引江濟(jì)漢工程膨脹土換填渠段脫坡處理方案的思考①

易光波

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.081

摘 要：引江濟(jì)漢工程建成通水后，局部膨脹土換填段面渠道受渠頂積水長期滲透影響，出現(xiàn)馬道及以上邊坡變形的情況。為保障引江濟(jì)漢工程的安全運(yùn)行，針對(duì)膨脹土換填渠段脫坡這一普遍性難題，結(jié)合南水北調(diào)中線以往處理經(jīng)驗(yàn)，打樁加固和削坡減載是較為常用方案，這兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，需根據(jù)脫坡嚴(yán)重程度結(jié)合應(yīng)急搶險(xiǎn)工期要求和施工場地限制，選擇最合理的施工方案。

關(guān)鍵詞：膨脹土 引江濟(jì)漢 施工方案

中圖分類號(hào)：TU413 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（c）-0081-02

1 工程簡介

引江濟(jì)漢工程作為南水北調(diào)中線水源區(qū)工程之一，是從長江上荊江河段引水至漢江興隆河段、補(bǔ)濟(jì)漢江下游流量的一項(xiàng)大型輸水工程。工程的主要任務(wù)是向漢江興隆以下河段（含東荊河）補(bǔ)充因南水北調(diào)中線調(diào)水而減少的水量，同時(shí)改善該河段的生態(tài)、灌溉、供水和航運(yùn)用水條件。引水干渠的引水口位于荊州市龍洲垸、出水口為潛江市高石碑，線路地跨荊州、荊門兩地級(jí)市所轄的荊州區(qū)和沙洋縣，以及省直管市潛江市，干渠全長67.23km。

出現(xiàn)脫坡情況渠道樁號(hào)為48+490～48+740左岸和48+490～48+640右岸，位于荊門市沙洋縣境內(nèi)，為崗波狀、垅崗狀平原地貌，屬于長江、漢江的二級(jí)階地，為膨脹土分布區(qū)，根據(jù)湖北省水利水電規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)院地質(zhì)編錄及判斷，判定該渠段為中等強(qiáng)度膨脹土。本渠段渠底高程為25.54m（黃海高程，下同），渠頂高程為42.33～46.88m，渠底寬度為60m，邊坡坡比1∶2，邊坡設(shè)兩級(jí)馬道，一級(jí)馬道高程為32.92m，二級(jí)馬道高程為38.92m，馬道寬度2.5m。渠道膨脹土邊坡的處理采用水泥改性土換填，一級(jí)馬道以下渠坡?lián)Q填厚度2.0m，一級(jí)馬道以上渠坡采用80cm厚改性土（內(nèi)側(cè)）加20cm厚耕植土（外側(cè)）進(jìn)行換填，渠頂寬度11m范圍內(nèi)換填厚度為1.0m。渠道護(hù)坡、護(hù)底均采用C20現(xiàn)澆混凝土襯砌，襯砌范圍為過水?dāng)嗝娴那缀瓦吰?。襯砌渠底厚8cm，邊坡厚12cm，其下均設(shè)15cm厚砂石墊層，在護(hù)坡最高水位設(shè)有0.2m×0.3m（寬×高）C20混凝土鎖口石，渠底兩側(cè)設(shè)置0.5m×0.5m（寬×高）C20混凝土腳槽。過水?dāng)嗝嬉陨喜捎?0cm厚C20預(yù)制混凝土空心六角塊護(hù)砌，空心六角塊內(nèi)種植草皮。一級(jí)馬道以上采用C20混凝土連拱護(hù)砌，連拱內(nèi)種植草皮。

膨脹土渠段換填施工作為當(dāng)前公認(rèn)的技術(shù)難題，在引江濟(jì)漢施工期和運(yùn)管期已多次出現(xiàn)。施工期主要采取挖除重新施工的方案，運(yùn)管期結(jié)合南水北調(diào)中線以往處理經(jīng)驗(yàn)，打樁加固和削坡減載是較為常用方案，這兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，需根據(jù)脫坡嚴(yán)重程度結(jié)合應(yīng)急搶險(xiǎn)工期要求和施工場地限制，選擇最合理的施工方案。

2 脫坡原因分析及現(xiàn)狀

引江濟(jì)漢工程于2014年9月26日正式通水以來，工程總體運(yùn)行平穩(wěn)，膨脹土渠段邊坡總體穩(wěn)定性較好，但是部分膨脹土高邊坡渠段受渠頂積水長期滲透影響，出現(xiàn)了馬道以上邊坡局部變形現(xiàn)象。

2016年9月，運(yùn)管單位在渠道樁號(hào)48+500～48+740 段左岸和48+490～48+640段右岸一級(jí)馬道以上邊坡發(fā)現(xiàn)局部變形跡象：左岸渠頂?shù)缆房拷纻?cè)路肩出現(xiàn)明顯裂縫，右岸已施工的水泥穩(wěn)定層出現(xiàn)明顯裂縫，兩岸一級(jí)馬道預(yù)制六角塊均變形起拱。

