景電延伸調水工程渠道地質問題分析及處理措施

摘 要:針對景電二期延伸向民勤調水工程輸水渠道的地質問題，通過現場勘察，采用坑探、取樣及實內試驗工作，對渠基土的物理力學性質指標進行了研究，得出結論:渠道地質問題主要有:渠基土的濕陷變形、凍脹和風積沙渠道的邊坡及穩定性問題。為解決這些問題，提出了相應的處理措施:對濕陷性渠基土進行清除，用細砂回填壓密，上鋪砂礫石墊層進行處理;對凍脹性渠基土，加強渠道的防滲襯砌，并加設防凍脹砂礫墊層進行處理;對風積沙渠道的邊坡及穩定性問題施工時要注意采取各種護坡措施。實踐表明，這些處理措施使渠道地質問題得到有效解決。

關鍵詞:渠道破壞濕陷變形凍脹邊坡穩定措施

中圖分類號:P642文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(c)-0111-01

1 引言

景電二期延伸向民勤調水工程是專門解決甘肅民勤縣水資源短缺的一項應急工程，輸水渠線長38.6km，輸水渠設計引水流量6.0m3/s，加大流量6.3m3/s。工程區位于洪水河右岸武威盆地沖洪積平原上，起始于民調渠尾5#泄水閘，終止于馮家灘正北4km處的躍進總干渠，沿程平均縱比降1.81%。渠線主要穿行于洪水河右岸(距洪水河1.0～3.5km)騰格里沙漠西南緣，新月形沙丘鏈連續或斷續分布，沙丘高一般3～6m，最高達8m，為風積極細沙組成，干燥而松散;下伏武威盆地風洪積細砂層，其中夾有砂壤土，粉質壤土及粉質黏土的透鏡體(厚0.3～0.6m)，渠基主要為細砂層，局部段為粉質黏土及粉質壤土，地下水位埋深2～12m。

針對景電二期延伸向民勤調水工程輸水渠道的地質問題，通過現場勘察，采用坑探、取樣及實內試驗工作，對渠基土的物理力學性質指標進行了研究，得出結論:渠道地質問題主要有:渠基土的濕陷變形、凍脹和風積沙渠道的邊坡及穩定性問題。為解決這些問題，提出了相應的處理措施:對濕陷性渠基土進行清除，用細砂回填壓密，上鋪砂礫石墊層進行處理;對凍脹性渠基土，加強渠道的防滲襯砌，并加設防凍脹砂礫墊層進行處理;對風積沙渠道的邊坡及穩定性問題施工時要注意采取各種護坡措施。實踐表明，這些處理措施使渠道地質問題得到有效解決。

2 渠道地質問題分析

通過勘察、取樣及對土的物理力學性質指標的分析研究，渠道地質問題主要有:渠基土的濕陷變形、凍脹和風積沙渠道的邊坡及穩定性問題[1]。

(1)土質渠基的濕陷變形破壞問題。

續建輸水渠線位于沖洪積平原上，渠基巖性大部分為風洪積細砂層，其中夾有砂壤土、粉質壤土透鏡體，因此，渠線局部段涉及土質渠基濕陷變形問題，而砂壤土、粉質壤土通過本次取樣試驗及類比前段(已竣工段)資料，其干密度1.46～1.62g/cm3，壓縮系數0.11～0.14Mpa-1，濕陷變形系數0.023～0.054，屬中壓縮性，弱中濕陷性土，具濕陷變形破壞問題[2]。

(2)渠基凍脹問題。

輸水渠線渠坡渠基基本上以風洪積細砂為主，但局部段渠坡渠基有粉質粘土、粉質壤土及砂壤土透鏡體(厚0.3～1.5m)分布，對于該類渠段，渠道若低于地下水位時，或渠道置于土、砂毛細上升高度之內時(地層介質含水量接近飽和狀態)，渠道會產生凍脹破壞。同時，由于渠道輸水運行過程中產生的滲漏，使滲透性能相對較差，持水性較好的上述土層含水量增大，甚至飽和。若渠段遇到分布面積、厚度較大，延伸較遠的土質透鏡體時，渠道滲水往往滯留于渠身附近土層中，而不易釋水，進而產生凍脹破壞。

(3)風積沙渠道的邊坡及穩定性問題。

風積沙地基具有無濕陷性，低壓縮性，易擾動性，易被風蝕或沖蝕性的特點，亦即在水下或風干時，由于表面張力逐漸消失，砂粒間不再有粘著現象，完全是松散的粒間接觸，顆粒間無凝聚力，僅有微量咬合力，這就使得風積沙的渠道邊坡比較緩。按風積沙的天然休止角32.3°，疏松砂體的極限邊坡比應為1∶1.57，中密或密實砂體的內摩擦角理論上稍高于休止角，折合后坡比1∶1.4。從以上分析可見，砂質邊坡采用1∶1.5的坡比，如不考慮風蝕作用的影響是安全的，但事實上風蝕作用是不可回避的，綜合考慮各方面的因素，當坡高(挖深)小于6m時，坡比1∶1.5～1∶1.75;當挖深6～12m時，坡比1∶1.75;當挖深大于12m時，坡比按1∶1.75～1∶2.0(考慮階梯形開挖，預留馬道)。

3 處理建議

對濕陷性渠基，進行清除濕陷性土，用細砂回填壓密，上部鋪50～80cm砂礫石墊層進行處理;對凍脹性渠基，在渠底設砂礫石墊層，使滲漏水不致滯留在持水性強的土層中，從而避免凍脹，墊層厚0.5～0.8m[3，5，6];對風積沙渠道的邊坡，施工時要注意采取各種護坡措施，如壓草格網或用砂礫石壓蓋護坡及對邊坡灑水，使其保持一定濕度，以增加邊坡穩定性，減少風沙對施工的干擾[4]。

4 結語

根據上述渠道破壞分析討論，在西北風沙地區渠道存在的主要破壞問題為:渠基土的濕陷變形問題、渠基凍脹破壞問題和風積沙渠道的邊坡及穩定性問題。針對這一現象，在渠道施工中要根據地基土的濕陷性強弱嚴格采取防濕陷、防凍脹措施，要注意采取各種護坡措施，以增加邊坡穩定性，減少風沙對施工的干擾，同時，在施工中要嚴把質量關，提高施工質量，實踐表明，這些綜合措時可有效遏制渠道破壞。

參考文獻

[1]姚正毅，陳廣庭，韓致文.沙漠地區不良工程地質現象[J].中國沙漠，2000(3).

[2]濕陷性黃土地區建筑規范GB50025-2004[S].中華人民共和國建設部，2004.

[3]石金堂.渠道防滲工程設計及凍害防治問題研究[D].湖北:武漢大學，2004.

[4]蔣富強.錢征宇.民調工程風積沙渠基的壓實工藝研究[J].中國鐵道科學，1999(3).

[5]渠道防滲工程技術規范SL18-91[S].中華人民共和國水利部，1991.

[6]渠系工程抗凍脹設計規范SL23-91[S].中華人民共和國水利部，1991.