繞山濕陷性黃土渠道預(yù)侵水法施工技術(shù)綜述

艾克拉木·艾爾肯

(新疆伊犁州昭蘇縣水利局，新疆 昭蘇835600)

0 前 言

陡坡繞行盤(pán)算段是一分干渠運(yùn)行中的卡脖子工程段，該渠線段均為大孔隙黃土地段，長(zhǎng)影春季積雪融化而造成渠道塌方，使淤積灌區(qū)春灌用水無(wú)法保障，必須整治襯砌防滲處理。該渠段1998年修建完工，運(yùn)行至2000年，渠體多出因失陷穿孔失穩(wěn)而導(dǎo)致，陷落垮堤，致使渠道斷流，此段渠道直徑為得到修復(fù)，因此下游灌區(qū)直徑得不到灌溉保證，嚴(yán)重影響了灌區(qū)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)務(wù)之急必須對(duì)該段渠道進(jìn)行改造配套完善，區(qū)間的納洪口等建筑物［1］。

1 總體概況

昭蘇縣夏塔灌區(qū)是《伊犁河流域灌區(qū)規(guī)劃》中24個(gè)灌區(qū)之一，灌區(qū)位于昭蘇縣境域西南80 km。西起夏塔河?xùn)|至庫(kù)都爾丘陵草場(chǎng)西邊緣，北抵特克斯河與哈薩克斯坦國(guó)界河相望，南監(jiān)天山北坡腳，地處E80 ゜30'00″～80 ゜54 ˊ08″，N42 ゜43'18″～42 ゜56'15″之間。灌區(qū)東西平均長(zhǎng)37.6 km，南北平均寬20 km，總土地面積7.52 萬(wàn)hm2，灌區(qū)海拔高程在1 650 ～1 950 m。整個(gè)地形呈西高東低，南高北地，東西向平均地面縱坡1/660，南北向地面縱坡1/50 ～1/110。

改建一分干渠12 +200 －15 +000 段渠道，此段為一分干渠繞山盤(pán)山線段，改建襯砌2.8 km，設(shè)計(jì)流量6.1 m3/s，加大流量7.6 m3/s，渠道形式為提醒斷面采用，6 cm厚的預(yù)制六菱形混凝土板襯砌，2∶8灰土墊層加土工膜防滲。渠道內(nèi)邊坡為1∶1.5，外邊坡為1∶1.5，縱坡1/1000，底寬1 m，渠深2.1 m，本工程級(jí)別為四級(jí)。

2 干渠12 +200 －15 +00 渠道沿線工程地質(zhì)條件

工程區(qū)位于夏塔灌區(qū)一份干區(qū)12 +200 －15 +00 渠段，渠道長(zhǎng)2.8 km。地處山險(xiǎn)丘陵地帶，地形高低平起伏較大。渠道南側(cè)渠渠堤曾多出因失陷穿孔，失衡而導(dǎo)致陷落垮堤，故障該段繞山盤(pán)山繞丘陵老渠道頂為險(xiǎn)段渠道。地層以第四系上更新統(tǒng)沖洪積層為主。在探坑深度范圍內(nèi)地層巖性可劃分為三層(地表向下);第一層;地表有機(jī)質(zhì)土(或人工膜土)灰黑色，松散，稍濕，松散－稍密，孔隙發(fā)育，含植物根系，厚度0.2 ～0.5 m。第二層，粉質(zhì)黏土淺黃色，稍密，稍濕，－濕，可塑。孔隙和垂直節(jié)理發(fā)育，局部含有鈣質(zhì)結(jié)核，厚度2.1 ～2.4 m。土粒比重平均值(Gs)為2.7，天然孔隙比(e)為1.186 －1.273承載力特征值為100 kPa，第三層;粉土。淺黃色稍密為主(局部中密)，稍濕－濕可塑。孔隙和垂直節(jié)理發(fā)育，局部含有鈣結(jié)核和礫石。厚度＞5 m，土粒比重平均值(Gs)為2.69，天然孔隙比(e)為1.037，承載力特征值為100 kPa。

除了渠道樁號(hào)12 +950 －13 +330 有灰色，白色泥灰?guī)r出露意外，渠身均外在黃土狀粉土內(nèi)，渠道邊坡土具有濕陷性，主要工程地址問(wèn)題是邊坡穩(wěn)定，為了改善邊坡的穩(wěn)定性，消除邊坡土的濕陷量及降低坡高。

