渠道邊坡膨脹土抗滑穩定措施分析

□李 旭（河南省水利第二工程局）

渠道邊坡膨脹土抗滑穩定措施分析

□李 旭（河南省水利第二工程局）

南水北調，世紀工程，千秋偉業。提高經濟效益、發揮社會效益、確保安全運行是南水北調工程建設管理者的責任和義務。南水北調中線工程渠道長，涉及膨脹土渠段多，在建設中采取了多項預防措施，確保了工程安全。文章就南水北調中線工程如何對世界性難題的膨脹土渠段設置防護措施，出現險情如何進行工程搶險進行分析。

膨脹土渠段；防護措施；搶險方案

1 膨脹土基本情況

膨脹土處理，世界性難題。南水北調中線工程渠道長、地質條件復雜，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、結構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、高嶺石或混層結構）且隨著環境的干濕循環變化而具有顯著的干燥收縮、吸水膨脹和強度衰減的粘性土，一般具有超固結性。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沖洪積分支粘土，在結構上夾層多，上層滯水明顯，開挖后易產生卸荷失穩。根據其膨脹率分類，膨脹土可分為弱膨脹土、中膨脹土和強膨脹土。在進行渠道土方開挖和保護層開挖過程中，需采取與常規土方開挖不同的方法。根據膨脹土特殊的工程特性和運行特點，通過試驗研究，確定適合膨脹土渠道邊坡抗滑措施與方案，保障工程安全運行。

2 膨脹土渠段開挖臨時防護措施

由于膨脹土的特殊性質，在開挖過程中，采取逐層開挖排水溝排除滯水、滲水的開挖方式，并采取臨時覆蓋邊坡、預留保護層和后續工序跟進，可有效隔絕陽光暴曬和雨雪沖刷凍結，減少因土體失水干縮或遇水膨脹而引起的邊坡失穩滑坡現象。

3 膨脹土渠段永久防護措施

膨脹土渠道安全，防護為要。為了保護渠道或其他基坑的安全，目前，南水北調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”開挖換填等施工措施，最大程度的進行渠道保護，防止建筑物破壞。但是，膨脹土地區的渠坡及建筑物工程遭到破壞是難免的，為確保工程的運行安全，除此之外，在南水北調中線工程建設中還考慮了深層抗滑防護和表面排水防護。深層抗滑防護主要采取抗滑樁與坡面梁防護；表面排水防護主要是坡面采取菱形格構或砌石（混凝土）聯拱防護。篇幅所限，文章主要探討深層抗滑防護和表面排水防護以及工程搶險問題。

3.1 渠坡深層防護

3.1.1 抗滑樁

渠道混凝土襯砌完成前，在中強膨脹土且裂隙發育渠段，首先是解決渠坡的深層抗滑防護問題。在南水北調中線工程建設中，采用的深層防護措施有抗滑樁：采用C30鋼筋混凝土樁，樁徑1.00～1.50m，樁長10～15m，樁軸線間距4m。抗滑樁采用旋挖鉆機直接在渠道坡面上鉆孔施工，鋼筋籠采取汽車吊吊裝，但施工時需填筑施工平臺，平臺大小視施工機械而定。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合布置，為渠道坡面和底板設置一個堅固的外殼，增加防護措施的整體性。抗滑樁結構及布置同上；坡面梁一般為C50鋼筋混凝土結構，根據抗滑樁的樁徑設定斷面尺寸，斷面尺寸一般為60cm×50 cm（深×開口寬），分坡面梁、齒槽、渠底橫梁、樁梁連接段等幾個部分。上部與抗滑樁連接，下部與渠底橫梁連接，長度為渠坡長，軸線間距4m。坡面梁施工應在抗滑樁施工及樁頭按設計要求處理,渠道改性土換填層削坡處理等工作完成后實施。坡面梁采用地模施工，地模應在土工膜敷設前，與削坡處理同時采用人工或開槽機開挖成型。坡面梁斷面尺寸應符合施工圖要求，不應欠挖。成型后的地模側壁面沿坡面梁縱向應順直、平整，且與渠道中心線垂直；坡面梁底面縱向可適當下凹，跨中下凹矢拱高度宜控制在10cm以內，不應上拱。抗滑樁樁頂應為鑿毛后的新鮮混凝土面，且不應殘留松動的混凝土或石塊。

3.1.3 微型抗滑樁

微型抗滑樁就是樁徑小一號的抗滑樁。微型抗滑樁是C30鋼筋混凝土樁，樁徑0.30m，樁長10m以內，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，所以具有結構受力好，提供抗滑力大的特點，與抗滑樁與坡面梁的組合相比，施工機械輕，適應能力強，造價相對低，對以后渠坡加固和搶險方案的設計具有非常大的推薦意義。

3.2 渠坡表面防護

3.2.1 設置排水管

表面防護主要有坡面采取菱形格構或砌石（混凝土）聯拱防護。要解決好表面防護問題，在采取坡面防護的同時，還應解決排水通道問題。在水位高或深開挖渠段，根據渠道水文地質情況，需采取一些必要的措施，如在渠坡上設置一排或多排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，則再按滲出點加密設置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 設置排水溝

在已出現滲水或滲水量較大的坡面，沿渠坡坡面應布置橫向排水盲溝進行引排，盲溝沿渠道走向的間距可結合現場滲水實際情況進行布置，一般≥4m，盲溝的布置位置應避開其他構筑物，盲溝里填砂礫石反濾料，確保盲溝的連續性；橫向排水盲溝尺寸為40cm×30cm（深×開口寬），盲溝頂面預留10cm回填耕植土，盲溝底部埋設Φ100的透水軟管，通過透水軟管將滲水引至縱向排水溝。盲溝的頂部高程應不低于滲濕坡面部分的頂部高程。

4 工程搶險

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。運行管理的一項重要內容就是加強渠道安全巡視，發現渠坡出現裂縫時，需及時采取措施，防止裂縫進一步擴大或出現滑坡。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，加強保護和巡視。

4.2 開挖再回填

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

4.3 抗滑搶險、深層加固

尚在蠕動的渠坡應根據實際情況采取臨時措施止滑，止滑辦法首先是滑動面卸荷，其次是樹根樁或鋼板樁阻攔，然后在渠道邊坡設置永久鋼板樁或微型抗滑樁。渠坡加固措施實施完成，且渠坡穩定后視坡腳破壞情況，應按照以上的措施設置坡腳排水方案。同時，在裂縫或滑坡處增設測斜孔和滲壓監測計等設備，以便滿足后續觀測及防護。

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2017-6-9

編輯：劉長垠