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        南水北調(diào)中線工程滑坡處理措施

        2018-03-26 12:02:52時(shí)啟軍
        水科學(xué)與工程技術(shù) 2018年5期
        關(guān)鍵詞:混凝土

        時(shí)啟軍

        (南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河北分局,石家莊050000)

        1 工程概況

        1.1 氣象特征

        該渠段沿線多年平均氣溫13.6℃,月平均最高氣溫32.2℃,多出現(xiàn)在6月,月平均最低氣溫-6.3℃,出現(xiàn)在1月;極端最低氣溫-18.3℃,多出現(xiàn)在1月,極端最高氣溫41℃,出現(xiàn)在6月份。多年平均日照時(shí)數(shù)2504h,無(wú)霜凍期202d,初霜期一般在10月下旬,終霜期在3月26日~4月22日。 封凍期在11月23日~1月22日,解凍期在12月23日~2月23日。最大凍土深36cm。多年平均相對(duì)濕度64%。多年平均蒸發(fā)量1724mm(Φ20cm蒸發(fā)皿)。多年平均風(fēng)速2.6m/s,最大風(fēng)速19m/s,多為北風(fēng)或西北風(fēng),多年平均降雨量550mm。

        1.2 暴雨特征

        本區(qū)域?qū)倥瘻貛Т箨懠撅L(fēng)氣候區(qū),6~9月份受太平洋暖濕氣流及太行山地形影響,溫濕多雨,為本流域的多雨季節(jié)。7月中下旬及8月上旬為太平洋副熱帶高壓加強(qiáng)北上極盛時(shí)期,容易形成暴雨。8月下旬脊線一般南退,暴雨期也基本結(jié)束。降水的年內(nèi)變化較大,70%~80%集中在汛期,多以暴雨形式出現(xiàn)在7,8月。

        本區(qū)域暴雨的年際變化是我國(guó)暴雨變化最大的地區(qū)之一,年最大24h暴雨的變差系數(shù)(Cv值)可達(dá)到0.6~0.8。單站年最大24h降雨量的最大值與最小值之比達(dá)8~23倍。3d和7d暴雨的年際變化更為突出,個(gè)別站一次大暴雨就可能接近本站多年平均年降水量,甚至超過多年平均降水量的1~2倍。

        1.3 渠段情況

        該渠段縱坡采用1/25000,渠道橫斷面為梯型斷面,過水?dāng)嗝孢吰?∶3.25,一級(jí)馬道及以上邊坡1∶2.75,設(shè)計(jì)渠底寬18.5m,一級(jí)馬道寬5m。渠道過水?dāng)嗝娌捎矛F(xiàn)澆混凝土襯砌,襯砌混凝土等級(jí)為C20W6F150;襯砌板下部采用復(fù)合土工膜防滲,采用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料保溫板措施防凍。該段為深挖方渠段,過水?dāng)嗝媲潘捎蒙舷码p層排水的內(nèi)排型式。一級(jí)馬道以上邊坡采用預(yù)制混凝土六角形空心框格防護(hù),并設(shè)混凝土護(hù)肩,框格內(nèi)填土并植草。

        2 工程地質(zhì)

        2.1 施工中地質(zhì)

        (1)黏土巖。棕紅色或棕黃色雜灰綠色,稍濕,致密,不均勻,夾粉細(xì)砂透鏡體,成巖差,發(fā)育節(jié)理裂隙,節(jié)理面具蠟質(zhì)光澤,有皂感,以弱~中等膨脹潛勢(shì)為主。

        (2)黏土。灰綠色為主,雜棕紅色或棕黃色,稍濕,致密,硬塑~堅(jiān)硬狀態(tài),節(jié)理面具蠟質(zhì)光澤,有皂感,具黑色浸染,以中~強(qiáng)膨脹潛勢(shì)為主。

