引江濟漢工程膨脹土換填渠段脫坡處理方案的思考①

易光波

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.081

摘 要：引江濟漢工程建成通水后，局部膨脹土換填段面渠道受渠頂積水長期滲透影響，出現馬道及以上邊坡變形的情況。為保障引江濟漢工程的安全運行，針對膨脹土換填渠段脫坡這一普遍性難題，結合南水北調中線以往處理經驗，打樁加固和削坡減載是較為常用方案，這兩種方案各有優缺點，需根據脫坡嚴重程度結合應急搶險工期要求和施工場地限制，選擇最合理的施工方案。

關鍵詞：膨脹土 引江濟漢 施工方案

中圖分類號：TU413 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（c）-0081-02

1 工程簡介

引江濟漢工程作為南水北調中線水源區工程之一，是從長江上荊江河段引水至漢江興隆河段、補濟漢江下游流量的一項大型輸水工程。工程的主要任務是向漢江興隆以下河段（含東荊河）補充因南水北調中線調水而減少的水量，同時改善該河段的生態、灌溉、供水和航運用水條件。引水干渠的引水口位于荊州市龍洲垸、出水口為潛江市高石碑，線路地跨荊州、荊門兩地級市所轄的荊州區和沙洋縣，以及省直管市潛江市，干渠全長67.23km。

出現脫坡情況渠道樁號為48+490～48+740左岸和48+490～48+640右岸，位于荊門市沙洋縣境內，為崗波狀、垅崗狀平原地貌，屬于長江、漢江的二級階地，為膨脹土分布區，根據湖北省水利水電規劃勘測設計院地質編錄及判斷，判定該渠段為中等強度膨脹土。本渠段渠底高程為25.54m（黃海高程，下同），渠頂高程為42.33～46.88m，渠底寬度為60m，邊坡坡比1∶2，邊坡設兩級馬道，一級馬道高程為32.92m，二級馬道高程為38.92m，馬道寬度2.5m。渠道膨脹土邊坡的處理采用水泥改性土換填，一級馬道以下渠坡換填厚度2.0m，一級馬道以上渠坡采用80cm厚改性土（內側）加20cm厚耕植土（外側）進行換填，渠頂寬度11m范圍內換填厚度為1.0m。渠道護坡、護底均采用C20現澆混凝土襯砌，襯砌范圍為過水斷面的渠底和邊坡。襯砌渠底厚8cm，邊坡厚12cm，其下均設15cm厚砂石墊層，在護坡最高水位設有0.2m×0.3m（寬×高）C20混凝土鎖口石，渠底兩側設置0.5m×0.5m（寬×高）C20混凝土腳槽。過水斷面以上采用10cm厚C20預制混凝土空心六角塊護砌，空心六角塊內種植草皮。一級馬道以上采用C20混凝土連拱護砌，連拱內種植草皮。

膨脹土渠段換填施工作為當前公認的技術難題，在引江濟漢施工期和運管期已多次出現。施工期主要采取挖除重新施工的方案，運管期結合南水北調中線以往處理經驗，打樁加固和削坡減載是較為常用方案，這兩種方案各有優缺點，需根據脫坡嚴重程度結合應急搶險工期要求和施工場地限制，選擇最合理的施工方案。

2 脫坡原因分析及現狀

引江濟漢工程于2014年9月26日正式通水以來，工程總體運行平穩，膨脹土渠段邊坡總體穩定性較好，但是部分膨脹土高邊坡渠段受渠頂積水長期滲透影響，出現了馬道以上邊坡局部變形現象。

2016年9月，運管單位在渠道樁號48+500～48+740 段左岸和48+490～48+640段右岸一級馬道以上邊坡發現局部變形跡象：左岸渠頂道路靠近渠道側路肩出現明顯裂縫，右岸已施工的水泥穩定層出現明顯裂縫，兩岸一級馬道預制六角塊均變形起拱。

