北部引嫩總干渠滑坡加筋處理措施研究

趙雙權，張 浩，王建紅

（黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080）

北部引嫩總干渠滑坡加筋處理措施研究

趙雙權，張 浩，王建紅

（黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080）

北部引嫩總干渠烏北段位于嫩江左側灘地上和嫩江一級階地前緣，渠道蜿蜒曲折，形成右側高填方，左側深挖方渠道，左側深挖高度最大10m左右。2011年9月底北引總干渠烏北段38km處左側渠堤發生滑坡破壞，經分析，膨脹土是造成北引渠道滑坡的主要原因。為了能為滑坡處理措施提供安全保障，采取了先控掉膨脹土滑坡，然后用土工織物分層鋪蓋填筑碾壓，按計算設計成加筋土，進行柔性支護。

北部引嫩；總干；渠道；滑坡；防治措施；土工織物；加筋土

1 基本情況

2011年9月底北引總干渠烏北段38 km處左側渠堤發生滑坡破壞，該滑坡段從地形上看屬嫩江一階地前沿，從渠底到左側地面高差約7～8 m，渠底以上5 m左側已開挖出寬約10 m的馬道，馬道以下邊坡已按設計削為1∶3.0，馬道以上邊坡因征地尚未辦妥，未按設計施工，現邊坡較陡，約在1∶1～1∶0.5。

滑坡體發生在渠道左側馬道處，整體形態平面上呈“新月”狀，坡面上呈“疊瓦”狀，滑坡后緣明顯，滑坡壁在馬道平臺處呈陡坎狀出露，地面下沉約0.6～0.7 m，平行于渠道軸線，較大裂隙有三道，小裂隙

較多，裂隙寬約3～12 cm，深約5～20 cm，渠道坡腳處隆起形成擠壓鼓丘，鼓丘高度在0.2～0.6 m，渠底已護砌的混凝土板也被擠壓，使位于渠道坡腳處寬約2.0 m地帶的混凝土板架空形成“人”字形。

在滑坡段實測了三個橫斷面，其各部尺寸如下：

表1 滑坡體形態情況表

圖1 地引總干渠烏北段滑坡體型態圖

2 滑坡段處理措施研究

經過多方面分析，膨脹土是造成北引渠堤滑坡的主要原因，由于膨脹土本身具有較強的脹縮性、多裂隙性和超固結性，本段渠道左側邊坡又為挖方渠堤（挖方最深在10～15 m，滑坡段實測挖深9.3 m）如不加以保護，使土體直接暴露在空氣中，僅靠放緩邊坡，據其它地方的實踐證明，很難保證左側渠坡穩定。經過實踐證明，加筋土是處理滑坡的主要措施之一，具體為先挖除膨脹土滑坡體，然后用土工織物分層鋪蓋填筑碾壓，并根據巖土工程性質與土工織物的物理力學參數確定土工織物的鋪設長度與間距，采用直線滑動楔形體破壞法計算，每層鋪土厚度25 cm，加筋長度平均17 m，伸出滑動面長度2.5 m。加筋土又稱柔性支護，公路在路基上常用，利用柔性化學纖維織物將原地開挖出的膨脹土土一層一層的包裹壓實形成加筋土，使加筋土在一定范圍內構成一個支撐體，由于用化學編織布包裹并分成較薄的土層，因而在加筋區內土體形不成整體滑動的破裂面，加筋土起到兩個作用：①使膨脹土體不能直接暴露在自然界中，使土體內含水量保持在比較穩定的狀態下；②既使膨脹土因水分變化引起膨脹，加筋土體又能有效阻控，從而使土體達到安全運行的目的，此方案施工簡單，投資較低，因此加筋土方案可作為北引滑坡段整治的主要措施［1－3］。

3 加筋土坡設計

3.1 確定最不利滑弧

根據野外地質勘探和測量成果以及鉆孔內土體含水量變化，大致確定滑動面的位置后，又用理正軟件中圓弧滑動計算程序按土體殘余抗剪強度C、φ值進行試算，找出最危險滑弧位置為：圓心O點坐標X：4.33，Y：33.45，半徑R＝34.04 m。

3.2 需要的加筋力

將滑動土坡看做一個整體，先求出所需的總加筋力Ts，假設它作用位置在坡高的1／3處，如圖2所示。為此，針對上述滑動圓按下式計算對應的Ts：

總加筋力的計算公式為：

1）分別采用MH、DR、AM抽樣算法時，AM算法最快收斂，DR算法次之，MH算法收斂最慢，其中AM算法不依賴于參數的建議分布，能夠獲得較快收斂速度，且收斂指標曲線最為平穩，顯著優于其余2種算法。

式中：M0為滑動圓的滑動力矩；D為作用線對圓心的距離，對土工織物加筋，D＝R；K為安全系數，取K＝1.5。

已知參數，見圖2：

x＝7.77 m；V＝60.61 m2，滑體單寬體積；d＝13.49 m；△q＝35.71 kN超載按汽車－10級考慮；D＝34.04m；γ＝18.2 kN／m3；W＝V×γ＝1 141.06 kN；M0＝W×x＋△q×d＝9 347.79 kN·m。

