周啟軍

( 獨(dú)山縣水利局，貴州 獨(dú)山558200)

1 工程概況

某水庫(kù)灌區(qū)位于貴州省南部，水庫(kù)樞紐建在珠江流域紅水河水系六洞河一級(jí)支流的里旺河上，水庫(kù)總庫(kù)容1650 ×104m3，是一座以灌溉為主，兼有解決下游環(huán)境用水、庫(kù)水養(yǎng)殖等綜合效益的中型水庫(kù)。干渠( 系) 工程由壩后消力池末端沿著灌區(qū)地形盤山延伸，渠系工程為五等Ⅴ級(jí)建筑物，包括明渠、暗渠、隧洞、渡槽、倒虹吸及交叉建筑物，總長(zhǎng)32.005 km，渠道斷面型式為矩形和梯形，設(shè)計(jì)流量4.62 ～3.94 m3/s，由渠首至尾部逐級(jí)遞減，灌溉經(jīng)各級(jí)支渠及放水斗門施灌，控制灌溉面積3 058 hm2。

渠系區(qū)為典型的喀斯特巖溶地貌，屬巖溶～侵蝕臺(tái)狀低中山地區(qū)，以散列式峰林、谷地為主的形態(tài)類型，區(qū)內(nèi)緩傾單面山較為典型，地表落水洞以垂直發(fā)育為主，地下河流深埋且明暗交錯(cuò)，溶洞、落水洞、伏流等巖溶地貌隨處可見，出露石炭系( C) 下統(tǒng)大塘組上司段( C1d2) 、舊司段( C1d1) 、中統(tǒng)黃龍群( C2hn) 地層，巖性以灰?guī)r為主，其次為砂巖。第四系呈不連續(xù)分布于溶溝、溶槽、洼地中，厚度變化大，線狀渠道主要盤山于上述地層和崩塌堆積塊石及殘坡積黏土( Qel+dl) 、砂土夾碎石帶展布。

2 長(zhǎng)距離渠道的施工特點(diǎn)和區(qū)域性不良地質(zhì)現(xiàn)象

長(zhǎng)距離盤山渠道施工具有對(duì)外交通運(yùn)輸條件差、材料運(yùn)輸成本高、不利于集中使用施工機(jī)械化操作、建筑物施工場(chǎng)地狹窄、施工戰(zhàn)線長(zhǎng)而分散、區(qū)域不良工程地質(zhì)現(xiàn)象隱蔽性強(qiáng)、安全隱患多、班組施工技術(shù)力量和質(zhì)量控制水平參差不齊、施工組織困難和質(zhì)量管理跨度大等特點(diǎn)，出現(xiàn)重復(fù)開挖，發(fā)生渠堤破壞和返工復(fù)建的情況，占據(jù)直線工期，增加工程性投資，晚近期不良地質(zhì)現(xiàn)象具有一定的隱蔽性，一旦發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，危害較大，需要實(shí)施工程防護(hù)。

根據(jù)工程區(qū)渠線的分布情況，不良地質(zhì)現(xiàn)象主要有第四系( Q) 殘坡積物，多為孤狀石塊、碎石夾黏性土及似層狀塊裂巖和碎裂巖，結(jié)構(gòu)疏松，局部呈架空或泥槽狀，巖性為灰?guī)r、泥灰?guī)r，大面積分布于斜坡表面，覆蓋層厚度0 ～1 m，表層巖體風(fēng)化法向厚度3 ～5 m，出露淺部風(fēng)化巖體穩(wěn)定性差，巖土混合邊坡，順向坡、逆向坡和斜向坡交替出現(xiàn)，局部緩坡階地工程地質(zhì)特性與初步設(shè)計(jì)方案大相徑庭，施工階地設(shè)計(jì)方案應(yīng)考慮作調(diào)整。

