淺談南水北調(diào)鶴壁段人工掏砂洞的處理措施

□魏朝森（河南省水利勘測(cè)有限公司）

1.概況

南水北調(diào)中線一期工程總干渠鶴壁段第I標(biāo)段始于衛(wèi)輝市安都鄉(xiāng)馬林莊北滄河渠倒虹吸出口導(dǎo)流堤末端，經(jīng)鶴壁市淇縣的北陽(yáng)鎮(zhèn)、橋盟鄉(xiāng)，止于淇縣橋盟鄉(xiāng)橋盟農(nóng)場(chǎng)附近。鶴壁段第I標(biāo)段起點(diǎn)設(shè)計(jì)樁號(hào)IV144+600，起點(diǎn)坐標(biāo)X=3936612.34、Y=509226.57；終點(diǎn)設(shè)計(jì)樁號(hào)IV155+600，終點(diǎn)坐標(biāo)X=3945619.93、Y=514854.42，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度11km。該渠段設(shè)計(jì)流量250m3/s，加大流量300m3/s；起點(diǎn)渠底高程90.06m，設(shè)計(jì)渠水位高程97.06m，終點(diǎn)渠底高程89.67m，設(shè)計(jì)水深7m。第I標(biāo)段設(shè)計(jì)布置各類建筑物20座，其中左岸排水9座，公路橋8座，渠渠交叉2座，分水口門(mén)1座。該段除部分為全挖方渠段外，其它多為半挖半填段。總干渠明渠段設(shè)計(jì)采用全斷面襯砌。

2.施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 總干渠基礎(chǔ)處理的基本情況

鶴壁段I標(biāo)全段大部分屬于濕陷性黃土區(qū)，其分布總長(zhǎng)度為10.8km。其中具輕微濕陷性的黃土狀土分布總長(zhǎng)為1.68km；具中等濕陷性的黃土狀土分布總長(zhǎng)為6.20km；具中等～強(qiáng)烈濕陷性的黃土狀土分布長(zhǎng)度為2.92km。

濕陷性黃土的處理方法主要有：

全挖方段不進(jìn)行處理；半挖半填渠段、填方渠段，當(dāng)渠底、渠堤下濕陷性黃土地層厚度在1～3m左右的，采用重夯法進(jìn)行處理；渠底、渠堤下濕陷性黃土地層厚度>3m時(shí)進(jìn)行消除濕陷性處理深度的計(jì)算，依據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇不同的夯實(shí)方案，即：計(jì)算處理深度≤3m的，采用重夯法；＞3m的，則分兩種情況考慮。處理段從村莊穿過(guò)的，或附近30m范圍內(nèi)有村莊分布的，采用土擠密樁法處理；其它渠段則采用強(qiáng)夯法處理。

經(jīng)計(jì)算，鶴壁段I標(biāo)濕陷性黃土需進(jìn)行處理的渠段長(zhǎng)6.67km，其中采用強(qiáng)夯法處理渠段長(zhǎng)5.07km，采用重夯法處理渠段長(zhǎng)1.60km。

2.2 掏砂洞發(fā)現(xiàn)的經(jīng)過(guò)

鶴壁段第I標(biāo)段在開(kāi)工建設(shè)后，進(jìn)行渠道沿線上部的黃土狀土加固處理施工，以及左岸排水建筑物的基坑開(kāi)挖施工。在進(jìn)行強(qiáng)重夯施工、土擠密樁施工和基坑開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)有較多坑洞，后經(jīng)多次施工現(xiàn)場(chǎng)查勘與調(diào)查，出露的塌陷和坑洞均為人工掏砂洞，埋深一般在3～5m，最淺掏砂洞距地表僅為幾十厘米，最深的掏砂洞埋深達(dá)10余米。由于人工掏砂的隨意性，洞內(nèi)結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，分支洞較多，且部分洞室洞口和豎井已被掩埋。

3.人工掏砂洞的分布、規(guī)模及特點(diǎn)

為保證工程建設(shè)的安全和對(duì)總干渠基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理提供設(shè)計(jì)依據(jù)，在進(jìn)行了充分的調(diào)查、勘探及物探等工作后，查明了掏砂洞的具體情況：

