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        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

        2017-03-01 10:29:02李聚興韓勝杰
        河北水利 2017年2期
        關(guān)鍵詞:渠坡渠段滑坡體

        □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(jì)的難題之一。通過(guò)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(jì)分布長(zhǎng)度42.01km,其中強(qiáng)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(shí)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(wèn)題。參照膨脹土已有成功治理經(jīng)驗(yàn),確定過(guò)水?dāng)嗝鎻?qiáng)、中、弱膨脹土的換土厚度分別為2.5m、2.0m、1.0m;過(guò)水?dāng)嗝嬉陨蠌?qiáng)、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(guò)程中相繼發(fā)生了膨脹土渠段局部滑坡現(xiàn)象,對(duì)此筆者進(jìn)行了調(diào)查和分析,找出了滑坡的主要原因并采取了針對(duì)性工程措施。兩年來(lái)工程運(yùn)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(guò)水?dāng)嗝嬉陨锨率芙邓绊憰r(shí)有滑坡現(xiàn)象發(fā)生,過(guò)水?dāng)嗝媲略谇?nèi)水的有利作用下保持穩(wěn)定。

        1.滑坡段現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

        2012年8 月7日,多次降雨后,SG3施工標(biāo)樁號(hào)65+650處渠道左側(cè)發(fā)生滑坡,滑坡段長(zhǎng)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(jì)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(shì)),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(dāng)?shù)囟啻谓涤旰?,樁?hào)84+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(zhǎng)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(jì)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(guò)水?dāng)嗝骛ば酝翐Q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(diǎn)

        從滑坡表象以及滑坡體清除后揭示的情況來(lái)看,邯邢段膨脹土滑坡具有以下特點(diǎn):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(kāi)挖及換填層施工時(shí)未見(jiàn)地下水。

        3.滑坡原因分析

        滑坡的主要原因有兩個(gè):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(shí)度不滿足設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)度、厚度不滿足設(shè)計(jì)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(duì)換填層下滑起了推波助瀾作用。換填層滑動(dòng)屬表層滑動(dòng),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(huì)慢慢消散,并在下次降雨再次集聚,這也是渠道開(kāi)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(duì)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(lái),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(shí)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(shí)例表明,對(duì)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(cè)設(shè)計(jì)研究院,正高級(jí)工程師。韓勝杰,男,漢族,河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,正高級(jí)工程師。

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