浅谈南水北调鹤壁段人工掏砂洞的处理措施

□魏朝森（河南省水利勘测有限公司）

1.概况

南水北调中线一期工程总干渠鹤壁段第I标段始于卫辉市安都乡马林庄北沧河渠倒虹吸出口导流堤末端，经鹤壁市淇县的北阳镇、桥盟乡，止于淇县桥盟乡桥盟农场附近。鹤壁段第I标段起点设计桩号IV144+600，起点坐标X=3936612.34、Y=509226.57；终点设计桩号IV155+600，终点坐标X=3945619.93、Y=514854.42，设计长度11km。该渠段设计流量250m3/s，加大流量300m3/s；起点渠底高程90.06m，设计渠水位高程97.06m，终点渠底高程89.67m，设计水深7m。第I标段设计布置各类建筑物20座，其中左岸排水9座，公路桥8座，渠渠交叉2座，分水口门1座。该段除部分为全挖方渠段外，其它多为半挖半填段。总干渠明渠段设计采用全断面衬砌。

2.施工过程中出现的问题

2.1 总干渠基础处理的基本情况

鹤壁段I标全段大部分属于湿陷性黄土区，其分布总长度为10.8km。其中具轻微湿陷性的黄土状土分布总长为1.68km；具中等湿陷性的黄土状土分布总长为6.20km；具中等～强烈湿陷性的黄土状土分布长度为2.92km。

湿陷性黄土的处理方法主要有：

全挖方段不进行处理；半挖半填渠段、填方渠段，当渠底、渠堤下湿陷性黄土地层厚度在1～3m左右的，采用重夯法进行处理；渠底、渠堤下湿陷性黄土地层厚度>3m时进行消除湿陷性处理深度的计算，依据计算结果选择不同的夯实方案，即：计算处理深度≤3m的，采用重夯法；＞3m的，则分两种情况考虑。处理段从村庄穿过的，或附近30m范围内有村庄分布的，采用土挤密桩法处理；其它渠段则采用强夯法处理。

经计算，鹤壁段I标湿陷性黄土需进行处理的渠段长6.67km，其中采用强夯法处理渠段长5.07km，采用重夯法处理渠段长1.60km。

2.2 掏砂洞发现的经过

鹤壁段第I标段在开工建设后，进行渠道沿线上部的黄土状土加固处理施工，以及左岸排水建筑物的基坑开挖施工。在进行强重夯施工、土挤密桩施工和基坑开挖过程中出现有较多坑洞，后经多次施工现场查勘与调查，出露的塌陷和坑洞均为人工掏砂洞，埋深一般在3～5m，最浅掏砂洞距地表仅为几十厘米，最深的掏砂洞埋深达10余米。由于人工掏砂的随意性，洞内结构错综复杂，分支洞较多，且部分洞室洞口和竖井已被掩埋。

3.人工掏砂洞的分布、规模及特点

为保证工程建设的安全和对总干渠基础进行加固处理提供设计依据，在进行了充分的调查、勘探及物探等工作后，查明了掏砂洞的具体情况：

3.1 鹤壁段第I标段位于山前冲洪积倾斜平原上部，地质结构由黄土状重粉质壤土、重粉质壤土夹砂和砂卵石透镜体组成，岩性及其沉积厚度很不均一。

3.2 鹤壁段第I标段人工掏砂洞分布于桩号Ⅳ148+850～Ⅳ154+000，该段发现人工掏砂竖井口和人工掏砂洞口60余处。人工掏砂洞洞径一般1.5～2m，局部达4m，砂洞长度可达百余米，人工掏砂洞延伸方向多为西北东南向，且分布有支洞。人工掏砂方式为在冲沟陡壁水平掘洞掏砂或在冲沟两岸台地挖竖井至砂卵石层后水平开采。竖井深度一般5～10m，局部达15m。

3.3 该渠段人工掏砂集中区域有5段，分布长度累计约1220m。

第一段分布于小庄沟两侧（桩号IV148+970～IV149+140）。该段分别开采渠底板以上的砾砂和渠底板以下的砾砂及砂卵石层，上层砂砾埋深一般6m左右，厚度1～2m，下层砾砂及砂卵石埋深一般10.0～13.0m，厚度1m左右。

第二段分布于小庄沟北（桩号IV149+520～IV149+620）。该段分别开采渠底板上的砾砂和渠底板附近的砂卵石层，上层砾砂埋深4.0～5.0m，下层砂卵石埋深8.5～9.0m，可掏砂层厚度均为1m左右。

第三段分布于武庄沟两侧（桩号IV150+100～IV150+400）。该段开采层岩性为砾砂或砂卵石，自上而下分布3层：上部砂卵石埋深一般4～6m，厚度2m左右，位于渠底板以上；中部埋深一般11.5～13.0m，厚度2～3m，位于渠底板以下4～5m；下部埋深一般15.0～18.0m，厚度2m左右，位于渠底板以下9～11m。

第四段分布于黄庄沟南侧（桩号IV151+900～IV152+200）。该段掏砂层岩性为砾砂及砂卵石，沉积不连续，多呈砂线或砂垄状东西向分布，埋深一般8.0～10.0m，位于渠底板附近。

第五段分布于黄庄沟至杨庄沟南（桩号IV152+650～IV153+000）。该段掏砂层为砂卵石层中的砾砂充填物，埋深一般6～8m，位于渠底板附近。

3.4 场区地下水类型为第四系松散层孔隙水，水位埋深较大，多位于渠底板与建筑物基面以下。

综上所述，掏砂洞具有以下特点：一是隐蔽性；二是无规律性；三是不安全性；四是地下水问题；五是作为地基的不稳定性。

4.结论

人工掏砂洞处理方案建议：对以上人工掏砂洞集中的五段可根据人工掏砂洞的埋深和与渠底板的关系分别采用不同的处理方案。对于人工掏砂洞埋藏较深位于渠底板以下一定深度内的渠段可采用灌浆等处理措施，如武庄沟两侧、小庄沟两侧段的人工掏砂洞；对于人工掏砂洞埋藏较浅，位于渠底板以上或渠底板附近的渠段，可采用直接挖除换填的方案等处理措施。

[1]柳学振，佟名辉.治河与防洪[M].北京：水利水电出版社，1994.

[2]许树宝.水利工程概论[M].北京：中国水利水电出版社，2004.