淺談南水北調鶴壁段人工掏砂洞的處理措施

□魏朝森（河南省水利勘測有限公司）

1.概況

南水北調中線一期工程總干渠鶴壁段第I標段始于衛輝市安都鄉馬林莊北滄河渠倒虹吸出口導流堤末端，經鶴壁市淇縣的北陽鎮、橋盟鄉，止于淇縣橋盟鄉橋盟農場附近。鶴壁段第I標段起點設計樁號IV144+600，起點坐標X=3936612.34、Y=509226.57；終點設計樁號IV155+600，終點坐標X=3945619.93、Y=514854.42，設計長度11km。該渠段設計流量250m3/s，加大流量300m3/s；起點渠底高程90.06m，設計渠水位高程97.06m，終點渠底高程89.67m，設計水深7m。第I標段設計布置各類建筑物20座，其中左岸排水9座，公路橋8座，渠渠交叉2座，分水口門1座。該段除部分為全挖方渠段外，其它多為半挖半填段。總干渠明渠段設計采用全斷面襯砌。

2.施工過程中出現的問題

2.1 總干渠基礎處理的基本情況

鶴壁段I標全段大部分屬于濕陷性黃土區，其分布總長度為10.8km。其中具輕微濕陷性的黃土狀土分布總長為1.68km；具中等濕陷性的黃土狀土分布總長為6.20km；具中等～強烈濕陷性的黃土狀土分布長度為2.92km。

濕陷性黃土的處理方法主要有：

全挖方段不進行處理；半挖半填渠段、填方渠段，當渠底、渠堤下濕陷性黃土地層厚度在1～3m左右的，采用重夯法進行處理；渠底、渠堤下濕陷性黃土地層厚度>3m時進行消除濕陷性處理深度的計算，依據計算結果選擇不同的夯實方案，即：計算處理深度≤3m的，采用重夯法；＞3m的，則分兩種情況考慮。處理段從村莊穿過的，或附近30m范圍內有村莊分布的，采用土擠密樁法處理；其它渠段則采用強夯法處理。

經計算，鶴壁段I標濕陷性黃土需進行處理的渠段長6.67km，其中采用強夯法處理渠段長5.07km，采用重夯法處理渠段長1.60km。

2.2 掏砂洞發現的經過

鶴壁段第I標段在開工建設后，進行渠道沿線上部的黃土狀土加固處理施工，以及左岸排水建筑物的基坑開挖施工。在進行強重夯施工、土擠密樁施工和基坑開挖過程中出現有較多坑洞，后經多次施工現場查勘與調查，出露的塌陷和坑洞均為人工掏砂洞，埋深一般在3～5m，最淺掏砂洞距地表僅為幾十厘米，最深的掏砂洞埋深達10余米。由于人工掏砂的隨意性，洞內結構錯綜復雜，分支洞較多，且部分洞室洞口和豎井已被掩埋。

3.人工掏砂洞的分布、規模及特點

為保證工程建設的安全和對總干渠基礎進行加固處理提供設計依據，在進行了充分的調查、勘探及物探等工作后，查明了掏砂洞的具體情況：

3.1 鶴壁段第I標段位于山前沖洪積傾斜平原上部，地質結構由黃土狀重粉質壤土、重粉質壤土夾砂和砂卵石透鏡體組成，巖性及其沉積厚度很不均一。

3.2 鶴壁段第I標段人工掏砂洞分布于樁號Ⅳ148+850～Ⅳ154+000，該段發現人工掏砂豎井口和人工掏砂洞口60余處。人工掏砂洞洞徑一般1.5～2m，局部達4m，砂洞長度可達百余米，人工掏砂洞延伸方向多為西北東南向，且分布有支洞。人工掏砂方式為在沖溝陡壁水平掘洞掏砂或在沖溝兩岸臺地挖豎井至砂卵石層后水平開采。豎井深度一般5～10m，局部達15m。

3.3 該渠段人工掏砂集中區域有5段，分布長度累計約1220m。

第一段分布于小莊溝兩側（樁號IV148+970～IV149+140）。該段分別開采渠底板以上的礫砂和渠底板以下的礫砂及砂卵石層，上層砂礫埋深一般6m左右，厚度1～2m，下層礫砂及砂卵石埋深一般10.0～13.0m，厚度1m左右。

第二段分布于小莊溝北（樁號IV149+520～IV149+620）。該段分別開采渠底板上的礫砂和渠底板附近的砂卵石層，上層礫砂埋深4.0～5.0m，下層砂卵石埋深8.5～9.0m，可掏砂層厚度均為1m左右。

第三段分布于武莊溝兩側（樁號IV150+100～IV150+400）。該段開采層巖性為礫砂或砂卵石，自上而下分布3層：上部砂卵石埋深一般4～6m，厚度2m左右，位于渠底板以上；中部埋深一般11.5～13.0m，厚度2～3m，位于渠底板以下4～5m；下部埋深一般15.0～18.0m，厚度2m左右，位于渠底板以下9～11m。

第四段分布于黃莊溝南側（樁號IV151+900～IV152+200）。該段掏砂層巖性為礫砂及砂卵石，沉積不連續，多呈砂線或砂壟狀東西向分布，埋深一般8.0～10.0m，位于渠底板附近。

第五段分布于黃莊溝至楊莊溝南（樁號IV152+650～IV153+000）。該段掏砂層為砂卵石層中的礫砂充填物，埋深一般6～8m，位于渠底板附近。

3.4 場區地下水類型為第四系松散層孔隙水，水位埋深較大，多位于渠底板與建筑物基面以下。

綜上所述，掏砂洞具有以下特點：一是隱蔽性；二是無規律性；三是不安全性；四是地下水問題；五是作為地基的不穩定性。

4.結論

人工掏砂洞處理方案建議：對以上人工掏砂洞集中的五段可根據人工掏砂洞的埋深和與渠底板的關系分別采用不同的處理方案。對于人工掏砂洞埋藏較深位于渠底板以下一定深度內的渠段可采用灌漿等處理措施，如武莊溝兩側、小莊溝兩側段的人工掏砂洞；對于人工掏砂洞埋藏較淺，位于渠底板以上或渠底板附近的渠段，可采用直接挖除換填的方案等處理措施。

[1]柳學振，佟名輝.治河與防洪[M].北京：水利水電出版社，1994.

[2]許樹寶.水利工程概論[M].北京：中國水利水電出版社，2004.