東風渠人工渠道裂縫及淺層滑坡成因與處理措施淺談

(四川省都江堰東風渠管理處成華管理站，成都，610081)

輸水渠道作為水利工程和人民日常生活息息相關的重要部分，為工農業生產、城市生活和環境供水提供了源源不斷的水源。目前，由于各種原因，導致很多渠道產生混凝土護坡裂縫、滑坡等現象，不僅嚴重影響了渠道工程的效益發揮，也給人民和國家帶來巨大損失。滑坡是渠道最常見的水毀形式，渠道護坡一旦受損嚴重垮塌，渠道兩岸泥土便會堆積渠底，導致渠道嚴重淤積，水流速度和過水流量大大減小，輸水量就會越來越小，給下游的生產和生活帶來極大影響。因此，作為水管單位的工程管護人員，在渠道的日常管理和維護中，及時有效地發現和解決渠道工程混凝土護坡裂縫、滑坡等問題非常關鍵。筆者多年參加東風渠總干渠擴改建項目工程施工，結合施工中積累的經驗，現就人工渠道混凝土護坡裂縫及淺層滑坡的原因與處理方法進行探討和總結。

1 工程概況

東風渠原名東山灌溉渠，為引都江堰水灌溉成都東南一帶丘陵地區的水利工程，屬引、蓄、提相結合的灌溉系統，由于環境變化和降水分布不均勻，岷江水需要由湖泊和東風渠這樣的人工渠道引向城鎮滿足人民的生活用水和生產及工業需要。東風渠是都江堰灌區的重要組成部份，地處成都平原腹心地帶，灌溉面積19.45萬hm2，承擔著成都、眉山兩市20個縣(市、區)的農田灌溉與成都市生活、工業及環境供水任務，同時承擔向黑龍潭灌區、龍泉山灌區15.09萬hm2農田的輸水任務，對整個成都平原的經濟發展至關重要，系成都以東丘陵地區及外圍丘陵地區農田灌溉、工業及生活用水的輸水動脈。灌區內有總干、新南干、北干、東干、老南干、眉彭干渠等16條干渠，總長816km。

東風渠總干渠始建于1951年春，1970年完成第四期工程，全長283.1km，1972年進行擴改建，支渠19條，斗渠130條，灌區總面積約1733km2。總干渠與支渠渠道護坡襯砌采用的都是人工混凝土。

東風渠總干渠原工程設計標準低，渠堤邊坡襯砌材料為四合土，渠底大部未作襯護，經多年運行，渠底沖刷嚴重，個別地段形成溝槽，邊坡襯護損壞嚴重、大部分已破碎。局部淤積嚴重，糙率增大，渠道過水能力下降，渠道滲水嚴重，改造前過水能力僅為原設計值的70%左右，輸水損失嚴重。為提高渠道水有效利用系數，保障輸供水渠道的安全，省水利廳于1990年將其列為都江堰灌區二期擴改建項目，分期分年進行改建。改建渠道設計為標號C15、邊坡為1∶1.3～1∶1.5的混凝土渠道，后護坡混凝土設計強度改為C20。其首段設計流量為80m3/s，加大流量為90m3/s，渠道為梯形斷面。

2 人工渠道混凝土護坡裂縫及淺層滑坡成因分析

渠道淺層滑坡是具有滑坡條件的斜坡在多種因素的綜合作用下的結果，經過對多年參加東風渠總干渠擴改建項目工程施工的實踐總結，灌區內人工渠道混凝土護坡裂縫及淺層滑坡產生的原因包括以下幾個方面。

2.1 地質條件因素

在渠道工程建設中，不同的地質條件會對建設產生不同影響。巖體、土體特點都對渠道質量產生直接影響。因此，地質條件是造成渠道護坡裂縫及滑坡的內在成因。東風渠灌區內原渠道經過的地段地質條件較為復雜，土壤條件較差，基巖為軟硬相間、交互成層的多元結構，其中粉砂質泥巖巖性軟弱，透水性差，易形成層間剪切帶；軟弱的泥化夾層易產生滑動面，在其它條件配合下，沿砂巖與粉砂質泥巖界面產生滑動形成滑坡。渠堤填方地段下存在軟弱土層斷層、風化土層，耕作層未徹底清除，導致渠道沿結合面產生滑動，形成滑坡。

