□章再興（新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局）

1 工程概況

北疆供水渠道工程，渠道全長(zhǎng)133km，渠道橫斷面形式為梯形斷面和弧形底梯形斷面，渠道底寬為4m，渠道邊坡比1:2，渠道縱向坡降1/10000～1/12500。渠深5.40～6.20m，水深4.68～5.36m，渠道超高0.50m，流速1～1.16m/s。

2 研究任務(wù)

北疆供水渠道工程已經(jīng)運(yùn)行15a，渠道產(chǎn)生多種破壞形式，輸水渠道產(chǎn)生破壞后，能夠引發(fā)安全事故，每年增加歲修工程量和工程費(fèi)用，而且給輸水工程管理帶來(lái)很多麻煩，使渠道輸水效益變小。因此不管是從工程運(yùn)用的實(shí)際情況出發(fā)，還是從經(jīng)濟(jì)效益方面出發(fā)，輸水渠道破壞研究都是很有實(shí)際意義的。要徹底解決渠道破壞問(wèn)題，需要研究渠道破壞的根本，分析渠道破壞的原因，從而尋求針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施。

3 工程地質(zhì)

北疆供水渠道工程為老第三系地層屬內(nèi)陸湖泊沉積，巖相變化較大，沉積有較多的泥巖和砂質(zhì)泥巖，根據(jù)試驗(yàn)成果，泥巖、砂質(zhì)泥巖大部分屬于中等膨脹巖，個(gè)別達(dá)到強(qiáng)膨脹巖。

強(qiáng)膨脹巖以雜色、紅紫色泥巖為主，巖體中裂隙十分發(fā)育，裂隙長(zhǎng)一般<3m，裂隙面光滑有擦痕，產(chǎn)狀紊亂。泥巖遇水膨脹對(duì)渠道混凝土襯砌可能造成損害，是本工程的主要工程地質(zhì)問(wèn)題之一，需采取工程措施，保證渠道安全的運(yùn)行。

4 渠道形式

為了改善渠底混凝土板受力條件，渠道斷面采用圓弧形底梯形斷面，圓弧半徑為8.47m?；⌒尾糠植捎矛F(xiàn)澆C20 混凝土襯砌，厚度10cm。另外全線坡面上預(yù)制混凝土塊厚度由初設(shè)的5cm 增加為6cm。上述斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，總的看可以減輕渠道凍脹危害，有利于北疆供水渠道工程輸水運(yùn)行的安全。

5 北疆供水工程渠道的破壞類型及處理方法

5.1 常規(guī)破壞

5.1.1 渠道基礎(chǔ)泥巖膨脹破壞

由于渠段廣泛分布著中強(qiáng)膨脹性泥巖，膨脹裂隙吸收大氣降水或滲透水作用，導(dǎo)致泥巖體結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度降低，引起膨脹，造成襯砌和混凝土板變形。渠道巖脹變形處理，拆除被破壞的襯砌混凝土六角板，對(duì)鼓起的泥巖按照設(shè)計(jì)坡比削平，然后重新襯砌，恢復(fù)斷面結(jié)構(gòu)。

5.1.2 渠道襯砌板“水脹”破壞

5.1.2.1 渠道塑膜的鋪設(shè)

防滲塑膜是北疆供水渠道工程的重要防滲設(shè)施。在鋪設(shè)防滲塑膜之前，膜下砂漿上須清掃干凈；禁止施工人員穿硬底鞋及帶釘鞋，渠底和坡面禁止將硬物（如預(yù)制混凝土板等）放置于土工膜上；坡頂以上土工膜應(yīng)整齊卷好，并在覆蓋后壓緊。

5.1.2.2 防滲膜的拼接

北疆供水渠道工程防滲塑膜采用PE 系列土工防滲塑膜。防滲塑膜的鋪設(shè)、拼接、焊縫質(zhì)量檢查等必須嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范的要求進(jìn)行施工。

5.1.2.3 采取有效的排水措施

北疆供水渠道工程排水體采取的設(shè)計(jì)原則有，每一層排水料不可以穿過(guò)較大一層排水料的孔隙；每一層的排水料顆粒不應(yīng)發(fā)生位移；被保護(hù)渠堤填筑料不可以被排水體被帶走，排水體內(nèi)的空隙不可以被阻塞。排水體材料可以因地制宜就地取材，經(jīng)篩分配制而成，其各層粒徑之間應(yīng)滿足的層間關(guān)系要求，即

式中：d40—較小顆粒的排水料，該排水料占全部的40%；D60—較大顆粒的排水料，該排水料占全部的60%。

5.1.2.4 科學(xué)調(diào)度

科學(xué)調(diào)度也是減少水脹破壞發(fā)生的有效手段之一。減水時(shí)渠內(nèi)水深24h 降幅≤30cm，這樣可以預(yù)防“水脹”破壞的發(fā)生。

5.1.3 渠道滲漏破壞

輸水渠道的滲漏處理：一是選擇渠堤外坡土工織物反濾排水設(shè)計(jì)：可以在輸水渠道的外邊坡有滲漏的部位上鋪設(shè)土工布反濾排水體，土工布選用滌綸長(zhǎng)纖針刺無(wú)紡布，土工布的厚為4.20cm。邊坡段采用2 層土工布折疊鋪設(shè)，水平渠堤段采用3層土工布折疊鋪設(shè)，鋪設(shè)的面積必須大于滲漏出流的潤(rùn)濕面積，在渠道邊坡上鋪設(shè)的高度要高于滲漏出流點(diǎn)1.50m 處，水平渠堤段鋪設(shè)長(zhǎng)度為4m，然后用和渠堤填筑料相同的涂料對(duì)土工布進(jìn)行壓重，渠道邊坡壓重土體寬度1m，厚度1m。二是在滲漏位置設(shè)置反濾排水體：在輸水渠道外邊坡滲水部位設(shè)置反濾排水體，然后按照規(guī)范要求將粒徑級(jí)料填筑密實(shí)，一層填厚20cm，頂部高于滲漏點(diǎn)1.50m，寬度1.00m，排水體外邊坡為1：1.75，用和輸水渠道填筑料相同的填筑料覆蓋，渠道邊坡覆蓋寬度1.10m，水平渠堤段覆蓋土體厚度0.20m。三是排滲溝渠排滲：根據(jù)輸水渠道外坡腳滲水部位現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，計(jì)劃采用導(dǎo)滲溝導(dǎo)滲。