圖2 確定加筋力的滑弧計算

3.3 加筋力的分配

將求得的加筋力Ts分配到沿坡高的各個高程上去，對于低于6 m的土坡可均勻分配，兩層加筋的垂直間距選為0.25m，加筋層24層，由于左側截流溝的影響，加筋力從第4層分配，每層加筋力為411.92／21＝19.62 kN。

3.4 加筋料需要的長度

每層筋材為滿足抗拔要求需要伸出滑動面的長度Le計算公式為：

式中：Ts為加筋力；Fs為抗拔安全系數，采用1.5；fp為抗拔摩擦系數，采用0.5；α為考慮錨固長度內應力非線性衰減的系數，對土工織物可采用0.6；筋材上的垂直有效壓力。

3.5 加筋技術要求

3.5.1 土工織物的設計指標

1）土工織物的設計指標：采用抗老化的編織布，經緯密度采用14×14絲／英寸單絲編織布，厚度0.4 mm，單位質量150 g／m2。

2）抗拉指標：縱強1 200 N／5cm，縱延伸率25%，橫強1 100 N／5cm，橫延伸率22%。

3）梯形撕裂：縱向200 N，橫向300 N。

4）抓拉指標：縱強800 N，縱延伸率30%，橫強700 N，橫延伸率25%，頂破強度1 200 N，刺破強度500 N。

3.5.2 土料設計指標

根據《堤防工程設計規范》（GB50286—98），粘性土土堤的填筑標準應以壓實度確定，本工程土壩為2級建筑物，按2級堤防考慮，設計壓實度≥0.93，據此設計干密度及最優含水量以料場土料物理力學指標提出后換算得出，如用原土料填筑必須進行翻曬處理，使之達到上述含水量后再行填筑壓實，滑坡土體需全部挖除，左側堤體開挖范圍為加筋區域，渠底滑體挖除范圍為超過隆起邊界至少2 m，深度為設計渠底以下至少1.0 m。

4 幾點建議

初步分析滑坡的形成原因之一是膨脹土暴露在空氣中時間過長，沒有保護，地表水沿裂縫侵入，使上部土體浸水飽和，下部土體長時間在水下浸泡等原因，造成此段渠堤坍滑。

根據南水北調河南南陽段施工經驗，膨脹土開挖應與保護同步進行，要求膨脹土暴露在空氣中時間≤4 h，這是無法做到的，目前施工單位大都是從左側高崗處取土回填右側渠堤，因此建議：

1）加強施工管理，對左側開挖的渠段制定出具體實施方案，對開挖后的左側馬道進行適當保護。保護措施的實施盡量控制在2～3 d內，千萬別再出現38 km段的長時間涼曬，任風吹雨淋的現象［4］。

2）調整施工順序，建議先開挖截流溝、盲溝，做好排水后，再進行渠坡的施工。

3）建議對渠道左堤頂設一定厚度的石灰土保護層。

4）提出膨脹土施工技術要求，向施工單位進行技術交底。

［1］何善國，徐紹雨.大王灘灌區那逢渠段滑坡成因及其整治［J］.廣西水利水電科技，1990（04）：83－87.

［2］許金法.安溪縣白賴左渠鐘嶺渠段滑坡成因初探［J］.水利科技，1991（04）：47－49.

［3］沈再民.勉縣滑坡成因分析［J］.陜西水利，1991（01）：43－45.

［4］張勇，楊誠.洛惠渠總干渠道河岸險段滑坡成因與處理［J］.科技資訊，2009（18）：105.

Research on Reinforced M easure for Total Channel Landslip of Northern Nen River Diversion Project

ZHAO Shuang-quan；ZHANG Hao and WANG Jian-hong
（Heilongjiang ProvincialWater Conservancy＆Hydropower Investigation，Design and Research Institute，Harbin 150080，China）

Wubei section，the total channel of northern Nen River diversion is located in flood plain at left Nen River and at the age of Grade 1 terrace of the Nen River，the channel is shaped in curve，forcing a high embankment on the right，the left channel is excavated deeply，and themaximum height is about 10 meters.At the end of September in 2011，the left channel was destroyed by slipping at 38km of Wubei section of the total channel Nen River diversion，through analysis，expansive soil is the main reasons causing landslip of the northern Nen River diversion.In order to provide safe guarantee for slip，removing the expansive soil earlier and filling with texture in different lay，design reinforced earth by calculation for flexible support.

Nen River diversion in the north；total channel；channel；landslip；protection measure；texture；reinforced earth

TV551.4

B

2014－10－31

趙雙權（1972－），男，黑龍江望奎人，高級工程師；張浩（1986－），男，山東掖縣人，工程師；王建紅（1988－），男，甘肅九泉人，助理工程師。

1007－7596（2015）06－0040－03