2.2 降雨和地下水因素

地表水下滲，增大山坡土體水的含量，使土達到塑性狀態，降低土體的穩定性。當水滲入不透水層上時，使接觸面濕潤，減少摩擦力和粘聚力，使山坡失去穩定而下滑。地下水位變化、灌溉用水下滲、潛蝕和溶蝕作用等降低滑帶土強度的因素，改變了滑帶土的性狀，減小了抗滑阻力導致滑坡。地下水直排、地表水滲透等原因，造成了壓實度不足的土層裂隙發育，破壞了原本土質混雜的填土整體性，也為雨水的滲入提供了方便，使水分快速進入土體中加速其軟化并向周圍擴展，降低了土的抗剪強度，使上體沿薄弱面滑動，形成土質滑坡。

2.3 施工作業因素

施工條件、施工方法等對渠道穩定性產生重要影響。工程設計標準低，施工過程中質量控制不嚴，施工方法不當均可造成渠道裂隙及滑坡產生，如在山坡上修筑建筑物，施工中的棄土堆放在坡頂附近，都可能破壞山坡的平衡，造成滑坡；施工方在修復渠道的工序上減少夯實的次數和力度，造成土質不緊實疏松形成滑坡；原渠堤填方段新、老土結合質量差，改建過程中未進行有效處理，引起結合部的滑坡。

2.4 人為活動及外部干擾影響

人為活動及外部干擾也是渠道淺層裂縫及滑坡的主要影響因素，如工程建成后，人為在渠道邊坡外取土等不良行為造成渠道邊坡不穩定；土坡長久經通過防汛通道的車輛碾壓，外坡變形造成混凝土破損及滲水滑坡；久居渠道兩岸的群眾搭釣魚臺、架魚網、打沙架等對河道進行一些非法操作，造成混凝土護坡裂縫引起滑坡；建房、修路等基本建設大量棄土棄渣；渠堤外坡腳人為挖土或經來水沖擊，長年的河水侵潤渠坡，從而導致土體滑動。

2.5 運維管護不到位影響

工程管理運行期間運行方式不合理，導致工程老化速度加快；渠道在運行時，超負荷運行、超水位運行，超出渠道的多余水溢出滲入邊坡土層，導致土層吸水飽和，抗剪抵抗能力降低；原渠道經多年運行，雨水沖刷、風霜洗禮，襯護變形損壞嚴重。當長期處于高水位運行，渠堤土體處于高含水率時，渠道因其他原因過快降低水位，原有平穩狀態發生改變，從而造成坡面垮塌或滑坡。

3 人工渠道混凝土護坡裂縫檢查及處理

3.1 人工渠道混凝土護坡裂縫檢查

(1)對施工方法和施工工序進行檢查。主要從施工單位場地整理、護坡基礎夯實、模板支護、混凝土拌和、土工膜鋪設、混凝土澆筑、振搗、表面整平、沉降縫的設置等方面進行檢查。整個施工過程，施工單位都有記錄，檢查監理日志，發現有無違規施工，是否按規范和標準工序施工。少部份護坡施工時渠內坡土壤有水，在抽干后渠底部分為飽和土，容易形成滑裂面，因此，要重點檢查施工過程中是否做好了護坡基礎的換填夯實處理。

(2)對混凝土原材料及強度進行檢查。混凝土主要由水泥、粗骨料(碎石、卵石)、細骨料(河沙、海沙)及水等按一定比例混合后，通過化學反應形成。任何一種原材料不合格都有可能影響其性能，如強度、耐久性等。經過檢查，確保護坡混凝土所用各種材料如水泥、砂、碎石是否都有出廠合格證。混凝土配比也要經質監站監測合格，混凝土在攪拌過程中取相應試塊送檢達到合格。混凝土取樣實測抗壓強度值應達到20MPa～25MPa。

(3)護坡養護。在冬季，如果環境在0℃的時候則不應進行混凝土的施工，如果晝夜溫差大，則混凝土要做好防凍防護措施，如用養護膜覆蓋。混凝土養護一般為28d。護坡混凝土設計強度為C20，厚度10mm，不是大體積混凝土，排除了混凝土內部產生的水化熱過大引起溫度變化形成變形裂縫的原因。

