渠道邊坡膨脹土抗滑穩(wěn)定措施分析

□李 旭（河南省水利第二工程局）

渠道邊坡膨脹土抗滑穩(wěn)定措施分析

□李 旭（河南省水利第二工程局）

南水北調(diào)，世紀(jì)工程，千秋偉業(yè)。提高經(jīng)濟(jì)效益、發(fā)揮社會(huì)效益、確保安全運(yùn)行是南水北調(diào)工程建設(shè)管理者的責(zé)任和義務(wù)。南水北調(diào)中線工程渠道長(zhǎng)，涉及膨脹土渠段多，在建設(shè)中采取了多項(xiàng)預(yù)防措施，確保了工程安全。文章就南水北調(diào)中線工程如何對(duì)世界性難題的膨脹土渠段設(shè)置防護(hù)措施，出現(xiàn)險(xiǎn)情如何進(jìn)行工程搶險(xiǎn)進(jìn)行分析。

膨脹土渠段；防護(hù)措施；搶險(xiǎn)方案

1 膨脹土基本情況

膨脹土處理，世界性難題。南水北調(diào)中線工程渠道長(zhǎng)、地質(zhì)條件復(fù)雜，尤其涉及的膨脹土渠段較多，因處理膨脹土而增加的投資也較大，任何局部的邊坡失穩(wěn)、結(jié)構(gòu)破壞都將可能影響建筑物安全，膨脹土處理不好將影響渠道的運(yùn)行安全。膨脹土是富含膨脹性粘土礦物（蒙脫石、伊利石、高嶺石或混層結(jié)構(gòu)）且隨著環(huán)境的干濕循環(huán)變化而具有顯著的干燥收縮、吸水膨脹和強(qiáng)度衰減的粘性土，一般具有超固結(jié)性。在地層分布上一般屬于上第三系河湖相砂礫巖、砂巖和第四系中更新統(tǒng)沖洪積分支粘土，在結(jié)構(gòu)上夾層多，上層滯水明顯，開(kāi)挖后易產(chǎn)生卸荷失穩(wěn)。根據(jù)其膨脹率分類，膨脹土可分為弱膨脹土、中膨脹土和強(qiáng)膨脹土。在進(jìn)行渠道土方開(kāi)挖和保護(hù)層開(kāi)挖過(guò)程中，需采取與常規(guī)土方開(kāi)挖不同的方法。根據(jù)膨脹土特殊的工程特性和運(yùn)行特點(diǎn)，通過(guò)試驗(yàn)研究，確定適合膨脹土渠道邊坡抗滑措施與方案，保障工程安全運(yùn)行。

2 膨脹土渠段開(kāi)挖臨時(shí)防護(hù)措施

由于膨脹土的特殊性質(zhì)，在開(kāi)挖過(guò)程中，采取逐層開(kāi)挖排水溝排除滯水、滲水的開(kāi)挖方式，并采取臨時(shí)覆蓋邊坡、預(yù)留保護(hù)層和后續(xù)工序跟進(jìn)，可有效隔絕陽(yáng)光暴曬和雨雪沖刷凍結(jié)，減少因土體失水干縮或遇水膨脹而引起的邊坡失穩(wěn)滑坡現(xiàn)象。

3 膨脹土渠段永久防護(hù)措施

膨脹土渠道安全，防護(hù)為要。為了保護(hù)渠道或其他基坑的安全，目前，南水北調(diào)中線工程主要采取弱膨脹土改性、非膨脹土、膨脹土加土工格柵換填以及土工袋等“金包銀”開(kāi)挖換填等施工措施，最大程度的進(jìn)行渠道保護(hù)，防止建筑物破壞。但是，膨脹土地區(qū)的渠坡及建筑物工程遭到破壞是難免的，為確保工程的運(yùn)行安全，除此之外，在南水北調(diào)中線工程建設(shè)中還考慮了深層抗滑防護(hù)和表面排水防護(hù)。深層抗滑防護(hù)主要采取抗滑樁與坡面梁防護(hù)；表面排水防護(hù)主要是坡面采取菱形格構(gòu)或砌石（混凝土）聯(lián)拱防護(hù)。篇幅所限，文章主要探討深層抗滑防護(hù)和表面排水防護(hù)以及工程搶險(xiǎn)問(wèn)題。

3.1 渠坡深層防護(hù)

3.1.1 抗滑樁

渠道混凝土襯砌完成前，在中強(qiáng)膨脹土且裂隙發(fā)育渠段，首先是解決渠坡的深層抗滑防護(hù)問(wèn)題。在南水北調(diào)中線工程建設(shè)中，采用的深層防護(hù)措施有抗滑樁：采用C30鋼筋混凝土樁，樁徑1.00～1.50m，樁長(zhǎng)10～15m，樁軸線間距4m。抗滑樁采用旋挖鉆機(jī)直接在渠道坡面上鉆孔施工，鋼筋籠采取汽車吊吊裝，但施工時(shí)需填筑施工平臺(tái)，平臺(tái)大小視施工機(jī)械而定。3.1.2 抗滑樁與坡面梁的組合

