膨脹土渠段滑坡處理技術在南水北調工程中的運用

□任新立 任 麗

（1河南省河川工程監理有限公司；2駐馬店市水利工程質量監督站）

1 引言

南水北調中線一期工程總干渠穿越膨脹土（巖）渠段累計長約占總長度的27%，其中南陽市段渠道膨脹土渠道總計達29.45 km，南陽市處于黃河以南，相對南水北調中線段其他地區而言，雨水較多，地下水位較高，且地質條件復雜，沿渠存在大量膨脹土，因此降雨或降雨后發生滑坡現象較多，在此范圍內，施工期累計發生各類滑坡24 次之多。由于膨脹土的地質特性，設計單位在南陽膨脹土試驗成果的基礎上，對膨脹性渠段渠道在原有基礎上進行優化設計和加固，對渠坡采取安全合理的支護措施及與之相關的渠坡滲控措施等，針對不同情況出現的滑坡，采用不同的處理方式，滑坡均得到了有效處置。

其中滑坡較為嚴重的段緊鄰南陽膨脹土試驗段，地下水位高，地質條件復雜，沿渠存在大量膨脹土。滑坡渠道長98 m，為全挖方段，渠坡主要由Q2粉質粘土組成，渠底局部揭露N粘土巖。由于渠坡較高，Q2 土體局部具中等膨脹性。N 粘土巖分布于Q2粉質粘土之下，裂隙發育，膨脹性強。由于該渠段地質情況的復雜性，“十二五”科研項目也選取了部分渠段斷面進行監測，埋設了儀器，以進一步監測分析該渠段膨脹土的有關特性和變化情況，為工程建設提供依據。

該處分別在2013 年4 月和9 月出現2 次滑坡，第1 次滑坡時，該處已經完成抗滑樁的施工，但尚未按照設計要求填筑改性土換填層、施工坡面梁和混凝土襯砌。第2 次滑坡較為嚴重，并導致已完成的抗滑樁出現明顯傾斜，部分鋼筋拉斷。

2 滑坡原因分析

①該段滑坡地質結構特殊，上部是Q2中膨脹土，下部是N層強膨脹巖，結合面為金水平軟弱結構面。軟弱結構面在邊坡開挖暴露后，坡腳土體積水浸泡，界面強度降低形成第一次滑坡。②第一次滑坡發生后，連續降雨，渠坡土體含水量增大，處理不及時，層間滲水誘致了滑坡的產生。③抗滑樁施工完成后，受鄰近蔣莊西北橋繞行道路占壓等因素影響，后續改性土換填、坡面梁未能在汛前完成。④受施工道路限制，致使施工車輛在渠頂行駛，對渠坡穩定產生有一定的影響。⑤該處地下水位較高，土層中存在滲水，層間光滑，摩擦力降低，膨脹土（巖）遇水軟化，造成渠坡地質不穩定。⑥由于連續降雨，使得膨脹土含水量增大，滲水壓力增大，滑坡體成軟塑裝，渠底強膨脹巖浸泡軟化，強度降低，促使了滑坡的擴展。

3 滑坡段原設計方案

3.1 渠道結構設計

該段為全挖方段，采用渠道坡和底用改性后的水泥土換填，水泥摻量5%。換填后人工開挖排水溝槽并在溝槽內安置設置排水設置，完成后鋪設土工膜，最后澆筑混凝土作為面層。

3.2 支護措施設計

采用由樁、梁組成的連接體系，使其組成渠道頂、底、面鋼筋混凝土框格。

4 滑坡處理方案

①原設計的基礎上除對滑坡體進行開挖、清理、卸載、回填外，在滑坡段抗滑樁內側和一級馬道平臺上增設抗滑樁。②在對滑坡體或變形體進行清理之前，先對該渠坡坡頂及附近地形的地表排水進行疏導，防止地表水沖刷清理后的滑坡體或變形體建基面，距離坡頂開口線至坡頂道路范圍內保證不存在積水。③對滑坡體后緣拉裂縫采取粘性土回填封堵或鋪蓋土工膜等方式防止在滑坡體清理過程中因降水沿裂縫入滲引起滑坡體擴大，變形體清理至建基面后，若建基面有滲水，布設盲溝進行導排，具體布置位置根據開挖滲水情況確認和調整；施工過程中坡腳不允許積水。④滑坡體清理時，沿渠道軸線方向開口線分別向渠道上游和下游（小樁號向上游方向，大樁號向下游方向）按照不陡于1∶3的坡度起坡放坡。⑤滑坡體及時清理，以免滑坡范圍繼續擴大。同時，為保證在滑坡體清理過程中臨時渠坡的穩定，滑坡體分段快速開挖、及時報驗、驗收合格后及時回填，外包水泥改性土和弱膨脹土同步施工。滑坡體清理、回填連續進行，盡量避開降雨天氣。滑坡體清除經驗收合格后采用弱膨脹土回填至水泥改性土換填底線，回填時按照相關部位回填要求。⑥發生變形的抗滑樁應在斷樁處將其截斷，截斷部分抗滑樁清除出現場，埋入土體部分抗滑樁應將其周邊松動土體夯實。滑坡體范圍內未發生變形的抗滑樁應在滑坡體回填前進行監測，對不滿足設計要求的抗滑樁采取處理措施。⑦滑坡體回填至渠頂時鋪設復合土工膜，對地表水進行截滲。⑧增加一組滲壓監測斷面，對后期滑坡處理斷面地下水進行監測，為渠道后期運行管理提供參考。