3.2 人工渠道混凝土護坡裂縫處理

首先，要對混凝土裂縫比較嚴重的護坡進行拆除，將該段渠內的水全部抽干，把渠底接近飽和水的土換掉，重新按設計要求回填、夯實，然后再嚴格按照設計要求進行混凝土澆筑，完成后覆蓋稻草或養護膜進行養護，7d內每天澆2次水保持護坡混凝土表面濕潤，8d至15d內每天澆1次水，保持混凝土表面濕潤不起縫。

4 渠道淺層滑坡的處理方法及措施

滑坡整治貴在及時，力求根治，以防后患。東風渠灌區在擴改建施工過程中，處理渠道滑坡的方法和措施主要有：排水導滲法，換土回填法，削坡減載、支檔法，暗涵、暗渠法，渡槽、改線法等，同時，結合混凝土護坡裂縫的處理和加強渠道的日常巡查等措施，保障了工程正常運行。

4.1 排水導滲法

水對滑坡體滑面具有軟化、加大滑坡體滑移的作用，大多數渠道滑坡都發生在雨季，其主要原因是排水不暢所致。排去地表水，疏干地下水是整治淺層滑坡的首要措施。在東風渠灌區服務的成都平原，降水比較充沛，排水導滲尤為重要，在施工中應根據不同情況采用不同的排水方法和措施。

(1)地表排水。對滑坡體以外的地表水應以攔截旁引為主，即在滑坡體界5m以外修建環形截水溝。修筑截水溝時應注意水溝深度、寬度和質量，力求做到滑坡體外的水不再滲入滑坡體內。對滑坡體內的地表水，應以防止下滲和引出為宜。應將滑坡體內的裂縫回填夯實，防止地表水下滲，然后利用滑坡體內的原有排水溝或新建排水溝，將滑坡體內的地下水迅速匯集排出滑坡體外。

(2)地下水導滲。為了防止滑坡范圍外的地下水滲入滑坡體內，可設置截水盲溝，將地下水導出滑坡體外。對滑坡體外的排水，可以在坡面砌筑各種形式的導滲溝或采用干砌石護坡，水泥砂漿勾縫，在底層設導濾層式排水管。

4.2 換土回填法

東風渠灌區渠道多處于成都平原粘性土地帶，針對成都粘性土中的滑坡，最基本有效的防治方法就是“換土回填夯實”。在東風渠總干渠擴(改)建工程施工中，經常出現渠道局部小型垮塌的現象。對于局部小面積的滑坡可采用換土回填方式進行處理。換土回填時應首先清除滑動松散體、表面雜草、淤積物。回填時將原渠堤開挖成階梯形，增加新、老土咬合面，咬合面應不小于50cm，必須分層回填，每層鋪土厚度控制在30cm內，層層夯實。回填時應注意按原設計坡面超填20cm～30cm的寬度，以便在后期澆筑混凝土護坡時將虛填部份削除，從而達到回填密實，坡面光滑的目的。

4.3 削坡減載、支擋法

(1)削坡減載：對推移式淺層滑坡可采取“削坡減載”的方法減小引起滑坡的滑動力，是最基本的也是最有效的方法。一般可采用削緩邊坡、減少滑坡體荷載的方法，從而達到穩定滑坡的目的。若渠道外坡滑坡時，也可將上部土體削下后反壓在坡腳，以增大抗滑力，達到穩定滑坡的目的。當上述措施仍不能達到穩定滑坡的目的時，應采用減壓與其他工程措施相結合的處理措施。

(2)支擋：在渠道已經塌方或將要塌方的地段，如受地形限制，則可根據具體條件，因地制宜采用各種支擋措施。如在渠道坡腳處修筑擋土墻，從而達到穩定渠道滑坡的目的，如東風渠總干渠南北閘下16+115處右岸外坡即采用修筑條石擋土墻的措施，以達到穩定滑坡的目的。也可采用混凝土抗滑樁工程措施予以處理，如北干渠2+850、總干渠16+080、總干渠22+750處都是采用該方法很好地解決了渠堤垮塌現象，確保了渠堤工程的安全。在采用混凝土抗滑樁工程措施中，務必注意做到混凝土抗滑樁基層必須穿過滑動層，一般以80cm～100cm為宜。支擋措施施工工藝簡單實用，經濟安全，總干渠及北干渠的多處淺層滑坡經該措施處理后，渠道經多年運行都非常安全、穩定。

