膨脹巖高地下水渠段換填施工的實踐

□劉東雨（河南省水利勘測有限公司）

膨脹巖高地下水渠段換填施工的實踐

□劉東雨（河南省水利勘測有限公司）

文章針對南水北調(diào)中線一期工程總干渠黃河北某段膨脹巖高地下水位復雜地質(zhì)環(huán)境施工存在的問題，分析了該段水文地質(zhì)條件的特點以及其對工程安全和工程質(zhì)量的影響。有針對性的提出采取“放為主，抗為輔”的施工理念。通過施工中的各種不同的排水措施的實施，較好的完成了施工任務(wù)，經(jīng)過長時間的檢測，施工質(zhì)量滿足要求，工程可安全的運行。通過南水北調(diào)工程實踐證明“放為主，抗為輔”的施工理念能夠較好的解決了這一問題，可為類似工程提供實踐借鑒。

南水北調(diào)；膨脹巖；高地下水；換填施工；工程實踐

0 引言

南水北調(diào)中線一期工程總干渠黃河北某段膨脹巖換填渠段長度3.37 km，該段渠道主要位于泥灰?guī)r、粘土巖中，巖體互層狀，均勻性差，地下水多為孔隙-裂隙型上層滯水。泥灰?guī)r、粘土巖的工程特性較差，通常具裂隙性、膨脹性、崩解性、干縮等特性，并對干濕環(huán)境變化具有高度敏感性，其裂隙發(fā)育，控制了巖體透水性，使得地下水分布具有無規(guī)律性，從而給膨脹土換填、渠道襯砌帶來不良作用。另外受膨脹性和裂隙性影響，巖體抗剪強度明顯降低，影響邊坡的穩(wěn)定和渠道運行安全?？偢汕髑卧O(shè)計采用全斷面襯砌，對于該渠道膨脹巖高地下水渠段，換填土施工環(huán)境和質(zhì)量，直接受制于裂隙性地下水。針對不同地質(zhì)概況，采取“放為主，抗為輔”的施工理念，對分布無規(guī)律的地下水采取壓力釋放、滲流排除，在渠道襯砌設(shè)計上加強對揚壓力的抵抗作為輔助補強，較好解決了這一問題。

1 工程地質(zhì)條件

渠段地下水主要賦存于軟巖丘陵和丘前沖（坡）洪積斜地的下游過渡地帶，地質(zhì)結(jié)構(gòu)屬軟弱厚層膨脹泥巖層狀結(jié)構(gòu)。巖性上部為棕黃、棕紅色粘土巖和黃色泥灰?guī)r，巖性相變頻繁；下部為灰白色泥灰?guī)r，局部相變?yōu)樯皫r、砂礫巖；巖體整體均勻性很差，呈互層狀、透鏡體狀分布。

該段地下水類型為上第三系孔隙裂隙水，含水層主要為下部灰白色泥灰?guī)r和該層中的砂礫巖透鏡體。場區(qū)地下水受氣候影響具動態(tài)變化特征，勘察期間該段實測地下水位高程85.00～86.20 m，位于渠底板附近；預測多年高水位高程90.00～92.20 m，高于渠底板，低于渠道運行水位；施工期實測該段地下水位高程87.50～88.00 m，低于渠底板，高于膨脹土換填底板。

由于泥灰?guī)r含水層透水性受裂隙、溶蝕發(fā)育程度、成巖程度和砂巖、砂礫巖透鏡體分布范圍影響很大，其透水率差異較大，其中棕黃色泥灰?guī)r透水率q=4～9Lu，為弱透水性；灰白色泥灰?guī)r、砂礫巖透水率q=15～98 Lu，為中等透水性，但是受裂隙影響巖體透水性極不均勻，主要沿裂隙滲透，開挖面可形成裂隙性出水點、線，地下逕流沒有規(guī)律性，工程措施有效性難以一概而論。

2 處理措施

膨脹巖裂隙發(fā)育，多數(shù)裂隙面光滑，并有擦痕，裂隙內(nèi)充填物細膩、膨脹性強。由于裂隙的作用，在渠道開挖后卸荷的作用下，會成為地下水移動通道，使巖體的抗剪強度降低，對渠道邊坡的穩(wěn)定不利。針對膨脹巖的裂隙發(fā)育特性，以及其對環(huán)境干濕變化的敏感性，膨脹巖地基一般采用換填非膨脹粘性土的處理措施，起到“隔水保濕”的效果。這種處理措施對于一般地下水位低的渠段效果良好，但在地下水位較高的渠段存在換填土施工困難，同時由于水位高，換填土和巖體結(jié)合面處存在水壓力，對換填土邊坡穩(wěn)定非常不利。