        (3)粉砂。 棕黃色,密實(shí),稍濕~濕,含泥質(zhì)。

        一級(jí)馬道及以上渠坡未見地下水,且渠道開挖至黏性土換填時(shí)間內(nèi)一級(jí)馬道以上未見地下水滲出。一級(jí)馬道以下局部有滲水。經(jīng)復(fù)核,該段屬于強(qiáng)膨脹土巖段。

        2.2 水毀后地質(zhì)勘查

        水毀段揭露的地層巖性(自上而下)為換填土、雜填土、黃土狀壤土、黏土巖、粉砂。

        2.2.1 換填土(rQ)

        水毀發(fā)生后,對(duì)水毀段渠坡?lián)Q填土進(jìn)行了取樣試驗(yàn)?,F(xiàn)場(chǎng)揭露渠坡?lián)Q填土料為壤土,棕黃色或棕色,上部呈稍濕狀態(tài),下部含水率較高,多呈較濕狀態(tài)。

        2.2.2 雜填土(rQ)

        灰黑色,稍濕,松散,大部為礦渣,含有黏土巖、壤土等,為路基土,主要分布于右渠坡坡頂,為原施工道路,厚0.3m。

        2.2.3 第四系上更新統(tǒng)上段(al+plQ33)黃土狀壤土

        棕黃色,稍濕~濕,硬塑,含少量鈣核及白色條紋。分布于右渠坡坡頂淺層,厚度0.3~0.8m。

        2.2.4 上第三系中新統(tǒng)(N1)

        (1)黏土巖。棕紅色或棕黃色雜灰綠色,稍濕~濕,致密,不均勻,夾粉細(xì)砂透鏡體,成巖差,發(fā)育節(jié)理裂隙,節(jié)理面具蠟質(zhì)光澤,有皂感,以弱~中等膨脹潛勢(shì)為主。本次未取原狀土樣,其物理力學(xué)參數(shù)仍采用初設(shè)地質(zhì)建議值。

        (2)粉砂。棕黃色,密實(shí),濕~飽和析水,含泥質(zhì)較多,稍有膠結(jié)。薄層分布于黏土巖層中,厚度0.3~0.4m。

        水毀發(fā)生后,采用洛陽(yáng)鏟探孔勘察時(shí),在二級(jí)坡半坡以下的探孔中,均揭露地下水。

        3 滑坡概況

        2016年7月19日~20日,南水北調(diào)中線一期工程沿線某市突降特大暴雨。7月21日上午管理人員發(fā)現(xiàn)渠段右岸二級(jí)邊坡出現(xiàn)局部滑塌?;瑒?dòng)體上緣位于二級(jí)馬道及以上,邊坡出現(xiàn)約70cm深裂縫,下緣位于一級(jí)馬道附近,出現(xiàn)擠壓變形。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查勘,滑動(dòng)體后緣位于二級(jí)馬道以上,呈駝峰型,峰點(diǎn)在二級(jí)馬道向上6.5m(平面距離),多處錯(cuò)臺(tái)及開裂,最低點(diǎn)在二級(jí)馬道外坡腳附近。

        3.1 原因及處理措施

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開槽探查及相關(guān)試驗(yàn)成果分析,原因主要有:

        (1)“7·19”特大暴雨強(qiáng)度大,右側(cè)林帶及永久占地外地面積水嚴(yán)重。

        (2)強(qiáng)降水侵蝕性強(qiáng),致?lián)Q填土與原狀土結(jié)合部位積水。

        (3)隔離網(wǎng)外側(cè),有一條田間作業(yè)路與水毀區(qū)斜交,且路面高程低于兩側(cè)田間及綠化帶地面高程,路面兩側(cè)雨水通過該田間路匯入總干渠。

        綜合分析,其一是由于降水自渠道右岸外側(cè)地面入滲,順地勢(shì)沿黏土巖裂隙及粉砂夾層向渠道方向潛滲,至換填土受阻,在換填土底部匯集;其二是降水自換填土面下滲,飽和軟化換填土,并在換填土底部匯集。兩者都造成換填基面處孔隙水壓力升高。換填土在自身飽和軟化,以及內(nèi)水壓力作用下,產(chǎn)生蠕變、滑動(dòng)。