5.1.4 “凍脹”破壞

北疆渠道供水工程很大一部分的渠段為整體開挖或半挖半填斷面，“凍脹”破壞的重要因素為渠道滲漏所導(dǎo)致，渠堤兩側(cè)的地勢(shì)較高，不容易設(shè)施橫向自流排水，由于滲水排不出渠堤，從而到每年冬季就會(huì)發(fā)生“凍脹”破壞，將預(yù)制板結(jié)構(gòu)損壞。

“凍脹”造成局部混凝土預(yù)制板結(jié)構(gòu)破壞的部位。輸水渠道通水前，將襯砌結(jié)構(gòu)拆除，對(duì)局部破壞位置，按照原設(shè)計(jì)進(jìn)行修復(fù)。

5.1.5 凍融破壞

因渠道沉降變形、局部鼓脹破壞，造成渠道積水，或因滲漏水無(wú)法排除等因素造成渠道混凝土襯砌構(gòu)件含水率較高，導(dǎo)致混凝土襯砌構(gòu)件發(fā)生凍融破壞，骨料外露現(xiàn)象。

將凍融破壞嚴(yán)重，影響渠道運(yùn)行安全的部位的混凝土構(gòu)件拆除重新襯砌。現(xiàn)澆、預(yù)制混凝土構(gòu)件時(shí)，加入相應(yīng)比例的粉煤灰，可提高其抗凍性。

5.2 典型破壞

5.2.1 渠道滑坡破壞

由于北疆渠道供水原始地質(zhì)是由泥巖組成，泥巖中參雜蒙脫石，當(dāng)蒙脫石含量在7%以上時(shí)，渠基巖土呈現(xiàn)出脹縮特征，且蒙脫石含量越大，產(chǎn)生的脹縮率也就越大，對(duì)渠道的危害也越嚴(yán)重。

根據(jù)膨脹巖的特性，滲水是導(dǎo)致其產(chǎn)生膨脹力的主要因素。北疆供水渠道工程的膨脹巖濕水有兩個(gè)來(lái)源：一是渠道內(nèi)水外滲進(jìn)入塑膜后，一方面使渠道邊坡泥巖產(chǎn)生了膨脹力，對(duì)渠道襯砌板產(chǎn)生頂托作用，另一方面造成渠道基礎(chǔ)泥巖的強(qiáng)度及承載力的降低，形成軟弱地基；二是大氣降水及融雪水。因此，泥巖濕水是滑坡產(chǎn)生的先決條件，加之卸荷，從而導(dǎo)致了滑坡。

5.2.2 處理措施

一是在現(xiàn)場(chǎng)開挖滑坡體時(shí)，發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)一部分滑體位于渠道邊坡中部，如果只是將這部分滑坡體挖出換填，雖說(shuō)在一定程度上解決了問(wèn)題，但是隨著時(shí)間的推移，換填的這部分砂礫料反而成為了潛在的滑坡體。二是避免了拆東墻補(bǔ)西墻，補(bǔ)了又拆的做法，既從根本上解決了泥巖的凍脹和膨脹問(wèn)題，又避免了因局部小范圍換填所帶來(lái)的隱患。三是渠道所在區(qū)域最大凍土深度1.50m，且地下水位埋深較大，泥巖分布也較廣、較深。經(jīng)計(jì)算換填厚度邊坡在1.20-1.40m 之間，渠底在1.00m 左右，綜合考慮施工工期、進(jìn)度、質(zhì)量等方面的因素，確定了換填厚度：邊坡1.50m，渠底1.00m。

5.2.3 局部襯砌板鼓起部位的施工

一是將鼓起或脫落部位的襯砌板拆除，堆放整齊，待用；二是拆除原有的防滲土工膜，然后將鼓起的巖土按設(shè)計(jì)坡比1：2修整削平；三是鋪設(shè)新的防滲土工膜，并進(jìn)行牢固的焊接；四是最后進(jìn)行預(yù)制板的襯砌，恢復(fù)渠道斷面結(jié)構(gòu)。

經(jīng)觀測(cè)，北疆供水渠道工程通水運(yùn)行后，幾年來(lái)處理后的渠堤穩(wěn)定，很少發(fā)生重復(fù)滑坡破壞，能夠滿足渠道運(yùn)行安全的要求。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，對(duì)本工程多種形式的破壞有較為全面的分析，不管是工程的實(shí)際運(yùn)用情況，還是從工程效益的角度出發(fā)，研究渠道破壞問(wèn)題有著很現(xiàn)實(shí)的意義。要有效解決這一問(wèn)題，研究渠道破壞機(jī)理，弄清破壞本質(zhì)及致?lián)p的主要因素，在將來(lái)能尋找到很好的針對(duì)性措施。

[1]王湘伊，姜旭新，張健.北疆供水工程總干渠運(yùn)行期常見的渠道破壞形式及處理措施[J].水利建設(shè)與管理，2009（12）．

[2]曾興旺.淺談新疆北疆供水工程渠道防洪措施[J].新疆水利，2010（5）．