mm～5mm粒徑含量為 21.9%5mm～2mm粒徑含量為 5.8%，2mm～0.5mm粒徑含量為 4.83%，0.5mm～0.25mm粒徑含量1.68%，0.2mm5～0.075mm粒徑含量為3.93%0.075mm～0.005mm粒徑含量為 8.65%，＜0.005粒徑含量1.98（顆分已更新），不均勻系數(shù)Cu=147.2，曲率系數(shù) Cc=10.0，粒徑＞2mm為80.5%，棱角狀，地名為碎石該層天然密度ρ=1.95g/cm3,相對(duì)密度 Dr=0.61～0.67，含水率w=2.2～3.5%，比重2.67。地基土粒徑曲線見(jiàn)地基土粒徑曲線圖

該坡積物地基中碎石土0.075mm～0.005mm粒徑含量為8.65%，細(xì)粒含量較多有明顯的有凍脹性和變形特性。飽和狀態(tài)下的三軸壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在同樣受壓條件下該地基碎石土在飽和狀態(tài)下壓縮量與比干燥狀態(tài)下大得多。

圖2 渠道邊坡板由于底板沉陷拉裂

圖3 地基土粒徑曲線圖

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況和對(duì)該地基土的實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合分析，最終形成了以下兩種原因?qū)е铝饲理虐逑鲁粒?/p>

3.1 地質(zhì)原因

位于山區(qū)附近的坡積土層，由于其特殊的地理環(huán)境造成地基土顆粒大小差異很大，碎石含量較大，具有很大的離散性,級(jí)配不連續(xù)，多為混合土。由于地層分布的不均勻性，使其地基在有一定的外力作用下有很強(qiáng)的壓縮變形特性，特別是遇水前后壓縮比和承載力在遇水前后也變化都很大。這是造成渠道砼板沉陷的主要原因。

3.2 設(shè)計(jì)缺陷原因

由于該地基土有明顯的凍脹性和變形特性，特別是遇水濕化后土體本身壓縮量比較大，處理時(shí)應(yīng)考慮做換填或強(qiáng)夯等措施。但設(shè)計(jì)院對(duì)這種地基土遇水前后壓縮量變化大和承載力的衰減快的特性沒(méi)有引起足夠的認(rèn)識(shí)，因此原設(shè)計(jì)施工圖紙要求只對(duì)擾動(dòng)過(guò)表層地基土進(jìn)行了夯實(shí)，理想化認(rèn)為渠道基礎(chǔ)始終是處于干燥狀態(tài)。

3.3 施工原因?qū)е虑赖装蹇p滲水

施工時(shí)上游渠道板伸縮縫填縫材料不密實(shí)及砼板下防滲膜在鋪設(shè)時(shí)破損，導(dǎo)致渠水從伸縮縫滲入渠道地基當(dāng)中，使原來(lái)渠道基礎(chǔ)由干燥狀態(tài)變成了有水濕潤(rùn)或者飽和狀態(tài)，致使碎石土產(chǎn)生了較大的壓縮量，造成了砼板下沉。

4 處理措施

4.1 57+500～59+470全挖方及半挖半填段渠道防滲處理方案

由于渠道已經(jīng)建設(shè)完后，若全部拆除原有渠道板再對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理不太現(xiàn)實(shí)。為了保證當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)用水，需以快速有效的方案處理好此次滲水事故。經(jīng)專家討論，對(duì)樁號(hào)為57+500～58+300開(kāi)挖形式為全挖方渠道和58+300～59+470開(kāi)挖形式為半挖半填渠道對(duì)其做表面防滲處理。處理方式：在原有砼板表面上再鋪設(shè)兩布一膜防滲膜，防滲膜上下面均鋪設(shè)3cm厚砂漿墊層，在砂漿墊層上澆筑10cm厚砼，為防止新澆筑的砼板由于不均勻沉陷產(chǎn)生裂縫，新澆筑的砼伸縮縫仍然按原有砼板尺寸劃分，填縫材料下部用7cm高壓閉孔板，上部為3cm為聚氨酯密封膏。