        3.2 主要采取措施

        3.2.1 一級(jí)馬道以上卸載

        由于滑動(dòng)體仍存在下滑風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)一步發(fā)展可能會(huì)影響過水?dāng)嗝姘踩?,必須先?duì)滑動(dòng)體進(jìn)行卸載。

        考慮一級(jí)馬道以上換填厚度1.5m,為了防止完全清除滑動(dòng)體后對(duì)原基面的影響,挖除厚度可按1m控制,留出保護(hù)層,待下一步處理。如開挖過程中,滑動(dòng)體不能留出保護(hù)層,開挖后要及時(shí)進(jìn)行苫蓋,防止外界環(huán)境對(duì)膨脹土基面的影響。

        3.2.2 抗滑樁

        為了防止滑動(dòng)體對(duì)過水?dāng)嗝娴倪M(jìn)一步破壞,在卸載的同時(shí),在二級(jí)邊坡距一級(jí)馬道水平距離大于5m位置設(shè)置一排鋼筋混凝土抗滑樁 (布置位置盡量向上)。加固段總長(zhǎng)100m,共布置21根抗滑樁,樁間距5m。

        3.2.3 黏性土換填

        發(fā)生滑動(dòng)后,土體較為松散且裂隙增多。由于該段以中~強(qiáng)膨脹潛勢(shì)為主,一級(jí)馬道以上渠坡?lián)Q填厚度仍采用1.5m,換填層底部按照渠基排水要求布設(shè)排水盲溝和軟式透水管。

        渠道上開口線以外地表為少量的黃土狀壤土和膨脹土,雨季在局部地段可形成上層滯水,對(duì)邊坡穩(wěn)定不利,上開口線至右側(cè)隔離網(wǎng)范圍地表采用黏性土進(jìn)行換填處理,換填厚度1m,并向隔離網(wǎng)欄一側(cè)傾斜,坡度1%。

        綠化帶換填時(shí)遇局部地形低洼、高崗時(shí)進(jìn)行整平,形成由南向北傾斜。

        3.2.4 排水

        在渠坡?lián)Q填土后設(shè)置排水盲溝、縱橫向集水管,通過PVC-U管排入排水溝,最后通過路基排水管排水入渠。水毀段新增排水溝與原排水溝相連,構(gòu)成排水網(wǎng)體系。

        在渠道內(nèi)坡設(shè)置縱向排水溝,攔截坡面雨水;在一級(jí)馬道以上邊坡間隔60m設(shè)置橫向排水溝;排水溝采用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu),縱、橫向排水溝連通布置,在一級(jí)馬道處通過集水井和排水管集中排至總干渠渠內(nèi)。

        3.2.5 邊坡防護(hù)

        邊坡襯砌采用混凝土框格植草護(hù)砌,預(yù)制混凝土六邊形框格強(qiáng)度等級(jí)為C20F150。

        二級(jí)馬道防護(hù)型式與邊坡相同,采用預(yù)制混凝土六邊形框格植草護(hù)砌。一級(jí)馬道運(yùn)行路面采用5cm厚瀝青路面、20cm厚3∶7灰土墊層并與混凝土縱向排水溝及集水井結(jié)合。

        4 結(jié)語(yǔ)

        (1)該水毀是在不利的地質(zhì)條件、受強(qiáng)降雨及地下水影響等多種因素共同作用下產(chǎn)生的,其中強(qiáng)降水是最重要的影響因素。

        (2)通過采取截流、排水、防護(hù)、加固等多種措施,有效排除了工程隱患,目前工程運(yùn)行安全。

        (3)針對(duì)該段出現(xiàn)滑動(dòng)原因、機(jī)理進(jìn)行了初步分析,提出針對(duì)性治理措施,可供渠道設(shè)計(jì)參考,同時(shí)可結(jié)合外部條件與影響因素,對(duì)類似工程的地質(zhì)條件發(fā)生危險(xiǎn)情況進(jìn)行提前預(yù)測(cè)。

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