東風(fēng)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(fēng)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(guān)的重要部分，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市生活和環(huán)境供水提供了源源不斷的水源。目前，由于各種原因，導(dǎo)致很多渠道產(chǎn)生混凝土護(hù)坡裂縫、滑坡等現(xiàn)象，不僅嚴(yán)重影響了渠道工程的效益發(fā)揮，也給人民和國(guó)家?guī)?lái)巨大損失?；率乔雷畛Ｒ?jiàn)的水毀形式，渠道護(hù)坡一旦受損嚴(yán)重垮塌，渠道兩岸泥土便會(huì)堆積渠底，導(dǎo)致渠道嚴(yán)重淤積，水流速度和過(guò)水流量大大減小，輸水量就會(huì)越來(lái)越小，給下游的生產(chǎn)和生活帶來(lái)極大影響。因此，作為水管單位的工程管護(hù)人員，在渠道的日常管理和維護(hù)中，及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)和解決渠道工程混凝土護(hù)坡裂縫、滑坡等問(wèn)題非常關(guān)鍵。筆者多年參加?xùn)|風(fēng)渠總干渠擴(kuò)改建項(xiàng)目工程施工，結(jié)合施工中積累的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)就人工渠道混凝土護(hù)坡裂縫及淺層滑坡的原因與處理方法進(jìn)行探討和總結(jié)。

1 工程概況

東風(fēng)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(qū)的水利工程，屬引、蓄、提相結(jié)合的灌溉系統(tǒng)，由于環(huán)境變化和降水分布不均勻，岷江水需要由湖泊和東風(fēng)渠這樣的人工渠道引向城鎮(zhèn)滿足人民的生活用水和生產(chǎn)及工業(yè)需要。東風(fēng)渠是都江堰灌區(qū)的重要組成部份，地處成都平原腹心地帶，灌溉面積19.45萬(wàn)hm2，承擔(dān)著成都、眉山兩市20個(gè)縣(市、區(qū))的農(nóng)田灌溉與成都市生活、工業(yè)及環(huán)境供水任務(wù)，同時(shí)承擔(dān)向黑龍?zhí)豆鄥^(qū)、龍泉山灌區(qū)15.09萬(wàn)hm2農(nóng)田的輸水任務(wù)，對(duì)整個(gè)成都平原的經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要，系成都以東丘陵地區(qū)及外圍丘陵地區(qū)農(nóng)田灌溉、工業(yè)及生活用水的輸水動(dòng)脈。灌區(qū)內(nèi)有總干、新南干、北干、東干、老南干、眉彭干渠等16條干渠，總長(zhǎng)816km。

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

東風(fēng)渠總干渠原工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，渠堤邊坡襯砌材料為四合土，渠底大部未作襯護(hù)，經(jīng)多年運(yùn)行，渠底沖刷嚴(yán)重，個(gè)別地段形成溝槽，邊坡襯護(hù)損壞嚴(yán)重、大部分已破碎。局部淤積嚴(yán)重，糙率增大，渠道過(guò)水能力下降，渠道滲水嚴(yán)重，改造前過(guò)水能力僅為原設(shè)計(jì)值的70%左右，輸水損失嚴(yán)重。為提高渠道水有效利用系數(shù)，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(qū)二期擴(kuò)改建項(xiàng)目，分期分年進(jìn)行改建。改建渠道設(shè)計(jì)為標(biāo)號(hào)C15、邊坡為1∶1.3～1∶1.5的混凝土渠道，后護(hù)坡混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度改為C20。其首段設(shè)計(jì)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(hù)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(jié)果，經(jīng)過(guò)對(duì)多年參加?xùn)|風(fēng)渠總干渠擴(kuò)改建項(xiàng)目工程施工的實(shí)踐總結(jié)，灌區(qū)內(nèi)人工渠道混凝土護(hù)坡裂縫及淺層滑坡產(chǎn)生的原因包括以下幾個(gè)方面。