3 預(yù)侵水(水夯)法處理一分干渠12 +200 －15 +000 濕陷性黃土險(xiǎn)段渠道

3.1 預(yù)侵水法(水夯)施工原理

預(yù)侵水法(水夯)是通過(guò)在該濕陷性黃土繞山段老渠按設(shè)計(jì)要求修剪建筑物和渠道前預(yù)侵對(duì)該老渠段從兩個(gè)邊大面積飲水預(yù)侵泡(水夯)其中第一部:先有老渠內(nèi)兩方向大面積飲水預(yù)侵泡，第二部先有老渠北邊填方體頂上開(kāi)溝引水預(yù)侵泡，先引水預(yù)侵泡先有老渠后準(zhǔn)備好發(fā)電機(jī)小四輪水棒用的人工然后人工開(kāi)挖好的寬4 m長(zhǎng)10 m高0.5 m根據(jù)這個(gè)規(guī)定來(lái)分好幾個(gè)田塊然后用水泵來(lái)老渠內(nèi)的水抽出來(lái)預(yù)侵泡北邊填方渠頂上［2］。

這樣是土體在水的作用下和自重壓力作用下發(fā)生實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生壓密可消除全部黃土層的自重濕陷性和深部涂層的外荷濕陷性;這樣可以消除上部處理土層的濕陷性減少渠基的濕陷量，可以減少下部土層的濕陷幾率。該現(xiàn)有老渠段按設(shè)計(jì)要求開(kāi)挖時(shí)頂留適當(dāng)凈空以適應(yīng)濕陷性變形。

3.2 預(yù)侵水法(水夯)施工準(zhǔn)備

3.2.1 預(yù)侵法(水夯)引水水源的準(zhǔn)備

預(yù)侵法(水夯)可以消除大厚度濕陷性黃土地基的現(xiàn)有老渠基的自重濕陷性，但其缺點(diǎn)是用水量大，有一定的水量保證，工期較長(zhǎng)，至少需要較長(zhǎng)時(shí)間的準(zhǔn)備并一般情況下一個(gè)渠道從預(yù)侵泡開(kāi)始至下沉穩(wěn)定以及土的含水量降低到一定的要求是需要的時(shí)間至少一年左右的時(shí)間因此預(yù)侵水法只能在具備滿足水源又有較長(zhǎng)的施工準(zhǔn)備時(shí)間的條件下才能采用本辦法。

該濕陷性黃土繞山險(xiǎn)段老渠水源保證滿足第一水源是夏塔河夏塔灌區(qū)現(xiàn)有的一分干渠從西到東可以引導(dǎo)一分干渠12 +200 樁號(hào)上，第二個(gè)水源是阿克蘇河，利用阿克蘇河西干渠及通過(guò)紅土溝草場(chǎng)上牧民開(kāi)挖好引水灌溉草場(chǎng)的土渠從東到西可以把水引導(dǎo)一分干渠15 +000 樁號(hào)上，這兩個(gè)引水水源完全滿足我們所需的老渠預(yù)侵水水量的要求并這條渠道上每條上專(zhuān)門(mén)安排2 ～3 人負(fù)責(zé)24 h順絡(luò)值班引水，停水，看水，并保障引水時(shí)間和引水水量［3］。

3.2.2 預(yù)侵水(水夯)法施工方法

本工程預(yù)侵水法是引水水源條件好渠段頭和尾部?jī)蛇叾伎梢砸A(yù)侵，根據(jù)這個(gè)有理?xiàng)l件我們要分兩部進(jìn)行預(yù)侵。

第一步:用兩頭引水渠的水引導(dǎo)提前準(zhǔn)備好的老渠內(nèi)侵水開(kāi)始時(shí)及初期引水水量不宜過(guò)大及老渠水位不宜過(guò)高并開(kāi)始注水就提前準(zhǔn)備好的人員仔細(xì)觀察，老渠變化情況24 h順絡(luò)值班所用機(jī)械設(shè)備24 h待命，自重濕陷性黃土渠段一般土質(zhì)疏松，而且長(zhǎng)有裂縫和孔洞分布，在侵水過(guò)程中容易發(fā)生“跑水”沖壞現(xiàn)象給與侵水方法施工造成困難并延長(zhǎng)施工工期如有發(fā)現(xiàn)有裂縫和孔洞“跑水”沖壞現(xiàn)象及時(shí)停水并利用準(zhǔn)備好的機(jī)械設(shè)備，人工編織袋，堵塞處理和維修恢復(fù)好后在進(jìn)行預(yù)侵水，待周?chē)乇硇纬森h(huán)形裂縫時(shí)在將引水量和水位適當(dāng)提高，“跑水”沖壞一般發(fā)生在開(kāi)始侵水的時(shí)候在第一周到第二周內(nèi)要加強(qiáng)觀察。

如有“跑水”沖壞嚴(yán)重時(shí)停止侵水，一邊處理并及時(shí)處理好再放水。并每天專(zhuān)人負(fù)責(zé)測(cè)量并記錄引水水量水位老渠滲漏水位變化等情況和渠道地形地貌，地質(zhì)變化情況和渠道四周?chē)匦巫兓土芽p情況，根據(jù)以上情況和水位這樣時(shí)間進(jìn)行20 d后停止侵水并記錄老渠內(nèi)現(xiàn)在有的水量和水位變化情況，一般在一周左右老渠內(nèi)水量全部可以滲漏完。