根據(jù)現(xiàn)場查看情況，兩岸渠頂外側(cè)農(nóng)田均已改造為“蝦稻連作”水田，靠近渠道側(cè)有深挖蓄水溝，溝內(nèi)蓄養(yǎng)龍蝦，積水對(duì)渠道邊坡長期滲透。水泥土滲透性低，地表水沿渠坡滲透后，主要沿水泥土與原狀土之間進(jìn)行滲透，造成結(jié)合面上原狀土泥化，形成軟弱面，渠道邊坡開始變形。

3 設(shè)計(jì)脫坡處理方案

3.1 初期處理方案

針對(duì)出現(xiàn)的邊坡變形跡象，湖北省水利水電規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)院提出采用PHC樁抗滑加固的處理方案，具體方案如下。

（1）首先將本段渠頂外蓄水溝中水排干后采用土方回填至地面高程，以切斷滲透水源。

（2）對(duì)于本段渠坡頂部出現(xiàn)的縱向裂縫，應(yīng)沿裂縫向下適當(dāng)擴(kuò)挖，擴(kuò)挖寬度約1m，擴(kuò)挖深度約1m，而后采用弱膨脹黏性土分層夯填至原設(shè)計(jì)斷面高程，回填土壓實(shí)度不小于0.92。

（3）本段渠坡一級(jí)馬道與二級(jí)馬道之間邊坡采用PHC 抗滑柱加固，PHC管樁型號(hào)為PHC-A400（95），首排樁位于一級(jí)馬道，樁頂高程32.92m，樁長6m，樁間距為3m；次排樁位于一級(jí)馬道以上邊坡，樁頂高程34.02m，距離首排樁水平距離為2.75m，樁長6m，樁間距為3m，與首排樁交錯(cuò)布置；末排樁位于二級(jí)馬道，樁頂高程38.92m，樁長 8m，樁間距為3m。樁頭1m采用C30混凝土封閉。

初期方案施工完成后，對(duì)該斷面沉降情況進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)初期抗滑樁加固處理后，渠道右岸仍有明顯沉降變化，最大沉降值達(dá)14.71cm；而渠道左岸無明顯沉降變化，最大沉降值為0.58cm。

3.2 后期處理方案

根據(jù)現(xiàn)場情況及安全監(jiān)測成果，渠道48+533～48+577 段右岸出現(xiàn)明顯變形，渠道48+530～48+620段左岸渠頂路肩新出現(xiàn)裂縫。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際并結(jié)合南水北調(diào)中線膨脹土脫坡處理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)渠道右岸邊坡采取削坡減載處理并對(duì)變形較為嚴(yán)重的48+533～48+577段右岸邊坡采取PHC抗滑樁加深加密措施，對(duì)本段渠道48+530～48+620段左岸邊坡采取PHC抗滑樁加深加密處理。具體方案如下。

（1）48+490～48+640段右岸渠頂高程降至38.92m，一級(jí)馬道以上邊坡由1∶2放緩至1∶4，渠頂?shù)缆芬陨线吰?∶4。48+400～48+490段右岸及48+640～48+700段右岸為變坡過渡段。為保持路面平順及避免本渠段積水，48+700～48+910段右岸渠頂高程也降至38.92m，渠頂?shù)缆芬陨线吰?∶4。開挖坡面設(shè)置人字形碎石排水盲溝，并鋪設(shè)土工膜，土工膜上采用30cm厚粘土蓋重。坡面采用盤根草草皮防護(hù)。

（2）48+490～48+640段右岸渠頂外側(cè)積水排除后，將原蓄水溝內(nèi)淤泥清除，采用弱膨脹黏性土回填至地面高程。

（3）在碎石排水盲溝底部埋設(shè)PVC排水管，直徑8cm，深度約3m，PVC管內(nèi)填充級(jí)配反濾料，排水管適當(dāng)傾斜，以避免外水進(jìn)入渠坡內(nèi)部。

（4）48+533～48+577段右岸一級(jí)馬道PHC抗滑樁加密加深，新增PHC管樁與初期處理的PHC管樁交錯(cuò)布置，頂部高程與初期處理的PHC管樁一致。

按此方案施工完成后，通過安全監(jiān)測成果分析，渠道右岸無明顯沉降變化。

4 結(jié)語

膨脹土是一種“災(zāi)害土”，對(duì)引江濟(jì)漢渠道邊坡危害較大，通過水泥改性土換填施工后，需確保渠頂外側(cè)無明水滲透。出現(xiàn)膨脹土脫坡情況后，應(yīng)立刻切斷滲透水源，同時(shí)根據(jù)安全監(jiān)測成果采取加固或削坡減載施工措施，確保工程安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃定強(qiáng)，董忠萍，涂運(yùn)中.引江濟(jì)漢工程膨脹土處理研究與實(shí)踐[J].水利水電技術(shù)，2016，47（7）：23-26.endprint