南水北調(diào)中線總干渠邯邢段膨脹土渠道滑坡原因分析及處理措施

□李聚興 韓勝杰

南水北調(diào)中線總干渠邯邢段膨脹土渠道滑坡原因分析及處理措施

□李聚興 韓勝杰

南水北調(diào)中線總干渠有大量膨脹土渠段，如何解決膨脹土渠道的邊坡穩(wěn)定，是水利工程設(shè)計的難題之一。通過邯邢段膨脹土渠道滑坡跟蹤調(diào)查，分析滑坡原因，提出膨脹土渠道滑坡處理方案。

膨脹土；渠道；滑坡；處理

南水北調(diào)中線總干渠河北省邯邢段沿線膨脹土 （巖）累計分布長度42.01km，其中強膨脹土3.65km，中等膨脹土20.71km，弱膨脹土17.65km。為防止渠道膨脹土力學(xué)性能衰減破壞，采用表層換填黏性土封閉渠基膨脹土，減少膨脹土的含水量變化，保持膨脹土的性能穩(wěn)定，同時利用換填土的重量壓制膨脹土膨脹變形，解決膨脹土邊坡穩(wěn)定問題。參照膨脹土已有成功治理經(jīng)驗，確定過水斷面強、中、弱膨脹土的換土厚度分別為2.5m、2.0m、1.0m；過水斷面以上強、中膨脹土換填厚度分別為1.5m、1.0m，弱膨脹土不換填。

工程施工過程中相繼發(fā)生了膨脹土渠段局部滑坡現(xiàn)象，對此筆者進行了調(diào)查和分析，找出了滑坡的主要原因并采取了針對性工程措施。兩年來工程運行情況表明，采取了排水措施的渠段未再發(fā)生滑坡；未采取措施的過水斷面以上渠坡受降水影響時有滑坡現(xiàn)象發(fā)生，過水斷面渠坡在渠內(nèi)水的有利作用下保持穩(wěn)定。

1.滑坡段現(xiàn)場調(diào)查

2012年8 月7日，多次降雨后，SG3施工標樁號65+650處渠道左側(cè)發(fā)生滑坡，滑坡段長約105m。該段換填層施工完畢，上部混凝土襯砌板未施工?；麦w后緣裂縫寬5～20cm，裂縫中有水，滑坡體前緣呈軟塑狀，局部隆起?；麦w清除后，渠道換填層下的膨脹土原狀建基面完整，表面附著薄層軟泥和劃痕，在膨脹土夾砂層中有滲水逸出。該段為中等膨脹土換填段，設(shè)計換填厚度2m，渠坡坡比1∶2.75。渠底及渠坡下部為Q1黏土 （中等膨脹潛勢），以上為Q1粉砂、粗砂（局部夾黏土透鏡體）、砂壤土，近地表為Q3黃土狀壤土、Q1壤土。

2012年7 月29日，當?shù)囟啻谓涤旰?，樁?4+380處左坡混凝土襯砌板上部出現(xiàn)塌陷、下部出現(xiàn)鼓脹變形，局部出現(xiàn)不規(guī)則裂縫，至8月28日，裂縫向上游發(fā)展至84+226，裂縫區(qū)域沿渠道長度約178m。裂縫大多發(fā)生在由上而下第一與第二塊混凝土襯砌板切縫處，切縫寬度由原設(shè)計1cm變寬至2～5cm，渠坡底部襯砌板出現(xiàn)多處鼓脹變形?；w清理后發(fā)現(xiàn)，膨脹土建基面完整，劃痕明顯，表面有滲水逸出。該段為弱膨脹土段，渠道邊坡1∶2.5，過水斷面黏性土換填層厚度1.0m。換填層上部依次為保溫板、土工膜、混凝土襯砌板。地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)地下水分布極不均勻。

2.滑坡特點

從滑坡表象以及滑坡體清除后揭示的情況來看，邯邢段膨脹土滑坡具有以下特點：一是滑坡均發(fā)生在多次降雨后；二是滑坡體后緣呈拉裂破壞、前緣呈擠壓隆起破壞狀態(tài)；三是滑坡發(fā)生在換填層內(nèi)，換填層下的渠基原狀土完整穩(wěn)定；四是渠基原狀土內(nèi)有夾砂層、裂隙等滲水通道，滑坡清除后滑床面有水逸出；五是渠道開挖及換填層施工時未見地下水。

3.滑坡原因分析

滑坡的主要原因有兩個：一是雨水下滲在換填層與渠基結(jié)合面產(chǎn)生了滲透壓力；二是換填層厚度和壓實度不滿足設(shè)計要求。

降雨后，雨水不斷由表面下滲，并在夾砂層及膨脹土裂隙中積聚，形成上層滯水。上層滯水對換填層產(chǎn)生滲透壓力，隨著雨水不斷滲入，滲透壓力不斷加大，致使換填層與渠基結(jié)合面的摩阻力不斷減小，最終造成換填層局部失穩(wěn)下滑。

換填層壓實度、厚度不滿足設(shè)計要求，疏松的換填層飽和后呈泥化狀態(tài)，力學(xué)性能大大降低，對換填層下滑起了推波助瀾作用。換填層滑動屬表層滑動，滑坡體前緣擠壓破壞隆起，后緣呈拉裂破壞狀態(tài)。

降水集聚后的上層滯水會慢慢消散，并在下次降雨再次集聚，這也是渠道開挖中未發(fā)現(xiàn)地下水的原因。

4.處理措施

基于上述滑坡原因分析，對滑坡段以及未施工的類似渠段，在渠基與換填層間設(shè)置縱橫向排水溝，溝內(nèi)埋設(shè)排水軟管，并在渠底附近設(shè)置排水管和逆止閥，將地下水內(nèi)排入渠，消除滲水壓力，保證換填層穩(wěn)定。工程投入使用2年來，凡在換填層與渠基間增設(shè)了排水措施的膨脹土渠段，均未再發(fā)生滑坡現(xiàn)象。

邯邢段膨脹土渠道滑坡主要是換填層塌滑，換填層下面的建基面完好；滑坡的主要原因是地下水不能及時排出，其次是換填層施工質(zhì)量存在缺陷；解決滑坡的有效措施是在換填層與渠基間設(shè)置排水，消除滲透壓力；工程實例表明，對于高地下水及可能產(chǎn)生上層滯水的膨脹土渠段，在換填層與渠基間設(shè)置排水是必不可少的。

2017-02-06

李聚興，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院，正高級工程師。韓勝杰，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院，正高級工程師。