3 典型不良區(qū)域地質(zhì)現(xiàn)象的處理措施

3.1 渠13 +900 ～13 +980 段斜向坡的防治和處理措施

渠13 + 900 ～13 + 980 段為上口開口稍大的“∩”型的緩坡脊地，渠道從區(qū)域地形“尖端”切割穿過，渠段最大開挖深度8.2 m( 設(shè)計(jì)為高邊坡土方開挖) ，脊地挖區(qū)揭露約0.7 m覆蓋層后，下伏地層為深灰色泥質(zhì)灰?guī)r與碎屑狀炭質(zhì)頁(yè)巖互層，層狀泥灰?guī)r厚0.4 ～1.0 m，單斜構(gòu)造巖層，傾向近乎垂直于渠道軸線，∠18 ～25°，開挖形成的切割面存在邊坡穩(wěn)定的邊界條件，充填物為5 ～8 cm碎屑狀頁(yè)巖，淺層微含水，并隨挖深遞增，渠槽開挖后形成的坡面存在巖體易風(fēng)化、遇水軟化、泥化的工程地質(zhì)問題。

工程施工中，根據(jù)渠段地形巖層具有薄層、陡傾角和軟弱夾層( 碎屑狀頁(yè)巖充填物) 的主要特征，判斷區(qū)域性不良地質(zhì)現(xiàn)象防治對(duì)象有: 防止因爆破開挖時(shí)高邊坡一側(cè)形成的切割面產(chǎn)生順向滑動(dòng)、相對(duì)逆向坡的另一側(cè)誘發(fā)滾石現(xiàn)象和襯砌階段的層間滲水的排除。由于進(jìn)出口兩端( 總長(zhǎng)約16 m) 覆蓋層相對(duì)較厚( 約1.6 m) ，爆破前不易探及巖層的分布情況，必須考慮層狀巖體的自穩(wěn)問題。渠段開挖施工過程中，首先沿中軸線兩側(cè)初步按設(shè)計(jì)邊坡剝離表層覆蓋層，通過暴露的巖層分析其產(chǎn)狀后再采取相應(yīng)的預(yù)防措施。施工中采用常規(guī)的保護(hù)層開挖方法，即根據(jù)巖層厚度分層造孔、短排距、少藥爆破至渠臺(tái)及渠底－20 cm( 渠底濾水囊的制作厚度) 高程，每輪( 層) 爆破結(jié)束后，先觀察巖石受損情況，在形成的順向坡一側(cè)隨機(jī)布設(shè)Φ25 砂漿錨桿，錨桿以伸入下層巖石約0.2m 為宜，確保受到切割破壞的層狀巖塊必須處于短期穩(wěn)定狀態(tài)，保證操作人員的安全; 形成的相對(duì)逆向坡一側(cè)因地形高度相對(duì)較低，現(xiàn)場(chǎng)分析其穩(wěn)定性后采用同法錨固大的塊體，并利用其暫時(shí)穩(wěn)定條件攔擋開挖產(chǎn)生的松散碎石土。［1］

渠段設(shè)計(jì)為為矩形斷面，渠堤25 cm混凝土澆筑前，按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度10 m設(shè)置伸縮縫，首先對(duì)近乎垂直的巖面上巖充填物進(jìn)行清理并采用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿封閉處理后，沿滲漏帶的渠堤底部根據(jù)滲漏量的大小埋置橫向的Φ50 mmPVC 管數(shù)節(jié)，單節(jié)長(zhǎng)約40 cm，再根據(jù)混凝土澆筑的分縫長(zhǎng)度分段制作渠底20 cm的濾水囊( 渠槽底部鋪墊的級(jí)配碎石層) ，濾水囊的長(zhǎng)度沿挖段全程布置，在出口端將其移出渠堤之外，以防止側(cè)向及底板的滲水產(chǎn)生側(cè)向水壓及基底揚(yáng)壓力得以消除，保證渠堤及渠底不再承受其他的附加荷載作用;最后澆筑渠頂上部的鋼筋混凝土蓋板，在蓋板與坡面邊緣的適當(dāng)長(zhǎng)度兩側(cè)預(yù)留流向渠槽Φ50 mm泄水孔，將渠段渠臺(tái)上平常的滲水和季節(jié)性水流直接流入渠道內(nèi)。上述工作結(jié)束后，回填碎石土基本到原地面高度( 上部有交通要求) ，同時(shí)在兩端蓋板上修建簡(jiǎn)易的擋墻，防止產(chǎn)生水土流失而堵塞渠道。

