地下水處理技術(shù)在渠道工程中的應(yīng)用

郭英武 高建新 董少渠

（河南省陸渾水庫(kù)管理局）

0 引言

地下水是影響邊坡穩(wěn)定最重要、最活躍的因素，絕大多數(shù)滑坡都與地下水的活動(dòng)有關(guān)。南陽(yáng)地區(qū)屬濕潤(rùn)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(nèi)分配不均的特點(diǎn)，地下水位一年四季變幅大。南水北調(diào)中線一期南陽(yáng)段方城四標(biāo)樁號(hào)TS151+164～TS151+464渠段，地下水位高于渠道設(shè)計(jì)水位，渠道底板位于砂礫層或砂礫巖與膨脹巖結(jié)合部位，地層透水性強(qiáng)，滲水壓力大，易出現(xiàn)涌水涌砂問(wèn)題，且受膨脹巖遇水膨脹，失水收縮的影響，對(duì)工程建設(shè)造成了巨大的困難，采取合理的工程措施疏排地下水，對(duì)保護(hù)工程的安全尤為重要。

1 滲控技術(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)前期試驗(yàn)和開(kāi)挖情況，結(jié)合施工臨時(shí)降水與永久滲控需要，為減小襯砌板下?lián)P壓力，保證襯砌板的穩(wěn)定性，同時(shí)減少渠水外滲，該渠段采取防排結(jié)合的滲控方案：在該段渠頂外側(cè)各設(shè)置一道縱向塑性混凝土防滲墻；開(kāi)挖過(guò)程中，由于滲水量大，需在渠坡上設(shè)置排水盲溝，將滲水引入集水坑進(jìn)行抽排，開(kāi)挖完成后，在渠底設(shè)置三道排水盲溝，盲溝中埋設(shè)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(shè)置排水板與渠坡底部齒槽內(nèi)永久排水系統(tǒng)連通，渠底鋪設(shè)粗砂墊層與齒槽排水系統(tǒng)相連，鋪設(shè)復(fù)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(nèi)排。

1.1 塑性混凝土防滲墻設(shè)置

防滲墻軸線布置在渠道設(shè)計(jì)坡頂外2 m，防滲墻墻厚為30 cm，抗壓強(qiáng)度等級(jí)為C2.5，防滲墻底部貫穿渠基強(qiáng)透水層進(jìn)入弱透水防滲依托層內(nèi)，局部防滲依托層為粘土或粉質(zhì)粘土?xí)r，墻體進(jìn)入深度按2 m控制，采用履帶式液壓成槽機(jī)成孔、泥漿護(hù)壁的成槽工藝和導(dǎo)管法混凝土澆筑方法進(jìn)行施工。

1.2 開(kāi)挖基面排水系統(tǒng)設(shè)置

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

渠道開(kāi)挖成型后，在渠道中心和兩側(cè)距坡腳2 m處共設(shè)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(nèi)采用土工布包裹碎石回填，碎石中埋設(shè)Φ250透水軟管，每隔50 m 設(shè)置一個(gè)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(shí)要加強(qiáng)保護(hù)，后期排水減壓管內(nèi)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(duì)密實(shí)度≤0.75，確保渠底建基面滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)保證承壓水不對(duì)換填的水泥改性土、混凝土襯砌面板帶來(lái)抗浮穩(wěn)定安全隱患，然后進(jìn)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(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，堅(jiān)實(shí)的改性土既是渠道混凝土襯砌板基礎(chǔ)，又可抵御高地下水對(duì)渠道邊坡土體的反復(fù)侵蝕破壞。水泥改性土按照膨脹性的強(qiáng)弱，一般水泥摻量為4%～6%，采用廠拌法拌和，用25 t 自卸車運(yùn)到工作面，進(jìn)占法卸料，用推土機(jī)攤鋪，平地機(jī)配合人工整平，鋪土厚度不超過(guò)30 cm，在最優(yōu)含水率情況下，采用20 T 凸塊振動(dòng)碾靜碾2遍+振動(dòng)碾壓6遍，保證壓實(shí)度≥98%。

1.4 永久排水系統(tǒng)安裝

采用渠坡削坡機(jī)對(duì)改性土邊坡進(jìn)行精削坡，人工小型切割機(jī)刻槽后按設(shè)計(jì)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(duì)齊；襯砌橫向縫下設(shè)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(lián)通。渠坡排水板布置詳見(jiàn)圖1。

圖1 渠坡排水板布置圖

渠道兩側(cè)坡腳齒墻內(nèi)的縱向排水主管道是渠坡和渠底排水的結(jié)合點(diǎn)，排水主管道Φ250，單根長(zhǎng)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(jīng)齒墻后的加厚排水板進(jìn)入齒槽下方的20 cm×20 cm的盲溝內(nèi)，盲溝內(nèi)土工布包裹碎石，內(nèi)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(shè)置縱向排水盲溝，盲溝內(nèi)采用土工布包裹粗砂回填，粗砂中埋設(shè)直徑Φ110 透水軟管,透水軟管集水，每隔20 m 接逆止閥內(nèi)排。靠近渠底兩側(cè)滲水通過(guò)粗砂墊層進(jìn)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(nèi)的滲水向渠內(nèi)排出。

排水系統(tǒng)安裝完成后，先澆筑渠坡和齒槽，然后渠底鋪設(shè)10 cm砂墊層，其上鋪設(shè)復(fù)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(shí)降排水停止。齒墻永久排水系統(tǒng)布置詳見(jiàn)圖2。

圖2 齒墻永久排水系統(tǒng)布置圖

2 滲控效果分析

施工臨時(shí)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(dá)1m多深，渠坡未出現(xiàn)裂縫、滑坡，渠底未出現(xiàn)浮托現(xiàn)象，外水內(nèi)排效果明顯。2014年12月份，南水北調(diào)中線一期工程通水以來(lái)，渠道內(nèi)外水平衡互通，工程運(yùn)行一直平穩(wěn)正常，渠道防滲系統(tǒng)設(shè)置科學(xué)合理。