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        地下水處理技術(shù)在渠道工程中的應(yīng)用

        2020-10-17 08:16:12郭英武高建新董少渠
        河南水利與南水北調(diào) 2020年8期
        關(guān)鍵詞:改性設(shè)置

        郭英武 高建新 董少渠

        (河南省陸渾水庫管理局)

        0 引言

        地下水是影響邊坡穩(wěn)定最重要、最活躍的因素,絕大多數(shù)滑坡都與地下水的活動(dòng)有關(guān)。南陽地區(qū)屬濕潤大陸性氣候,年平均氣溫14~15℃,多年平均降水量815 mm,主要集中在6-9月份,具有年際變幅大和年內(nèi)分配不均的特點(diǎn),地下水位一年四季變幅大。南水北調(diào)中線一期南陽段方城四標(biāo)樁號(hào)TS151+164~TS151+464渠段,地下水位高于渠道設(shè)計(jì)水位,渠道底板位于砂礫層或砂礫巖與膨脹巖結(jié)合部位,地層透水性強(qiáng),滲水壓力大,易出現(xiàn)涌水涌砂問題,且受膨脹巖遇水膨脹,失水收縮的影響,對(duì)工程建設(shè)造成了巨大的困難,采取合理的工程措施疏排地下水,對(duì)保護(hù)工程的安全尤為重要。

        1 滲控技術(shù)設(shè)計(jì)

        根據(jù)前期試驗(yàn)和開挖情況,結(jié)合施工臨時(shí)降水與永久滲控需要,為減小襯砌板下?lián)P壓力,保證襯砌板的穩(wěn)定性,同時(shí)減少渠水外滲,該渠段采取防排結(jié)合的滲控方案:在該段渠頂外側(cè)各設(shè)置一道縱向塑性混凝土防滲墻;開挖過程中,由于滲水量大,需在渠坡上設(shè)置排水盲溝,將滲水引入集水坑進(jìn)行抽排,開挖完成后,在渠底設(shè)置三道排水盲溝,盲溝中埋設(shè)透水軟管,間隔一定距離連接豎向排水減壓管、逆止閥;改性土換填、渠道襯砌削坡成型后,渠坡設(shè)置排水板與渠坡底部齒槽內(nèi)永久排水系統(tǒng)連通,渠底鋪設(shè)粗砂墊層與齒槽排水系統(tǒng)相連,鋪設(shè)復(fù)合土工膜,澆筑混凝土面板,防止渠水外滲,安裝逆止閥,使外水內(nèi)排。

        1.1 塑性混凝土防滲墻設(shè)置

        防滲墻軸線布置在渠道設(shè)計(jì)坡頂外2 m,防滲墻墻厚為30 cm,抗壓強(qiáng)度等級(jí)為C2.5,防滲墻底部貫穿渠基強(qiáng)透水層進(jìn)入弱透水防滲依托層內(nèi),局部防滲依托層為粘土或粉質(zhì)粘土?xí)r,墻體進(jìn)入深度按2 m控制,采用履帶式液壓成槽機(jī)成孔、泥漿護(hù)壁的成槽工藝和導(dǎo)管法混凝土澆筑方法進(jìn)行施工。

        1.2 開挖基面排水系統(tǒng)設(shè)置

        渠道開挖時(shí),強(qiáng)透水層位置以下坡面徑流量大,采取在強(qiáng)透水層上開挖橫向盲溝,靠近下部位置開挖縱向盲溝,盲溝內(nèi)填充用土工布包裹的級(jí)配碎石,將水流引至渠底集水井進(jìn)行抽排。

        渠道開挖成型后,在渠道中心和兩側(cè)距坡腳2 m處共設(shè)置3 條縱向排水盲溝,斷面為梯形斷面,底寬30 cm,邊坡1∶1,溝深50 cm,溝內(nèi)采用土工布包裹碎石回填,碎石中埋設(shè)Φ250透水軟管,每隔50 m 設(shè)置一個(gè)Φ200 的豎向排水減壓管,減壓管伸至渠道襯砌表面,在渠底改性土換填時(shí)要加強(qiáng)保護(hù),后期排水減壓管內(nèi)安裝承插式球形逆止閥。