3.2 渠14 +000 ～14 +880 段黏土地基的施工方案和處理措施

渠14 +000 ～14 +880 段為緩坡階地上的黏土渠道，坡地斜長(zhǎng)約400 m，地表特性為梯田，土質(zhì)為親水性甚好的深灰色黏土。

渠道穿越區(qū)域地形的上段，渠槽設(shè)計(jì)開挖方案為渠堤兩側(cè)按照1∶1 分級(jí)施放邊坡直接開挖到渠底，見圖1。成渠上口寬4.4 m，h =2.1 m( 其中水深1.9 m) ，內(nèi)渠堤迎水面及渠底均直接采取厚8 cm的C10 混凝土作為防滲結(jié)構(gòu)［2］。綜合施工現(xiàn)場(chǎng)的地形地貌，發(fā)現(xiàn)存在的主要問題有: ①因全部采取深挖成渠，征用耕地范圍太大，最大寬度達(dá)20m，額外增加的征地費(fèi)投資太多;②分水閘與節(jié)制閘布置困難，不利于發(fā)揮當(dāng)?shù)毓鄥^(qū)的效益; ③增加因高邊坡形成新的挖損面的水土保持治理費(fèi)用; ④因土壤親水性的原因，僅靠8 cm厚的混凝土直接貼黏在土層上，極有可能因混凝土水分很快被吸收而造成防滲混凝土龜裂，甚至?xí)a(chǎn)生裂縫，或即使施工期雖然可以預(yù)防，但經(jīng)過運(yùn)用期的一二次汛期后，因地面徑流無(wú)法避免，下滲到渠槽兩側(cè)土體內(nèi)部時(shí)可能產(chǎn)生將隆起現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生大面積的滑坡，將增加后期的管理成本;⑤深挖后將在渠道底部長(zhǎng)期形成積水后產(chǎn)生附加的荷載，增加基底處理費(fèi)用。

圖1 土渠設(shè)計(jì)斷面圖

根據(jù)現(xiàn)有的地形地貌條件，選定在渠底深挖約50 cm范圍的坡面梯帶高程重新布置渠線，在保證相應(yīng)渠段的設(shè)計(jì)水深和流量不變的前提下調(diào)整斷面型式:即在相對(duì)穩(wěn)定的緊靠高土埂側(cè)的渠堤采用貼坡式擋墻，邊坡系數(shù)0.75，另側(cè)按設(shè)計(jì)垂直砌筑，防滲結(jié)構(gòu)層按設(shè)計(jì)見圖2?；A(chǔ)經(jīng)參建各方共同驗(yàn)收合格后，按照修改斷面實(shí)施［3］，渠底排水處理同前述。

圖2 渠底斷面剖面圖

3.3 不同土質(zhì)斜坡滑坡段的防治和處理措施

渠17 +820 ～18 +910 段為單面山渠道，設(shè)計(jì)為土渠梯形斷面型式，地形為比較廋小的“M”形駝峰林地貌，表層主要為砂礫石土與沙質(zhì)黏土或兩者的互層，沿線駝峰頂相對(duì)高差在3 ～5 m，與渠線位置的高度形成8 ～12m 的高邊坡開挖面，其中在渠17 +820 ～17 +910 段為砂礫石土與沙質(zhì)黏土互層段，平均自然坡度40 ～50°，上伏砂礫土法向厚約3 m，結(jié)構(gòu)松散，下部沙性黏土在渠底以上3 m即有出露，其結(jié)構(gòu)致密、濕潤(rùn)，兩種土體的物理力學(xué)指標(biāo)差異明顯，兩者的接觸面即構(gòu)成了區(qū)域自然滑裂面，受到開挖擾動(dòng)后存在潛在的滑動(dòng)現(xiàn)象，其隱蔽性不易察覺，但對(duì)工程施工的危害影響極大，施工中需采取相應(yīng)的防范和處理措施。