2.1 地質(zhì)條件因素

在渠道工程建設(shè)中，不同的地質(zhì)條件會(huì)對(duì)建設(shè)產(chǎn)生不同影響。巖體、土體特點(diǎn)都對(duì)渠道質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。因此，地質(zhì)條件是造成渠道護(hù)坡裂縫及滑坡的內(nèi)在成因。東風(fēng)渠灌區(qū)內(nèi)原渠道經(jīng)過(guò)的地段地質(zhì)條件較為復(fù)雜，土壤條件較差，基巖為軟硬相間、交互成層的多元結(jié)構(gòu)，其中粉砂質(zhì)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(chǎn)生滑動(dòng)面，在其它條件配合下，沿砂巖與粉砂質(zhì)泥巖界面產(chǎn)生滑動(dòng)形成滑坡。渠堤填方地段下存在軟弱土層斷層、風(fēng)化土層，耕作層未徹底清除，導(dǎo)致渠道沿結(jié)合面產(chǎn)生滑動(dòng)，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(dá)到塑性狀態(tài)，降低土體的穩(wěn)定性。當(dāng)水滲入不透水層上時(shí)，使接觸面濕潤(rùn)，減少摩擦力和粘聚力，使山坡失去穩(wěn)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(qiáng)度的因素，改變了滑帶土的性狀，減小了抗滑阻力導(dǎo)致滑坡。地下水直排、地表水滲透等原因，造成了壓實(shí)度不足的土層裂隙發(fā)育，破壞了原本土質(zhì)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(jìn)入土體中加速其軟化并向周圍擴(kuò)展，降低了土的抗剪強(qiáng)度，使上體沿薄弱面滑動(dòng)，形成土質(zhì)滑坡。

2.3 施工作業(yè)因素

施工條件、施工方法等對(duì)渠道穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，施工過(guò)程中質(zhì)量控制不嚴(yán)，施工方法不當(dāng)均可造成渠道裂隙及滑坡產(chǎn)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(fù)渠道的工序上減少夯實(shí)的次數(shù)和力度，造成土質(zhì)不緊實(shí)疏松形成滑坡；原渠堤填方段新、老土結(jié)合質(zhì)量差，改建過(guò)程中未進(jìn)行有效處理，引起結(jié)合部的滑坡。

2.4 人為活動(dòng)及外部干擾影響

人為活動(dòng)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(wěn)定；土坡長(zhǎng)久經(jīng)通過(guò)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(yú)臺(tái)、架魚(yú)網(wǎng)、打沙架等對(duì)河道進(jìn)行一些非法操作，造成混凝土護(hù)坡裂縫引起滑坡；建房、修路等基本建設(shè)大量棄土棄渣；渠堤外坡腳人為挖土或經(jīng)來(lái)水沖擊，長(zhǎng)年的河水侵潤(rùn)渠坡，從而導(dǎo)致土體滑動(dòng)。

2.5 運(yùn)維管護(hù)不到位影響

工程管理運(yùn)行期間運(yùn)行方式不合理，導(dǎo)致工程老化速度加快；渠道在運(yùn)行時(shí)，超負(fù)荷運(yùn)行、超水位運(yùn)行，超出渠道的多余水溢出滲入邊坡土層，導(dǎo)致土層吸水飽和，抗剪抵抗能力降低；原渠道經(jīng)多年運(yùn)行，雨水沖刷、風(fēng)霜洗禮，襯護(hù)變形損壞嚴(yán)重。當(dāng)長(zhǎng)期處于高水位運(yùn)行，渠堤土體處于高含水率時(shí)，渠道因其他原因過(guò)快降低水位，原有平穩(wěn)狀態(tài)發(fā)生改變，從而造成坡面垮塌或滑坡。

3 人工渠道混凝土護(hù)坡裂縫檢查及處理

3.1 人工渠道混凝土護(hù)坡裂縫檢查

(1)對(duì)施工方法和施工工序進(jìn)行檢查。主要從施工單位場(chǎng)地整理、護(hù)坡基礎(chǔ)夯實(shí)、模板支護(hù)、混凝土拌和、土工膜鋪設(shè)、混凝土澆筑、振搗、表面整平、沉降縫的設(shè)置等方面進(jìn)行檢查。整個(gè)施工過(guò)程，施工單位都有記錄，檢查監(jiān)理日志，發(fā)現(xiàn)有無(wú)違規(guī)施工，是否按規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)工序施工。少部份護(hù)坡施工時(shí)渠內(nèi)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(diǎn)檢查施工過(guò)程中是否做好了護(hù)坡基礎(chǔ)的換填夯實(shí)處理。

(2)對(duì)混凝土原材料及強(qiáng)度進(jìn)行檢查?；炷林饕伤?、粗骨料(碎石、卵石)、細(xì)骨料(河沙、海沙)及水等按一定比例混合后，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成。任何一種原材料不合格都有可能影響其性能，如強(qiáng)度、耐久性等。經(jīng)過(guò)檢查，確保護(hù)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(jīng)質(zhì)監(jiān)站監(jiān)測(cè)合格，混凝土在攪拌過(guò)程中取相應(yīng)試塊送檢達(dá)到合格?；炷寥訉?shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度值應(yīng)達(dá)到20MPa～25MPa。