3.1 鶴壁段第I標(biāo)段位于山前沖洪積傾斜平原上部，地質(zhì)結(jié)構(gòu)由黃土狀重粉質(zhì)壤土、重粉質(zhì)壤土夾砂和砂卵石透鏡體組成，巖性及其沉積厚度很不均一。

3.2 鶴壁段第I標(biāo)段人工掏砂洞分布于樁號(hào)Ⅳ148+850～Ⅳ154+000，該段發(fā)現(xiàn)人工掏砂豎井口和人工掏砂洞口60余處。人工掏砂洞洞徑一般1.5～2m，局部達(dá)4m，砂洞長(zhǎng)度可達(dá)百余米，人工掏砂洞延伸方向多為西北東南向，且分布有支洞。人工掏砂方式為在沖溝陡壁水平掘洞掏砂或在沖溝兩岸臺(tái)地挖豎井至砂卵石層后水平開(kāi)采。豎井深度一般5～10m，局部達(dá)15m。

3.3 該渠段人工掏砂集中區(qū)域有5段，分布長(zhǎng)度累計(jì)約1220m。

第一段分布于小莊溝兩側(cè)（樁號(hào)IV148+970～I(xiàn)V149+140）。該段分別開(kāi)采渠底板以上的礫砂和渠底板以下的礫砂及砂卵石層，上層砂礫埋深一般6m左右，厚度1～2m，下層礫砂及砂卵石埋深一般10.0～13.0m，厚度1m左右。

第二段分布于小莊溝北（樁號(hào)IV149+520～I(xiàn)V149+620）。該段分別開(kāi)采渠底板上的礫砂和渠底板附近的砂卵石層，上層礫砂埋深4.0～5.0m，下層砂卵石埋深8.5～9.0m，可掏砂層厚度均為1m左右。

第三段分布于武莊溝兩側(cè)（樁號(hào)IV150+100～I(xiàn)V150+400）。該段開(kāi)采層巖性為礫砂或砂卵石，自上而下分布3層：上部砂卵石埋深一般4～6m，厚度2m左右，位于渠底板以上；中部埋深一般11.5～13.0m，厚度2～3m，位于渠底板以下4～5m；下部埋深一般15.0～18.0m，厚度2m左右，位于渠底板以下9～11m。

第四段分布于黃莊溝南側(cè)（樁號(hào)IV151+900～I(xiàn)V152+200）。該段掏砂層巖性為礫砂及砂卵石，沉積不連續(xù)，多呈砂線或砂壟狀東西向分布，埋深一般8.0～10.0m，位于渠底板附近。

第五段分布于黃莊溝至楊莊溝南（樁號(hào)IV152+650～I(xiàn)V153+000）。該段掏砂層為砂卵石層中的礫砂充填物，埋深一般6～8m，位于渠底板附近。

3.4 場(chǎng)區(qū)地下水類型為第四系松散層孔隙水，水位埋深較大，多位于渠底板與建筑物基面以下。

綜上所述，掏砂洞具有以下特點(diǎn)：一是隱蔽性；二是無(wú)規(guī)律性；三是不安全性；四是地下水問(wèn)題；五是作為地基的不穩(wěn)定性。

4.結(jié)論

人工掏砂洞處理方案建議：對(duì)以上人工掏砂洞集中的五段可根據(jù)人工掏砂洞的埋深和與渠底板的關(guān)系分別采用不同的處理方案。對(duì)于人工掏砂洞埋藏較深位于渠底板以下一定深度內(nèi)的渠段可采用灌漿等處理措施，如武莊溝兩側(cè)、小莊溝兩側(cè)段的人工掏砂洞；對(duì)于人工掏砂洞埋藏較淺，位于渠底板以上或渠底板附近的渠段，可采用直接挖除換填的方案等處理措施。

[1]柳學(xué)振，佟名輝.治河與防洪[M].北京：水利水電出版社，1994.

[2]許樹(shù)寶.水利工程概論[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2004.