渠段設(shè)計(jì)底寬1.0 m，上口寬4.2 m，渠深1.8 m，渠堤內(nèi)邊坡及土方開挖邊坡( 二級(jí)) 比1∶1。為探明渠段巖土地質(zhì)特性，合理地確定渠堤襯砌斷面型式，工程施工中采用常規(guī)的土石方開挖方法按設(shè)計(jì)邊坡由上至下分級(jí)削坡開挖，當(dāng)沿渠長(zhǎng)約5m 削挖二級(jí)坡面土方時(shí)，數(shù)小時(shí)后，在邊坡挖損面后緣發(fā)現(xiàn)有裂縫現(xiàn)象，隨即產(chǎn)生崩解、位移，很快形成淺層牽引式滑坡，滑體法向厚度約1.5 m，下伏滑裂面清晰可見褐色黏土，微潮濕，夾少量小石塊，傾角約50°( 接近設(shè)計(jì)開挖邊坡) ，方向近乎與渠道軸線呈垂直狀態(tài)，為避免滑體堆積渠道施工區(qū)而增加二次挖量，渠段二級(jí)馬道以上采取了削坡減載的方法直接挖除至坡背面有序堆放，渠道平臺(tái)以上( 至二級(jí)馬道之間) 按設(shè)計(jì)邊坡開挖，渠身渠堤部分( 滑體的坡腳) 因滲水問題改為按反壓擋墻式結(jié)構(gòu)尺寸開挖至濾水囊基底，擋墻作為渠堤的一側(cè)，其排水方式同前述，處理渠段經(jīng)過2 a多的運(yùn)用均未發(fā)生異常情況。

4 結(jié) 語(yǔ)

長(zhǎng)距離盤山渠道施工中，各種不良地質(zhì)現(xiàn)象及其產(chǎn)生的災(zāi)害是常見的，如何強(qiáng)化施工圖設(shè)計(jì)與施工的差異是值得深化和探討的方向，盡管產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模不大，但對(duì)工程投資僅1000 萬(wàn)元左右的建設(shè)目標(biāo)影響是顯而易見的。在初步設(shè)計(jì)勘察成果的基礎(chǔ)上，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害影響帶有針對(duì)性地開展工程地質(zhì)專項(xiàng)勘測(cè)工作。選線應(yīng)繞避崩塌滑坡危險(xiǎn)區(qū)、泥石流易發(fā)區(qū)以及易引起嚴(yán)重水土流失和生態(tài)惡化的地區(qū)。施工方要加強(qiáng)各種不良地質(zhì)現(xiàn)象的野外識(shí)別能力，對(duì)其產(chǎn)生的后果進(jìn)行有效防御，制定相應(yīng)的工程防治措施，從而減少和避免災(zāi)害造成的損失，力求技術(shù)可行、施工方便、經(jīng)濟(jì)合理。

［1］中華人民共和國(guó)水利部農(nóng)村水利水土保持司，科技教育司，中華人民共和國(guó)能源部，水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.SL18—2004 渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范［S］. 北京:中國(guó)水利水電出版社，2004.

［2］中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司.SL303—2004 水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范［S］. 北京:中國(guó)水利水電出版社，2004．

［3］長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.SL313—2004 水利水電工程施工地質(zhì)勘察規(guī)程［S］. 北京:人民交通出版社，2005.