(3)護(hù)坡養(yǎng)護(hù)。在冬季，如果環(huán)境在0℃的時(shí)候則不應(yīng)進(jìn)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(hù)措施，如用養(yǎng)護(hù)膜覆蓋?；炷琉B(yǎng)護(hù)一般為28d。護(hù)坡混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C20，厚度10mm，不是大體積混凝土，排除了混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱過(guò)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(hù)坡裂縫處理

首先，要對(duì)混凝土裂縫比較嚴(yán)重的護(hù)坡進(jìn)行拆除，將該段渠內(nèi)的水全部抽干，把渠底接近飽和水的土換掉，重新按設(shè)計(jì)要求回填、夯實(shí)，然后再嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行混凝土澆筑，完成后覆蓋稻草或養(yǎng)護(hù)膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，7d內(nèi)每天澆2次水保持護(hù)坡混凝土表面濕潤(rùn)，8d至15d內(nèi)每天澆1次水，保持混凝土表面濕潤(rùn)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(shí)，力求根治，以防后患。東風(fēng)渠灌區(qū)在擴(kuò)改建施工過(guò)程中，處理渠道滑坡的方法和措施主要有：排水導(dǎo)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(shí)，結(jié)合混凝土護(hù)坡裂縫的處理和加強(qiáng)渠道的日常巡查等措施，保障了工程正常運(yùn)行。

4.1 排水導(dǎo)滲法

水對(duì)滑坡體滑面具有軟化、加大滑坡體滑移的作用，大多數(shù)渠道滑坡都發(fā)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(fēng)渠灌區(qū)服務(wù)的成都平原，降水比較充沛，排水導(dǎo)滲尤為重要，在施工中應(yīng)根據(jù)不同情況采用不同的排水方法和措施。

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

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

4.2 換土回填法

東風(fēng)渠灌區(qū)渠道多處于成都平原粘性土地帶，針對(duì)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(shí)”。在東風(fēng)渠總干渠擴(kuò)(改)建工程施工中，經(jīng)常出現(xiàn)渠道局部小型垮塌的現(xiàn)象。對(duì)于局部小面積的滑坡可采用換土回填方式進(jìn)行處理。換土回填時(shí)應(yīng)首先清除滑動(dòng)松散體、表面雜草、淤積物?；靥顣r(shí)將原渠堤開(kāi)挖成階梯形，增加新、老土咬合面，咬合面應(yīng)不小于50cm，必須分層回填，每層鋪土厚度控制在30cm內(nèi)，層層夯實(shí)?；靥顣r(shí)應(yīng)注意按原設(shè)計(jì)坡面超填20cm～30cm的寬度，以便在后期澆筑混凝土護(hù)坡時(shí)將虛填部份削除，從而達(dá)到回填密實(shí)，坡面光滑的目的。

4.3 削坡減載、支擋法

(1)削坡減載：對(duì)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(dòng)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(dá)到穩(wěn)定滑坡的目的。若渠道外坡滑坡時(shí)，也可將上部土體削下后反壓在坡腳，以增大抗滑力，達(dá)到穩(wěn)定滑坡的目的。當(dāng)上述措施仍不能達(dá)到穩(wěn)定滑坡的目的時(shí)，應(yīng)采用減壓與其他工程措施相結(jié)合的處理措施。

(2)支擋：在渠道已經(jīng)塌方或?qū)⒁降牡囟?，如受地形限制，則可根據(jù)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(dá)到穩(wěn)定渠道滑坡的目的，如東風(fēng)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(dá)到穩(wěn)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(xiàn)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(wù)必注意做到混凝土抗滑樁基層必須穿過(guò)滑動(dòng)層，一般以80cm～100cm為宜。支擋措施施工工藝簡(jiǎn)單實(shí)用，經(jīng)濟(jì)安全，總干渠及北干渠的多處淺層滑坡經(jīng)該措施處理后，渠道經(jīng)多年運(yùn)行都非常安全、穩(wěn)定。

