南水北調(diào)中線工程滑坡處理措施

時(shí)啟軍

（南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河北分局，石家莊050000）

1 工程概況

1.1 氣象特征

該渠段沿線多年平均氣溫13.6℃，月平均最高氣溫32.2℃，多出現(xiàn)在6月，月平均最低氣溫-6.3℃，出現(xiàn)在1月；極端最低氣溫-18.3℃，多出現(xiàn)在1月，極端最高氣溫41℃，出現(xiàn)在6月份。多年平均日照時(shí)數(shù)2504h，無(wú)霜凍期202d，初霜期一般在10月下旬，終霜期在3月26日～4月22日。 封凍期在11月23日～1月22日，解凍期在12月23日～2月23日。最大凍土深36cm。多年平均相對(duì)濕度64%。多年平均蒸發(fā)量1724mm（Φ20cm蒸發(fā)皿）。多年平均風(fēng)速2.6m/s，最大風(fēng)速19m/s，多為北風(fēng)或西北風(fēng)，多年平均降雨量550mm。

1.2 暴雨特征

本區(qū)域?qū)倥瘻貛Т箨懠撅L(fēng)氣候區(qū)，6～9月份受太平洋暖濕氣流及太行山地形影響，溫濕多雨，為本流域的多雨季節(jié)。7月中下旬及8月上旬為太平洋副熱帶高壓加強(qiáng)北上極盛時(shí)期，容易形成暴雨。8月下旬脊線一般南退，暴雨期也基本結(jié)束。降水的年內(nèi)變化較大，70%～80%集中在汛期，多以暴雨形式出現(xiàn)在7，8月。

本區(qū)域暴雨的年際變化是我國(guó)暴雨變化最大的地區(qū)之一，年最大24h暴雨的變差系數(shù)（Cv值）可達(dá)到0.6～0.8。單站年最大24h降雨量的最大值與最小值之比達(dá)8～23倍。3d和7d暴雨的年際變化更為突出，個(gè)別站一次大暴雨就可能接近本站多年平均年降水量，甚至超過(guò)多年平均降水量的1～2倍。

1.3 渠段情況

該渠段縱坡采用1/25000，渠道橫斷面為梯型斷面，過(guò)水?dāng)嗝孢吰?∶3.25，一級(jí)馬道及以上邊坡1∶2.75，設(shè)計(jì)渠底寬18.5m，一級(jí)馬道寬5m。渠道過(guò)水?dāng)嗝娌捎矛F(xiàn)澆混凝土襯砌，襯砌混凝土等級(jí)為C20W6F150；襯砌板下部采用復(fù)合土工膜防滲，采用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料保溫板措施防凍。該段為深挖方渠段，過(guò)水?dāng)嗝媲潘捎蒙舷码p層排水的內(nèi)排型式。一級(jí)馬道以上邊坡采用預(yù)制混凝土六角形空心框格防護(hù)，并設(shè)混凝土護(hù)肩，框格內(nèi)填土并植草。

2 工程地質(zhì)

2.1 施工中地質(zhì)

（1）黏土巖。棕紅色或棕黃色雜灰綠色，稍濕，致密，不均勻，夾粉細(xì)砂透鏡體，成巖差，發(fā)育節(jié)理裂隙，節(jié)理面具蠟質(zhì)光澤，有皂感，以弱～中等膨脹潛勢(shì)為主。

（2）黏土?；揖G色為主，雜棕紅色或棕黃色，稍濕，致密，硬塑～堅(jiān)硬狀態(tài)，節(jié)理面具蠟質(zhì)光澤，有皂感，具黑色浸染，以中～強(qiáng)膨脹潛勢(shì)為主。

（3）粉砂。 棕黃色，密實(shí)，稍濕～濕，含泥質(zhì)。

一級(jí)馬道及以上渠坡未見(jiàn)地下水，且渠道開(kāi)挖至黏性土換填時(shí)間內(nèi)一級(jí)馬道以上未見(jiàn)地下水滲出。一級(jí)馬道以下局部有滲水。經(jīng)復(fù)核，該段屬于強(qiáng)膨脹土巖段。