老渠老渠滲漏完2 ～3 d后排專(zhuān)人觀察侵水后的老渠變化情況和有效有裂隙或孔洞泡水沖壞現(xiàn)象。如有按提前準(zhǔn)備好的維修方案來(lái)及時(shí)處理維修好并準(zhǔn)備好第二次預(yù)侵水按照以上方法進(jìn)行3 ～4 次，每期預(yù)侵水時(shí)間為一個(gè)月左右，這樣進(jìn)行3 －次用的時(shí)間3 ～4個(gè)月，沒(méi)有問(wèn)題就基達(dá)到了預(yù)侵水的目的并老渠預(yù)侵水后基本上穩(wěn)定了。

利用第二次老渠預(yù)侵水的水量并用提前準(zhǔn)備好的小四輪，發(fā)電機(jī)，水棒，人工準(zhǔn)備開(kāi)挖好的堤頂上抽水預(yù)侵泡北邊堤頂，每個(gè)田塊充滿。水棒抽水開(kāi)始的水量，水位不要過(guò)高沒(méi)有什么問(wèn)題逐漸加大，如有問(wèn)題及時(shí)停水并及時(shí)處理維修好后再抽水預(yù)侵堤頂這樣一個(gè)月內(nèi)反復(fù)進(jìn)行5 －6 次(抽水只有在白天進(jìn)行)渠道內(nèi)的預(yù)侵泡工作什么時(shí)候停堤頂?shù)念A(yù)侵泡就什么時(shí)候停。沒(méi)有停水時(shí)按以上方法渠內(nèi)和堤頂反復(fù)進(jìn)行預(yù)侵水。

3.2.3 預(yù)侵水法的(水夯)效果

3.2.3.1 優(yōu)點(diǎn)和效果

通過(guò)預(yù)侵水法后一分干渠12 +200 －15 +000濕陷性黃土繞山險(xiǎn)段，①根據(jù)國(guó)家有關(guān)預(yù)侵水法規(guī)范規(guī)定;②結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)，地形等實(shí)際情況和渠內(nèi)堤頂預(yù)侵水施工方法需要3 －4月的施工周期;③根據(jù)昭蘇縣設(shè)計(jì)一冬天的積雪和自重濕陷沉降及開(kāi)春的融雪洪水及降水渠基濕陷性基本穩(wěn)定;④通過(guò)建設(shè)完工后經(jīng)7 －8年的安全運(yùn)行及管理情況來(lái)看渠道目前安全運(yùn)行很好沒(méi)有什么問(wèn)題。

根據(jù)以上預(yù)侵水時(shí)間和安全運(yùn)行管理證明我們可以肯定老渠預(yù)侵水法來(lái)處理好了并消除了濕陷性黃土的濕陷性，減少了渠基的濕陷量，而且可以減少下部土層的濕陷幾率。

3.2.3.2 預(yù)侵水法缺點(diǎn)

①預(yù)侵水法用水量大，實(shí)驗(yàn)證明用預(yù)侵水法處理1 m2渠道至少用水量6 t以上施工工期長(zhǎng)在一般情況下一個(gè)渠道從預(yù)侵水開(kāi)始到下沉穩(wěn)定以及土的含水量的降低到一定要求是所取時(shí)間較長(zhǎng)至少是要一年左右時(shí)間;②預(yù)侵水法只能在具備充足水量又有較長(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間條件下采用本辦法。

4 綜合結(jié)果

采用預(yù)侵水法施工時(shí)，嚴(yán)格認(rèn)真按照施工工藝要求設(shè)計(jì)規(guī)范要求來(lái)進(jìn)行施工每道工序施工完工后報(bào)驗(yàn)給監(jiān)理和甲方，監(jiān)理，甲方進(jìn)行驗(yàn)收合格后才進(jìn)行下一道工序。正因?yàn)槭┕挝患懊總€(gè)環(huán)節(jié)施工小組監(jiān)理，甲方認(rèn)真嚴(yán)格按照每道防滲處理施工工藝，工程施工質(zhì)量得到了可靠保證。

工程的建成，使得收益的沿途鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)牧民灌溉得到了保障并推動(dòng)了農(nóng)牧民收入的提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并通過(guò)這個(gè)工程培養(yǎng)了一批專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平。總的來(lái)說(shuō)本工程開(kāi)工完工并安全運(yùn)行到至今各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求并巨大發(fā)揮了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］穆志江. 黃土濕陷性的施工處理措施［J］. 中國(guó)水運(yùn)下半月，2009:261 －262.

［2］陳雯龍. 預(yù)浸水法在渠道非自重濕陷性黃土基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用［J］. 水利科技與經(jīng)濟(jì)，2011，17(01):89 －91.

［3］江秋嫻. 淺談灌溉渠道的滲漏問(wèn)題［J］. 人民珠江，2009，30(04):75.