根據現場查看情況，兩岸渠頂外側農田均已改造為“蝦稻連作”水田，靠近渠道側有深挖蓄水溝，溝內蓄養龍蝦，積水對渠道邊坡長期滲透。水泥土滲透性低，地表水沿渠坡滲透后，主要沿水泥土與原狀土之間進行滲透，造成結合面上原狀土泥化，形成軟弱面，渠道邊坡開始變形。

3 設計脫坡處理方案

3.1 初期處理方案

針對出現的邊坡變形跡象，湖北省水利水電規劃勘測設計院提出采用PHC樁抗滑加固的處理方案，具體方案如下。

（1）首先將本段渠頂外蓄水溝中水排干后采用土方回填至地面高程，以切斷滲透水源。

（2）對于本段渠坡頂部出現的縱向裂縫，應沿裂縫向下適當擴挖，擴挖寬度約1m，擴挖深度約1m，而后采用弱膨脹黏性土分層夯填至原設計斷面高程，回填土壓實度不小于0.92。

（3）本段渠坡一級馬道與二級馬道之間邊坡采用PHC 抗滑柱加固，PHC管樁型號為PHC-A400（95），首排樁位于一級馬道，樁頂高程32.92m，樁長6m，樁間距為3m；次排樁位于一級馬道以上邊坡，樁頂高程34.02m，距離首排樁水平距離為2.75m，樁長6m，樁間距為3m，與首排樁交錯布置；末排樁位于二級馬道，樁頂高程38.92m，樁長 8m，樁間距為3m。樁頭1m采用C30混凝土封閉。

初期方案施工完成后，對該斷面沉降情況進行監測，監測數據顯示，經初期抗滑樁加固處理后，渠道右岸仍有明顯沉降變化，最大沉降值達14.71cm；而渠道左岸無明顯沉降變化，最大沉降值為0.58cm。

3.2 后期處理方案

根據現場情況及安全監測成果，渠道48+533～48+577 段右岸出現明顯變形，渠道48+530～48+620段左岸渠頂路肩新出現裂縫。根據現場實際并結合南水北調中線膨脹土脫坡處理經驗，對渠道右岸邊坡采取削坡減載處理并對變形較為嚴重的48+533～48+577段右岸邊坡采取PHC抗滑樁加深加密措施，對本段渠道48+530～48+620段左岸邊坡采取PHC抗滑樁加深加密處理。具體方案如下。

（1）48+490～48+640段右岸渠頂高程降至38.92m，一級馬道以上邊坡由1∶2放緩至1∶4，渠頂道路以上邊坡1∶4。48+400～48+490段右岸及48+640～48+700段右岸為變坡過渡段。為保持路面平順及避免本渠段積水，48+700～48+910段右岸渠頂高程也降至38.92m，渠頂道路以上邊坡1∶4。開挖坡面設置人字形碎石排水盲溝，并鋪設土工膜，土工膜上采用30cm厚粘土蓋重。坡面采用盤根草草皮防護。

（2）48+490～48+640段右岸渠頂外側積水排除后，將原蓄水溝內淤泥清除，采用弱膨脹黏性土回填至地面高程。

（3）在碎石排水盲溝底部埋設PVC排水管，直徑8cm，深度約3m，PVC管內填充級配反濾料，排水管適當傾斜，以避免外水進入渠坡內部。

（4）48+533～48+577段右岸一級馬道PHC抗滑樁加密加深，新增PHC管樁與初期處理的PHC管樁交錯布置，頂部高程與初期處理的PHC管樁一致。

按此方案施工完成后，通過安全監測成果分析，渠道右岸無明顯沉降變化。

4 結語

膨脹土是一種“災害土”，對引江濟漢渠道邊坡危害較大，通過水泥改性土換填施工后，需確保渠頂外側無明水滲透。出現膨脹土脫坡情況后，應立刻切斷滲透水源，同時根據安全監測成果采取加固或削坡減載施工措施，確保工程安全。

參考文獻

[1] 黃定強，董忠萍，涂運中.引江濟漢工程膨脹土處理研究與實踐[J].水利水電技術，2016，47（7）：23-26.endprint