針對不同的地質(zhì)情況，應(yīng)采用不同的處理方式，因此文章提出對膨脹巖高地下水渠段換填施工采取“放為主，抗為輔”的施工理念，也就是對分布無規(guī)律的地下水采取壓力釋放、滲流排除。根據(jù)地下水位與渠底的距離采取了兩種排水措施，1#排水措施在地下水位高于渠底3 m時采用，2#措施在地下水位不高于渠底3 m時采用。

2.1 1#排水措施布置

渠底每隔8 m布置一個逆止閥，逆止閥與上部直徑150 mm的軟管連接，軟管連接與渠底的縱向透水暗管。渠坡面同樣是每隔8 m布置一個逆止閥，逆止閥連接一個在坡面上橫向布置的直徑150 mm的PVC管，PVC管與坡面上縱向布置的透水暗管連接。

坡面上間隔1.50 m布設(shè)三維排水網(wǎng)墊，網(wǎng)墊與縱向布置的透水暗管連接，鋪設(shè)部位和范圍可根據(jù)實際情況做相應(yīng)調(diào)整。

2.2 2#排水措施布置

渠底每隔8 m布置一個逆止閥，逆止閥與上部直徑150 mm的軟管連接，軟管連接與渠底的縱向透水暗管。渠坡面同樣是每隔8 m布置一個逆止閥，逆止閥連接一個在坡面上橫向布置的直徑150 mm的PVC管，PVC管與坡面上縱向布置的透水暗管連接。與1#方案不同的地方是在坡面上布置兩道橫向的排水管，一道在距離坡腳高3 m以上，一道在距離坡腳高3 m一下。同樣的逆止閥也布置兩道。

坡面上間隔1.50 m布設(shè)三維排水網(wǎng)墊，網(wǎng)墊與縱向布置的透水暗管連接，鋪設(shè)部位和范圍可根據(jù)實際情況做相應(yīng)調(diào)整。

3 現(xiàn)場實踐

3.1 工程降水措施

根據(jù)渠道現(xiàn)場開挖情況，地下水位高于渠底，且水位隨季節(jié)變化，地下水位變幅2～4 m。地下水對渠道換填施工及換填土穩(wěn)定有較大的影響，換填土施工無法順利進行。根據(jù)現(xiàn)場情況選擇以下兩種降水方案。一是地下水大面積出露，且均勻分布的。采用排水溝加豎井降水，豎井按40～50 m一個設(shè)置或在滲流量大的部位（增）設(shè)置；二是地下水為為集中滲水點（面）出露的，在渠底排水系統(tǒng)形成的同時，根據(jù)滲流的不同特性，采用分點、分面引排方案。

施工時加強了現(xiàn)場具體工況的應(yīng)對措施，從降水措施到渠道排水和防護，嚴把施工質(zhì)量、施工程序，渠坡、渠底配套措施同步施工，現(xiàn)場監(jiān)測落實到位。加強渠道邊坡的巡視，發(fā)生異?，F(xiàn)象及時上報并采用相應(yīng)的防護措施。對有邊坡隱患的渠道段邊坡，采取位移監(jiān)測，監(jiān)測方法采用“視準線”監(jiān)測。

4 結(jié)論

針對膨脹巖高地下水這一特殊工況，采取“放為主，抗為輔”的施工理念，經(jīng)過有效降水措施的實施，降低了第三系泥灰?guī)r、粘土巖中的地下水位，為后序永久排水溝槽的開挖和排水管、排水網(wǎng)墊及砂墊層的鋪設(shè)創(chuàng)造了良好的干場作業(yè)環(huán)境。經(jīng)過永久排水設(shè)施和臨時排水設(shè)施有機結(jié)合排水，確保粘性土換填施工不但能夠順利的進行，而且保證了施工進度和質(zhì)量。經(jīng)過汛期的監(jiān)測，排水設(shè)施能較好把換填土后的裂隙地下水排入渠道，保證了渠坡的穩(wěn)定。

［1］馬文英等.降雨滲流及超載影響下膨脹土渠坡失穩(wěn)模式研究［J］.南水北調(diào)與水利科技，2014（14）.

［2］蔡耀軍.膨脹土開挖邊坡穩(wěn)定性預測研究（第1版）［M］.武漢：長江出版社，2015.

［3］宋明樂.渠道膨脹巖換填高地下水段降水措施［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2014（16）.

編輯：張進平劉長垠

TU457

：B

：1673-8853（2017）08-0043-02

2017-5-25