4.2 59+470～61+720全填方段渠道基礎(chǔ)處理方案

對(duì)于樁號(hào)59+470～61+720開(kāi)挖形式為全填方渠道對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行打孔充填灌漿。充填灌漿孔打孔方式為沿渠道底板中心橫斷每隔3m打一個(gè)灌漿孔，孔深距渠道底板基礎(chǔ)以下4m。鉆孔采用YJL100型履帶式跟管鉆機(jī)樁孔，φ130mm鋼管跟進(jìn)。漿液拌制采用YJC-340攪拌機(jī)攪拌，3SNS泥漿泵全孔一次灌漿法灌漿，采用純壓式灌漿。灌漿分序加密的原則進(jìn)行。Ⅰ序孔灌漿壓力0.2Mpa～0.25Mpa，Ⅱ序孔灌漿壓力0.3Mpa～0.35Mpa，灌漿壓力以不抬動(dòng)砼為原則。水泥漿開(kāi)灌水灰比2∶1，共采用2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1或0.5∶1等4個(gè)比例。灌漿分段長(zhǎng)度為第一段1m，第二段2m，其它灌漿施工參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)灌漿實(shí)驗(yàn)確定。當(dāng)注入率不大于3L/min，繼續(xù)灌注30min，作為灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

渠道防滲處理于2013年7月30日結(jié)束，8月4號(hào)重新試通水，放水過(guò)程參照一次放水方式。經(jīng)過(guò)試運(yùn)行后該段渠道再?zèng)]有發(fā)生滲漏和砼板沉陷現(xiàn)象，至今運(yùn)行良好。

5 處理坡積物基礎(chǔ)的一些認(rèn)識(shí)

坡積物形成于第四系（最新的地質(zhì)年代），具有很大的離散性,級(jí)配不連續(xù),孔隙率大，尤其是遇水后在有足夠的荷載的情況下承載力有明顯的衰減現(xiàn)象，壓縮比較大。在這種地基上修建水工建筑，表面防滲不理想再加上地基處理不徹底會(huì)給建筑物安全運(yùn)行帶來(lái)很大的隱患。本人根據(jù)以往對(duì)坡積物地基的認(rèn)識(shí)，加上這些年的工程實(shí)踐，獲得了一些認(rèn)識(shí)。針對(duì)不同情況對(duì)坡積物建議采用以下三種處理方式：

第一種：用非凍脹土換填基礎(chǔ)，如用砂礫料換填。換填深度因坡積物厚度不同而定。有條件的情況下最好全部換填，若坡積物厚度太深無(wú)法實(shí)現(xiàn)全部換填，換填深度至少也要在4.5m以下。換填時(shí)砂礫料鋪筑每層厚度不超過(guò)80cm分層碾壓，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)參照水工建筑物基礎(chǔ)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

第二種：強(qiáng)夯法。若換填料無(wú)法滿足需要，采用強(qiáng)夯法對(duì)其基礎(chǔ)進(jìn)行夯實(shí)。強(qiáng)夯前要做強(qiáng)夯實(shí)驗(yàn)，先擬定試夯區(qū)個(gè)數(shù)及位置、試夯區(qū)劃分及大小、夯前原狀土取樣及物理力學(xué)指標(biāo)（干密度、濕陷系數(shù)、孔隙率、承載力等）檢測(cè)等。試夯區(qū)個(gè)數(shù)建議20000m2布置一個(gè)，其余參數(shù)可參照《強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定。強(qiáng)夯實(shí)驗(yàn)結(jié)束后由檢測(cè)不同強(qiáng)夯方式的實(shí)驗(yàn)成果作對(duì)比，采用最合適數(shù)據(jù)作為強(qiáng)夯控制指標(biāo)依據(jù)。

第三種：充填灌漿法。若前兩種方案難以實(shí)現(xiàn)，也可對(duì)先渠道基礎(chǔ)進(jìn)行充填灌漿，灌漿壓力及其它控制參數(shù)在同一地段參照相關(guān)技術(shù)要求先做灌漿實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)采用合適的參數(shù)作為控制指標(biāo)。

6 結(jié)束語(yǔ)

坡積物形成于山坡，組成物質(zhì)粗細(xì)顆粒混雜，土質(zhì)疏松且不均勻，壓縮性較高，而且有明顯的濕陷性，而水工建筑物要做到滴水不漏也是不太現(xiàn)實(shí)。并且當(dāng)坡面的傾斜坡度較大時(shí)，若地基土長(zhǎng)期處于濕潤(rùn)或飽和狀態(tài)漏常常會(huì)發(fā)生沿下臥基巖傾斜面滑動(dòng)現(xiàn)象，因此在這種基礎(chǔ)上修建建筑物一旦地基處理不當(dāng)會(huì)有非常大的隱患。所以在選擇建筑物位置時(shí)盡量回避這種傍山而建基礎(chǔ)是坐落在坡積物之上的情況。若回避不了那一定要先對(duì)坡積物地基土進(jìn)行詳細(xì)地勘，選擇最合適的處理方式提前做好地基處理；其次一定要做好防滲處理，避免較大的事故發(fā)生。陜西水利