2.2 水毀后地質(zhì)勘查

水毀段揭露的地層巖性（自上而下）為換填土、雜填土、黃土狀壤土、黏土巖、粉砂。

2.2.1 換填土（rQ）

水毀發(fā)生后，對(duì)水毀段渠坡?lián)Q填土進(jìn)行了取樣試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)揭露渠坡?lián)Q填土料為壤土，棕黃色或棕色，上部呈稍濕狀態(tài)，下部含水率較高，多呈較濕狀態(tài)。

2.2.2 雜填土（rQ）

灰黑色，稍濕，松散，大部為礦渣，含有黏土巖、壤土等，為路基土，主要分布于右渠坡坡頂，為原施工道路，厚0.3m。

2.2.3 第四系上更新統(tǒng)上段（al+plQ33）黃土狀壤土

棕黃色，稍濕～濕，硬塑，含少量鈣核及白色條紋。分布于右渠坡坡頂淺層，厚度0.3～0.8m。

2.2.4 上第三系中新統(tǒng)（N1）

（1）黏土巖。棕紅色或棕黃色雜灰綠色，稍濕～濕，致密，不均勻，夾粉細(xì)砂透鏡體，成巖差，發(fā)育節(jié)理裂隙，節(jié)理面具蠟質(zhì)光澤，有皂感，以弱～中等膨脹潛勢(shì)為主。本次未取原狀土樣，其物理力學(xué)參數(shù)仍采用初設(shè)地質(zhì)建議值。

（2）粉砂。棕黃色，密實(shí)，濕～飽和析水，含泥質(zhì)較多，稍有膠結(jié)。薄層分布于黏土巖層中，厚度0.3～0.4m。

水毀發(fā)生后，采用洛陽(yáng)鏟探孔勘察時(shí)，在二級(jí)坡半坡以下的探孔中，均揭露地下水。

3 滑坡概況

2016年7月19日～20日，南水北調(diào)中線一期工程沿線某市突降特大暴雨。7月21日上午管理人員發(fā)現(xiàn)渠段右岸二級(jí)邊坡出現(xiàn)局部滑塌?；瑒?dòng)體上緣位于二級(jí)馬道及以上，邊坡出現(xiàn)約70cm深裂縫，下緣位于一級(jí)馬道附近，出現(xiàn)擠壓變形。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查勘，滑動(dòng)體后緣位于二級(jí)馬道以上，呈駝峰型，峰點(diǎn)在二級(jí)馬道向上6.5m（平面距離），多處錯(cuò)臺(tái)及開(kāi)裂，最低點(diǎn)在二級(jí)馬道外坡腳附近。

3.1 原因及處理措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)槽探查及相關(guān)試驗(yàn)成果分析，原因主要有：

（1）“7·19”特大暴雨強(qiáng)度大，右側(cè)林帶及永久占地外地面積水嚴(yán)重。

（2）強(qiáng)降水侵蝕性強(qiáng)，致?lián)Q填土與原狀土結(jié)合部位積水。

（3）隔離網(wǎng)外側(cè)，有一條田間作業(yè)路與水毀區(qū)斜交，且路面高程低于兩側(cè)田間及綠化帶地面高程，路面兩側(cè)雨水通過(guò)該田間路匯入總干渠。

綜合分析，其一是由于降水自渠道右岸外側(cè)地面入滲，順地勢(shì)沿黏土巖裂隙及粉砂夾層向渠道方向潛滲，至換填土受阻，在換填土底部匯集；其二是降水自換填土面下滲，飽和軟化換填土，并在換填土底部匯集。兩者都造成換填基面處孔隙水壓力升高。換填土在自身飽和軟化，以及內(nèi)水壓力作用下，產(chǎn)生蠕變、滑動(dòng)。