抗滑樁與坡面梁的組合是抗滑樁和坡面梁聯(lián)合布置，為渠道坡面和底板設(shè)置一個(gè)堅(jiān)固的外殼，增加防護(hù)措施的整體性?？够瑯督Y(jié)構(gòu)及布置同上；坡面梁一般為C50鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)抗滑樁的樁徑設(shè)定斷面尺寸，斷面尺寸一般為60cm×50 cm（深×開(kāi)口寬），分坡面梁、齒槽、渠底橫梁、樁梁連接段等幾個(gè)部分。上部與抗滑樁連接，下部與渠底橫梁連接，長(zhǎng)度為渠坡長(zhǎng)，軸線間距4m。坡面梁施工應(yīng)在抗滑樁施工及樁頭按設(shè)計(jì)要求處理,渠道改性土換填層削坡處理等工作完成后實(shí)施。坡面梁采用地模施工，地模應(yīng)在土工膜敷設(shè)前，與削坡處理同時(shí)采用人工或開(kāi)槽機(jī)開(kāi)挖成型。坡面梁斷面尺寸應(yīng)符合施工圖要求，不應(yīng)欠挖。成型后的地模側(cè)壁面沿坡面梁縱向應(yīng)順直、平整，且與渠道中心線垂直；坡面梁底面縱向可適當(dāng)下凹，跨中下凹矢拱高度宜控制在10cm以內(nèi)，不應(yīng)上拱。抗滑樁樁頂應(yīng)為鑿毛后的新鮮混凝土面，且不應(yīng)殘留松動(dòng)的混凝土或石塊。

3.1.3 微型抗滑樁

微型抗滑樁就是樁徑小一號(hào)的抗滑樁。微型抗滑樁是C30鋼筋混凝土樁，樁徑0.30m，樁長(zhǎng)10m以內(nèi)，每組2根，分直孔樁和斜孔樁交叉布置，交角300左右，每組間距1～2m。微型抗滑樁采用地質(zhì)鉆直接在渠道坡面上鉆孔施工，微型抗滑樁因采用直孔樁和斜孔樁交叉布置，所以具有結(jié)構(gòu)受力好，提供抗滑力大的特點(diǎn)，與抗滑樁與坡面梁的組合相比，施工機(jī)械輕，適應(yīng)能力強(qiáng)，造價(jià)相對(duì)低，對(duì)以后渠坡加固和搶險(xiǎn)方案的設(shè)計(jì)具有非常大的推薦意義。

3.2 渠坡表面防護(hù)

3.2.1 設(shè)置排水管

表面防護(hù)主要有坡面采取菱形格構(gòu)或砌石（混凝土）聯(lián)拱防護(hù)。要解決好表面防護(hù)問(wèn)題，在采取坡面防護(hù)的同時(shí)，還應(yīng)解決排水通道問(wèn)題。在水位高或深開(kāi)挖渠段，根據(jù)渠道水文地質(zhì)情況，需采取一些必要的措施，如在渠坡上設(shè)置一排或多排PVC花管，多排PVC花管按梅花形布置。

3.2.2 局部加密排水管

如有明顯滲出點(diǎn)，則再按滲出點(diǎn)加密設(shè)置PVC花管，原坡面布置的PVC花管出口處直接采用三通連接并延伸到排水溝，插入土層部分的PVC花管部分外包150g/m2的土工布。

3.2.3 設(shè)置排水溝

在已出現(xiàn)滲水或滲水量較大的坡面，沿渠坡坡面應(yīng)布置橫向排水盲溝進(jìn)行引排，盲溝沿渠道走向的間距可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)滲水實(shí)際情況進(jìn)行布置，一般≥4m，盲溝的布置位置應(yīng)避開(kāi)其他構(gòu)筑物，盲溝里填砂礫石反濾料，確保盲溝的連續(xù)性；橫向排水盲溝尺寸為40cm×30cm（深×開(kāi)口寬），盲溝頂面預(yù)留10cm回填耕植土，盲溝底部埋設(shè)Φ100的透水軟管，通過(guò)透水軟管將滲水引至縱向排水溝。盲溝的頂部高程應(yīng)不低于滲濕坡面部分的頂部高程。

4 工程搶險(xiǎn)

4.1 靜壓灌漿封閉

膨脹土渠道受外界影響大，尤其是氣候因素的影響，因此，渠道遭受破壞在所難免。運(yùn)行管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是加強(qiáng)渠道安全巡視，發(fā)現(xiàn)渠坡出現(xiàn)裂縫時(shí)，需及時(shí)采取措施，防止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大或出現(xiàn)滑坡。裂縫寬度＜1cm采用靜壓灌漿封閉，漿液采用純水泥漿，表面覆蓋10cm厚耕植土植草，加強(qiáng)保護(hù)和巡視。

4.2 開(kāi)挖再回填

裂縫寬度超過(guò)1cm，應(yīng)局部挖除，開(kāi)挖坡比不陡于1∶2；挖至底面后裂縫仍向下發(fā)育的，不再開(kāi)挖，裂縫剩余深度采用純水泥漿靜壓注漿；裂縫開(kāi)挖基坑采用水泥改性土回填，分層人工夯實(shí)，夯實(shí)后壓實(shí)度≥0.98。

4.3 抗滑搶險(xiǎn)、深層加固

尚在蠕動(dòng)的渠坡應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取臨時(shí)措施止滑，止滑辦法首先是滑動(dòng)面卸荷，其次是樹(shù)根樁或鋼板樁阻攔，然后在渠道邊坡設(shè)置永久鋼板樁或微型抗滑樁。渠坡加固措施實(shí)施完成，且渠坡穩(wěn)定后視坡腳破壞情況，應(yīng)按照以上的措施設(shè)置坡腳排水方案。同時(shí)，在裂縫或滑坡處增設(shè)測(cè)斜孔和滲壓監(jiān)測(cè)計(jì)等設(shè)備，以便滿足后續(xù)觀測(cè)及防護(hù)。

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2017-6-9

編輯：劉長(zhǎng)垠