5 渠道滑坡施工

第2 次滑坡后，施工單位采取了緊急措施，對渠道上部進行了開挖卸荷，清除滑動土體，并將斷裂的抗滑樁出露部分鑿除，快速進行了弱膨脹土回填。

5.1 滑坡體開挖、填筑

滑坡體處理時，先從上部開挖卸荷，清理時沿滑動面由上而下清理至原狀土體，從下部開始填筑。傾斜的抗滑樁用破碎錘鑿除，露出的鋼筋人工割除，破碎的混凝土、割除的鋼筋分別裝車外運。基面清理及抗滑樁鑿除完成聯合驗收后，進行回填。

滑坡體挖除后回填料采用弱膨脹土，外側回填范圍至渠坡水泥改性土換填底線。土料運進填筑作業面前，推土機進行填筑面與渠坡結合面開蹬，保證錯臺結合。回填時自卸汽車運輸，有序斜土，推土機鋪土整平，鋪土厚度不超過30㎝，控制好外側鋪土邊線。填筑時從低處開始鋪土，找平后填筑面水平上升。

采用20 t 凸塊振動碾進行碾壓，振動碾碾壓到邊，保證外側碾壓質量。碾壓完成后，環刀取樣檢測壓實度，回填壓實度控制指標≥98%。當層碾壓檢測合格后，結合面進行灑水，保證層間結合良好，然后進行上一層填筑。

5.2 抗滑樁施工

5.2.1 實施方案

在土方填筑完成后增設兩排抗滑樁。第一排抗滑樁共25根，位于一級馬道上坡面，布置范圍距原設計（傾斜抗滑樁）中心距10.90 m（距渠道中心38.02 m），樁長18 m，樁徑1.20 m。第二排抗滑樁共11根，位于原設計（傾斜抗滑樁）抗滑樁內側，布置范圍距原設計抗滑樁中心距4 m（距渠道中心23.12 m），設計參數與原設計相同，樁長13.80 m，樁徑1.20 m。

5.2.2 施工情況

抗滑樁混凝土施工按照定位、造孔、吊放鋼筋籠、導管法澆筑的順序進行。

第一排抗滑樁全部按照處理方案進行施工。第二排抗滑樁施工時，中間6 根抗滑樁按處理方案確定的樁位進行施工，其他5 根樁位征求設計同意后向渠道內側進行調整。樁位調整原因：因滑坡處理開挖時滑動、清理面不規則，在抗滑樁鑿除時埋入清理基面以下部分無法鑿除，造成鑿除后的樁頭不在同一直線，相對原設計抗滑樁位置長短不齊，且樁頭鑿除位置記錄不準確，補打樁位沒能全部避開樁頭；當鉆孔至下部樁頭鋼筋混凝土時，無法成孔，需調整處理方案樁孔位置。

5.2.3 坡面梁施工

坡面梁溝槽采用挖掘機配定制小型挖斗開挖，挖掘機開挖時位于擬開挖的溝槽上方，由上而下沿溝槽邊線開挖，注意控制高程和順直度。

溝槽開挖完成檢查無誤，人工將槽底清理干凈后進行鋼筋綁扎。鋼筋綁扎前，將樁頂超澆樁頭鑿除并鑿毛清倉，用握彎機將伸入坡面梁的鋼筋彎曲至要求角度。加工完成的鋼筋運輸至現場人工綁扎，最后調整好鋼筋保護層，并將倉位清理干凈。

樁梁連接段模板采用木模，模板安裝、鋼筋綁扎及清倉完成并經驗收后進行混凝土澆筑。混凝土澆筑前，做好高程控制標識，混凝土運輸至現場后通過搭設的溜槽入倉，保證振搗質量，以防漏振或過振加強高程及平整度控制，最后人工進行抹面。

6 結論及建議

6.1 結語

一是，通過以上方案處理后的滑坡體段在2013 年12 月全部完成，目前已通水5 a，運行正常，狀況穩定未發生異常情況；二是，滑坡事件發生后，其它類似施工段吸取經驗和教訓，參照處理意見及時預防和處理了類似問題，本處理方案起到了很大的借鑒作用。

6.2 建議

膨脹土（巖）段，施工時要充分考慮膨脹土的特性，開挖后要預留保護層并覆蓋，避免裸坡時間過長，開挖到位后要迅速進行下道工序施工盡早覆蓋換填；膨脹土渠段，施工實施時應在結合面設置坡內排水，增設防排水措施以減少膨脹土干濕循環，增加穩定；膨脹土渠段，施工應充分考慮到施工場地的限制，增加臨時循環車道，重車行駛時減速慢行，避免帶來動荷載。渠頂部分減少堆土量，減少土荷載。