4.4 暗涵、暗渠法

當(dāng)渠道地質(zhì)條件差，山坡陡峭，岸坡難于穩(wěn)定而出現(xiàn)滑坡時(shí)，從外面治理難度大，應(yīng)盡量避開(kāi)滑坡體或轉(zhuǎn)入地下?？煽紤]將原有明渠改為暗涵形式較為安全，同時(shí)可減少工程量。如東風(fēng)渠灌區(qū)的牧馬山干渠15km處等暗涵，經(jīng)多年運(yùn)行，仍然穩(wěn)定安全；同時(shí)，東風(fēng)渠灌區(qū)暗涵材料主要為條石和混凝土，可采用砌筑和現(xiàn)澆方式進(jìn)行，工程造價(jià)低、施工方便。當(dāng)渠道穿過(guò)覆蓋很厚的土質(zhì)層，岸坡難以穩(wěn)定而出現(xiàn)嚴(yán)重滑坡時(shí)，考慮將原明渠段改為暗渠的形式更加安全可靠，同時(shí)減少工程量。灌區(qū)內(nèi)的大滑坡渠段大多采用將明渠改為暗渠的方式來(lái)治理滑坡，治理效果較好。

4.5 渡槽、改線法

對(duì)于船式滑坡，由于地形地質(zhì)條件比較復(fù)雜，維護(hù)養(yǎng)護(hù)難度比較大，因此，一般采用建渡槽輸水的方式。同時(shí)，灌區(qū)內(nèi)部分填方段明渠，兩岸渠堤均為人工填方筑成，渠道運(yùn)行多年，渠堤出現(xiàn)不同程度變形，部分渠堤外坡出現(xiàn)較嚴(yán)重散浸，堤身變形嚴(yán)重，出現(xiàn)水平裂縫、路面外斜等病害。臨近區(qū)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(hù)渠道穩(wěn)定十分困難，設(shè)計(jì)將該段明渠改建為渡槽。

對(duì)于灌區(qū)內(nèi)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(shí)沒(méi)有相應(yīng)的地質(zhì)勘查工作或地勘工作深度不夠，導(dǎo)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(huì)出現(xiàn)大的位移和沉陷，從而引起渠道不穩(wěn)定。當(dāng)采取上述多種處理措施很難奏效時(shí)，最后只有采取改線，以避開(kāi)滑坡地段，確保工程運(yùn)行安全。

4.6 加強(qiáng)日常巡查

為防止渠道淺層滑坡的形成和發(fā)生，應(yīng)在日常維修養(yǎng)護(hù)管理中加強(qiáng)渠道的巡查力度，做到眼到、手到、耳到、腳到。特別應(yīng)對(duì)重點(diǎn)填方渠段的外坡細(xì)心觀察，檢查坡面是否濕潤(rùn)，是否有滲水流出，外坡面是否有裂縫；對(duì)局部滲漏破壞和集中漏水，要查明原因，堵死通道；同時(shí)做好渠道防滲處理，對(duì)渠道裂縫應(yīng)及時(shí)查明裂縫類型并進(jìn)行處理。對(duì)不太深的表層裂縫可采用開(kāi)挖回填方式進(jìn)行處置，對(duì)較深裂縫則應(yīng)進(jìn)行灌漿加固。在渠道輸供水的運(yùn)行調(diào)度中，應(yīng)做到嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行，切勿長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行、頻繁操作。

5 結(jié)語(yǔ)

東風(fēng)渠作為成都平原腹地骨干供水工程，承擔(dān)著成都市生活、工業(yè)及環(huán)境供水任務(wù)和水安全保障任務(wù)，在“一干”高質(zhì)量發(fā)展中有著舉足輕重的作用。灌區(qū)內(nèi)渠道滑坡的治理是興水利除水害的重中之重，并且對(duì)搞好工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人類生存、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步有巨大的促進(jìn)作用。在渠道滑坡處理過(guò)程中，首先應(yīng)結(jié)合渠道實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)地勘查，認(rèn)真分析渠道滑坡的原因，找出滑坡的成因，判斷滑坡的穩(wěn)定程度，因地制宜提出綜合治理方案，尋求技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、容易實(shí)施的處理方法和措施，從根本上整治滑坡。

在東風(fēng)渠灌區(qū)改擴(kuò)建工程施工實(shí)踐中，對(duì)于渠道淺層滑坡的處理通常是多種處理方法和措施同時(shí)使用，多管齊下進(jìn)行綜合治理。特別是排水措施，無(wú)論何種滑坡都會(huì)使用，以消除水對(duì)滑坡體滑面的軟化、加劇滑坡體發(fā)生的作用。大多數(shù)渠道滑坡的發(fā)生都是由水引起的，因此，作為水管單位管理人員，必須加強(qiáng)渠道的巡視檢查和合理調(diào)度運(yùn)行，特別是雨季的檢查巡視，爭(zhēng)取及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決處理，確保工程長(zhǎng)治久安，安全運(yùn)行。