4.4 暗涵、暗渠法

當渠道地質條件差，山坡陡峭，岸坡難于穩定而出現滑坡時，從外面治理難度大，應盡量避開滑坡體或轉入地下。可考慮將原有明渠改為暗涵形式較為安全，同時可減少工程量。如東風渠灌區的牧馬山干渠15km處等暗涵，經多年運行，仍然穩定安全；同時，東風渠灌區暗涵材料主要為條石和混凝土，可采用砌筑和現澆方式進行，工程造價低、施工方便。當渠道穿過覆蓋很厚的土質層，岸坡難以穩定而出現嚴重滑坡時，考慮將原明渠段改為暗渠的形式更加安全可靠，同時減少工程量。灌區內的大滑坡渠段大多采用將明渠改為暗渠的方式來治理滑坡，治理效果較好。

4.5 渡槽、改線法

對于船式滑坡，由于地形地質條件比較復雜，維護養護難度比較大，因此，一般采用建渡槽輸水的方式。同時，灌區內部分填方段明渠，兩岸渠堤均為人工填方筑成，渠道運行多年，渠堤出現不同程度變形，部分渠堤外坡出現較嚴重散浸，堤身變形嚴重，出現水平裂縫、路面外斜等病害。臨近區域地層為第四系殘坡積與人工填土層，渠底以下填土與老土層厚薄不均，含水率較高。限于地形條件，要維護渠道穩定十分困難，設計將該段明渠改建為渡槽。

對于灌區內分干渠、支渠上的小型工程，由于修建的歷史原因，在選定渠線時沒有相應的地質勘查工作或地勘工作深度不夠，導致部分渠道修筑在滑坡體上，工程建成后存在極大的安全隱患。由于雨水的滲入或者地下水的影響，渠道會出現大的位移和沉陷，從而引起渠道不穩定。當采取上述多種處理措施很難奏效時，最后只有采取改線，以避開滑坡地段，確保工程運行安全。

4.6 加強日常巡查

為防止渠道淺層滑坡的形成和發生，應在日常維修養護管理中加強渠道的巡查力度，做到眼到、手到、耳到、腳到。特別應對重點填方渠段的外坡細心觀察，檢查坡面是否濕潤，是否有滲水流出，外坡面是否有裂縫；對局部滲漏破壞和集中漏水，要查明原因，堵死通道；同時做好渠道防滲處理，對渠道裂縫應及時查明裂縫類型并進行處理。對不太深的表層裂縫可采用開挖回填方式進行處置，對較深裂縫則應進行灌漿加固。在渠道輸供水的運行調度中，應做到嚴格按照操作規范進行，切勿長時間超負荷運行、頻繁操作。

5 結語

東風渠作為成都平原腹地骨干供水工程，承擔著成都市生活、工業及環境供水任務和水安全保障任務，在“一干”高質量發展中有著舉足輕重的作用。灌區內渠道滑坡的治理是興水利除水害的重中之重，并且對搞好工農業生產、人類生存、經濟發展、社會進步有巨大的促進作用。在渠道滑坡處理過程中，首先應結合渠道實際情況進行實地勘查，認真分析渠道滑坡的原因，找出滑坡的成因，判斷滑坡的穩定程度，因地制宜提出綜合治理方案，尋求技術可行、經濟合理、容易實施的處理方法和措施，從根本上整治滑坡。

在東風渠灌區改擴建工程施工實踐中，對于渠道淺層滑坡的處理通常是多種處理方法和措施同時使用，多管齊下進行綜合治理。特別是排水措施，無論何種滑坡都會使用，以消除水對滑坡體滑面的軟化、加劇滑坡體發生的作用。大多數渠道滑坡的發生都是由水引起的，因此，作為水管單位管理人員，必須加強渠道的巡視檢查和合理調度運行，特別是雨季的檢查巡視，爭取及早發現問題及時解決處理，確保工程長治久安，安全運行。