地下水處理技術在渠道工程中的應用

郭英武 高建新 董少渠

（河南省陸渾水庫管理局）

0 引言

地下水是影響邊坡穩定最重要、最活躍的因素，絕大多數滑坡都與地下水的活動有關。南陽地區屬濕潤大陸性氣候，年平均氣溫14～15℃，多年平均降水量815 mm，主要集中在6-9月份，具有年際變幅大和年內分配不均的特點，地下水位一年四季變幅大。南水北調中線一期南陽段方城四標樁號TS151+164～TS151+464渠段，地下水位高于渠道設計水位，渠道底板位于砂礫層或砂礫巖與膨脹巖結合部位，地層透水性強，滲水壓力大，易出現涌水涌砂問題，且受膨脹巖遇水膨脹，失水收縮的影響，對工程建設造成了巨大的困難，采取合理的工程措施疏排地下水，對保護工程的安全尤為重要。

1 滲控技術設計

根據前期試驗和開挖情況，結合施工臨時降水與永久滲控需要，為減小襯砌板下揚壓力，保證襯砌板的穩定性，同時減少渠水外滲，該渠段采取防排結合的滲控方案：在該段渠頂外側各設置一道縱向塑性混凝土防滲墻；開挖過程中，由于滲水量大，需在渠坡上設置排水盲溝，將滲水引入集水坑進行抽排，開挖完成后，在渠底設置三道排水盲溝，盲溝中埋設透水軟管，間隔一定距離連接豎向排水減壓管、逆止閥；改性土換填、渠道襯砌削坡成型后，渠坡設置排水板與渠坡底部齒槽內永久排水系統連通，渠底鋪設粗砂墊層與齒槽排水系統相連，鋪設復合土工膜，澆筑混凝土面板，防止渠水外滲，安裝逆止閥，使外水內排。

1.1 塑性混凝土防滲墻設置

防滲墻軸線布置在渠道設計坡頂外2 m，防滲墻墻厚為30 cm，抗壓強度等級為C2.5，防滲墻底部貫穿渠基強透水層進入弱透水防滲依托層內，局部防滲依托層為粘土或粉質粘土時，墻體進入深度按2 m控制，采用履帶式液壓成槽機成孔、泥漿護壁的成槽工藝和導管法混凝土澆筑方法進行施工。

1.2 開挖基面排水系統設置

渠道開挖時，強透水層位置以下坡面徑流量大，采取在強透水層上開挖橫向盲溝，靠近下部位置開挖縱向盲溝，盲溝內填充用土工布包裹的級配碎石，將水流引至渠底集水井進行抽排。

渠道開挖成型后，在渠道中心和兩側距坡腳2 m處共設置3 條縱向排水盲溝，斷面為梯形斷面，底寬30 cm，邊坡1∶1，溝深50 cm，溝內采用土工布包裹碎石回填，碎石中埋設Φ250透水軟管，每隔50 m 設置一個Φ200 的豎向排水減壓管，減壓管伸至渠道襯砌表面，在渠底改性土換填時要加強保護，后期排水減壓管內安裝承插式球形逆止閥。

先填筑1 m厚砂礫石排水墊層，砂礫石碾壓后相對密實度≤0.75，確保渠底建基面滿足設計要求，同時保證承壓水不對換填的水泥改性土、混凝土襯砌面板帶來抗浮穩定安全隱患，然后進行渠底1 m、渠坡1.50 m的全斷面水泥改性土換填。

1.3 改性土換填

改性土換填是渠道工程施工中的一個關鍵環節，堅實的改性土既是渠道混凝土襯砌板基礎，又可抵御高地下水對渠道邊坡土體的反復侵蝕破壞。水泥改性土按照膨脹性的強弱，一般水泥摻量為4%～6%，采用廠拌法拌和，用25 t 自卸車運到工作面，進占法卸料，用推土機攤鋪，平地機配合人工整平，鋪土厚度不超過30 cm，在最優含水率情況下，采用20 T 凸塊振動碾靜碾2遍+振動碾壓6遍，保證壓實度≥98%。

1.4 永久排水系統安裝

采用渠坡削坡機對改性土邊坡進行精削坡，人工小型切割機刻槽后按設計要求安裝排水板，順渠向排水板為人字形，厚3 cm，寬20 cm，間距2 m，襯砌縱向縫與人字形排水板頂端對齊；襯砌橫向縫下設置直線型排水板，板厚4 cm，寬20 cm，齒墻后斜坡段排水板厚為8 cm。渠坡排水板與坡腳齒槽底部的排水盲溝相互聯通。渠坡排水板布置詳見圖1。

圖1 渠坡排水板布置圖

渠道兩側坡腳齒墻內的縱向排水主管道是渠坡和渠底排水的結合點，排水主管道Φ250，單根長度4 m，采用四（或五）通接頭管相連。渠坡滲水順坡面排水板經齒墻后的加厚排水板進入齒槽下方的20 cm×20 cm的盲溝內，盲溝內土工布包裹碎石，內埋10 cm縱向透水軟管，透水軟管每4m向上用PVC管和接頭管連通。渠底中心設置縱向排水盲溝，盲溝內采用土工布包裹粗砂回填，粗砂中埋設直徑Φ110 透水軟管,透水軟管集水，每隔20 m 接逆止閥內排。靠近渠底兩側滲水通過粗砂墊層進入接頭管伸入渠底的滲水收集管中。排水主管道每16 m用五通接頭管相連，其余位置連接為四通接頭管，五通接頭管處垂直坡面外伸PVC管，安裝逆止閥，將管道內的滲水向渠內排出。

排水系統安裝完成后，先澆筑渠坡和齒槽，然后渠底鋪設10 cm砂墊層，其上鋪設復合土工膜防滲，襯砌混凝土，切縫，嵌填聚氯密封膠，安裝逆止閥，渠道工程施工完成，施工臨時降排水停止。齒墻永久排水系統布置詳見圖2。

圖2 齒墻永久排水系統布置圖

2 滲控效果分析

施工臨時降排水停止后，由于渠道襯砌面板的封閉作用，地下水從坡腳和渠底的逆止閥正常流出，2014年夏季，雨季地下水水位升高，該渠段逆止閥排出的地下水達1m多深，渠坡未出現裂縫、滑坡，渠底未出現浮托現象，外水內排效果明顯。2014年12月份，南水北調中線一期工程通水以來，渠道內外水平衡互通，工程運行一直平穩正常，渠道防滲系統設置科學合理。