        先填筑1 m厚砂礫石排水墊層,砂礫石碾壓后相對(duì)密實(shí)度≤0.75,確保渠底建基面滿足設(shè)計(jì)要求,同時(shí)保證承壓水不對(duì)換填的水泥改性土、混凝土襯砌面板帶來抗浮穩(wěn)定安全隱患,然后進(jìn)行渠底1 m、渠坡1.50 m的全斷面水泥改性土換填。

        1.3 改性土換填

        改性土換填是渠道工程施工中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),堅(jiān)實(shí)的改性土既是渠道混凝土襯砌板基礎(chǔ),又可抵御高地下水對(duì)渠道邊坡土體的反復(fù)侵蝕破壞。水泥改性土按照膨脹性的強(qiáng)弱,一般水泥摻量為4%~6%,采用廠拌法拌和,用25 t 自卸車運(yùn)到工作面,進(jìn)占法卸料,用推土機(jī)攤鋪,平地機(jī)配合人工整平,鋪土厚度不超過30 cm,在最優(yōu)含水率情況下,采用20 T 凸塊振動(dòng)碾靜碾2遍+振動(dòng)碾壓6遍,保證壓實(shí)度≥98%。

        1.4 永久排水系統(tǒng)安裝

        采用渠坡削坡機(jī)對(duì)改性土邊坡進(jìn)行精削坡,人工小型切割機(jī)刻槽后按設(shè)計(jì)要求安裝排水板,順渠向排水板為人字形,厚3 cm,寬20 cm,間距2 m,襯砌縱向縫與人字形排水板頂端對(duì)齊;襯砌橫向縫下設(shè)置直線型排水板,板厚4 cm,寬20 cm,齒墻后斜坡段排水板厚為8 cm。渠坡排水板與坡腳齒槽底部的排水盲溝相互聯(lián)通。渠坡排水板布置詳見圖1。

        圖1 渠坡排水板布置圖

        渠道兩側(cè)坡腳齒墻內(nèi)的縱向排水主管道是渠坡和渠底排水的結(jié)合點(diǎn),排水主管道Φ250,單根長度4 m,采用四(或五)通接頭管相連。渠坡滲水順坡面排水板經(jīng)齒墻后的加厚排水板進(jìn)入齒槽下方的20 cm×20 cm的盲溝內(nèi),盲溝內(nèi)土工布包裹碎石,內(nèi)埋10 cm縱向透水軟管,透水軟管每4m向上用PVC管和接頭管連通。渠底中心設(shè)置縱向排水盲溝,盲溝內(nèi)采用土工布包裹粗砂回填,粗砂中埋設(shè)直徑Φ110 透水軟管,透水軟管集水,每隔20 m 接逆止閥內(nèi)排??拷變蓚?cè)滲水通過粗砂墊層進(jìn)入接頭管伸入渠底的滲水收集管中。排水主管道每16 m用五通接頭管相連,其余位置連接為四通接頭管,五通接頭管處垂直坡面外伸PVC管,安裝逆止閥,將管道內(nèi)的滲水向渠內(nèi)排出。

        排水系統(tǒng)安裝完成后,先澆筑渠坡和齒槽,然后渠底鋪設(shè)10 cm砂墊層,其上鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲,襯砌混凝土,切縫,嵌填聚氯密封膠,安裝逆止閥,渠道工程施工完成,施工臨時(shí)降排水停止。齒墻永久排水系統(tǒng)布置詳見圖2。

        圖2 齒墻永久排水系統(tǒng)布置圖

        2 滲控效果分析

        施工臨時(shí)降排水停止后,由于渠道襯砌面板的封閉作用,地下水從坡腳和渠底的逆止閥正常流出,2014年夏季,雨季地下水水位升高,該渠段逆止閥排出的地下水達(dá)1m多深,渠坡未出現(xiàn)裂縫、滑坡,渠底未出現(xiàn)浮托現(xiàn)象,外水內(nèi)排效果明顯。2014年12月份,南水北調(diào)中線一期工程通水以來,渠道內(nèi)外水平衡互通,工程運(yùn)行一直平穩(wěn)正常,渠道防滲系統(tǒng)設(shè)置科學(xué)合理。

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