3.2 主要采取措施

3.2.1 一級(jí)馬道以上卸載

由于滑動(dòng)體仍存在下滑風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步發(fā)展可能會(huì)影響過(guò)水?dāng)嗝姘踩?，必須先?duì)滑動(dòng)體進(jìn)行卸載。

考慮一級(jí)馬道以上換填厚度1.5m，為了防止完全清除滑動(dòng)體后對(duì)原基面的影響，挖除厚度可按1m控制，留出保護(hù)層，待下一步處理。如開(kāi)挖過(guò)程中，滑動(dòng)體不能留出保護(hù)層，開(kāi)挖后要及時(shí)進(jìn)行苫蓋，防止外界環(huán)境對(duì)膨脹土基面的影響。

3.2.2 抗滑樁

為了防止滑動(dòng)體對(duì)過(guò)水?dāng)嗝娴倪M(jìn)一步破壞，在卸載的同時(shí)，在二級(jí)邊坡距一級(jí)馬道水平距離大于5m位置設(shè)置一排鋼筋混凝土抗滑樁 （布置位置盡量向上）。加固段總長(zhǎng)100m，共布置21根抗滑樁，樁間距5m。

3.2.3 黏性土換填

發(fā)生滑動(dòng)后，土體較為松散且裂隙增多。由于該段以中～強(qiáng)膨脹潛勢(shì)為主，一級(jí)馬道以上渠坡?lián)Q填厚度仍采用1.5m，換填層底部按照渠基排水要求布設(shè)排水盲溝和軟式透水管。

渠道上開(kāi)口線以外地表為少量的黃土狀壤土和膨脹土，雨季在局部地段可形成上層滯水，對(duì)邊坡穩(wěn)定不利，上開(kāi)口線至右側(cè)隔離網(wǎng)范圍地表采用黏性土進(jìn)行換填處理，換填厚度1m，并向隔離網(wǎng)欄一側(cè)傾斜，坡度1%。

綠化帶換填時(shí)遇局部地形低洼、高崗時(shí)進(jìn)行整平，形成由南向北傾斜。

3.2.4 排水

在渠坡?lián)Q填土后設(shè)置排水盲溝、縱橫向集水管，通過(guò)PVC-U管排入排水溝，最后通過(guò)路基排水管排水入渠。水毀段新增排水溝與原排水溝相連，構(gòu)成排水網(wǎng)體系。

在渠道內(nèi)坡設(shè)置縱向排水溝，攔截坡面雨水；在一級(jí)馬道以上邊坡間隔60m設(shè)置橫向排水溝；排水溝采用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)，縱、橫向排水溝連通布置，在一級(jí)馬道處通過(guò)集水井和排水管集中排至總干渠渠內(nèi)。

3.2.5 邊坡防護(hù)

邊坡襯砌采用混凝土框格植草護(hù)砌，預(yù)制混凝土六邊形框格強(qiáng)度等級(jí)為C20F150。

二級(jí)馬道防護(hù)型式與邊坡相同，采用預(yù)制混凝土六邊形框格植草護(hù)砌。一級(jí)馬道運(yùn)行路面采用5cm厚瀝青路面、20cm厚3∶7灰土墊層并與混凝土縱向排水溝及集水井結(jié)合。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）該水毀是在不利的地質(zhì)條件、受強(qiáng)降雨及地下水影響等多種因素共同作用下產(chǎn)生的，其中強(qiáng)降水是最重要的影響因素。

（2）通過(guò)采取截流、排水、防護(hù)、加固等多種措施，有效排除了工程隱患，目前工程運(yùn)行安全。

（3）針對(duì)該段出現(xiàn)滑動(dòng)原因、機(jī)理進(jìn)行了初步分析，提出針對(duì)性治理措施，可供渠道設(shè)計(jì)參考，同時(shí)可結(jié)合外部條件與影響因素，對(duì)類似工程的地質(zhì)條件發(fā)生危險(xiǎn)情況進(jìn)行提前預(yù)測(cè)。