引江济汉工程膨胀土换填渠段脱坡处理方案的思考①

易光波

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.081

摘 要：引江济汉工程建成通水后，局部膨胀土换填段面渠道受渠顶积水长期渗透影响，出现马道及以上边坡变形的情况。为保障引江济汉工程的安全运行，针对膨胀土换填渠段脱坡这一普遍性难题，结合南水北调中线以往处理经验，打桩加固和削坡减载是较为常用方案，这两种方案各有优缺点，需根据脱坡严重程度结合应急抢险工期要求和施工场地限制，选择最合理的施工方案。

关键词：膨胀土 引江济汉 施工方案

中图分类号：TU413 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（c）-0081-02

1 工程简介

引江济汉工程作为南水北调中线水源区工程之一，是从长江上荆江河段引水至汉江兴隆河段、补济汉江下游流量的一项大型输水工程。工程的主要任务是向汉江兴隆以下河段（含东荆河）补充因南水北调中线调水而减少的水量，同时改善该河段的生态、灌溉、供水和航运用水条件。引水干渠的引水口位于荆州市龙洲垸、出水口为潜江市高石碑，线路地跨荆州、荆门两地级市所辖的荆州区和沙洋县，以及省直管市潜江市，干渠全长67.23km。

出现脱坡情况渠道桩号为48+490～48+740左岸和48+490～48+640右岸，位于荆门市沙洋县境内，为岗波状、垅岗状平原地貌，属于长江、汉江的二级阶地，为膨胀土分布区，根据湖北省水利水电规划勘测设计院地质编录及判断，判定该渠段为中等强度膨胀土。本渠段渠底高程为25.54m（黄海高程，下同），渠顶高程为42.33～46.88m，渠底宽度为60m，边坡坡比1∶2，边坡设两级马道，一级马道高程为32.92m，二级马道高程为38.92m，马道宽度2.5m。渠道膨胀土边坡的处理采用水泥改性土换填，一级马道以下渠坡换填厚度2.0m，一级马道以上渠坡采用80cm厚改性土（内侧）加20cm厚耕植土（外侧）进行换填，渠顶宽度11m范围内换填厚度为1.0m。渠道护坡、护底均采用C20现浇混凝土衬砌，衬砌范围为过水断面的渠底和边坡。衬砌渠底厚8cm，边坡厚12cm，其下均设15cm厚砂石垫层，在护坡最高水位设有0.2m×0.3m（宽×高）C20混凝土锁口石，渠底两侧设置0.5m×0.5m（宽×高）C20混凝土脚槽。过水断面以上采用10cm厚C20预制混凝土空心六角块护砌，空心六角块内种植草皮。一级马道以上采用C20混凝土连拱护砌，连拱内种植草皮。

膨胀土渠段换填施工作为当前公认的技术难题，在引江济汉施工期和运管期已多次出现。施工期主要采取挖除重新施工的方案，运管期结合南水北调中线以往处理经验，打桩加固和削坡减载是较为常用方案，这两种方案各有优缺点，需根据脱坡严重程度结合应急抢险工期要求和施工场地限制，选择最合理的施工方案。

2 脱坡原因分析及现状

引江济汉工程于2014年9月26日正式通水以来，工程总体运行平稳，膨胀土渠段边坡总体稳定性较好，但是部分膨胀土高边坡渠段受渠顶积水长期渗透影响，出现了马道以上边坡局部变形现象。

2016年9月，运管单位在渠道桩号48+500～48+740 段左岸和48+490～48+640段右岸一级马道以上边坡发现局部变形迹象：左岸渠顶道路靠近渠道侧路肩出现明显裂缝，右岸已施工的水泥稳定层出现明显裂缝，两岸一级马道预制六角块均变形起拱。

根据现场查看情况，两岸渠顶外侧农田均已改造为“虾稻连作”水田，靠近渠道侧有深挖蓄水沟，沟内蓄养龙虾，积水对渠道边坡长期渗透。水泥土渗透性低，地表水沿渠坡渗透后，主要沿水泥土与原状土之间进行渗透，造成结合面上原状土泥化，形成软弱面，渠道边坡开始变形。

3 設计脱坡处理方案

3.1 初期处理方案

针对出现的边坡变形迹象，湖北省水利水电规划勘测设计院提出采用PHC桩抗滑加固的处理方案，具体方案如下。

（1）首先将本段渠顶外蓄水沟中水排干后采用土方回填至地面高程，以切断渗透水源。

（2）对于本段渠坡顶部出现的纵向裂缝，应沿裂缝向下适当扩挖，扩挖宽度约1m，扩挖深度约1m，而后采用弱膨胀黏性土分层夯填至原设计断面高程，回填土压实度不小于0.92。

（3）本段渠坡一级马道与二级马道之间边坡采用PHC 抗滑柱加固，PHC管桩型号为PHC-A400（95），首排桩位于一级马道，桩顶高程32.92m，桩长6m，桩间距为3m；次排桩位于一级马道以上边坡，桩顶高程34.02m，距离首排桩水平距离为2.75m，桩长6m，桩间距为3m，与首排桩交错布置；末排桩位于二级马道，桩顶高程38.92m，桩长 8m，桩间距为3m。桩头1m采用C30混凝土封闭。

初期方案施工完成后，对该断面沉降情况进行监测，监测数据显示，经初期抗滑桩加固处理后，渠道右岸仍有明显沉降变化，最大沉降值达14.71cm；而渠道左岸无明显沉降变化，最大沉降值为0.58cm。

3.2 后期处理方案

根据现场情况及安全监测成果，渠道48+533～48+577 段右岸出现明显变形，渠道48+530～48+620段左岸渠顶路肩新出现裂缝。根据现场实际并结合南水北调中线膨胀土脱坡处理经验，对渠道右岸边坡采取削坡减载处理并对变形较为严重的48+533～48+577段右岸边坡采取PHC抗滑桩加深加密措施，对本段渠道48+530～48+620段左岸边坡采取PHC抗滑桩加深加密处理。具体方案如下。

（1）48+490～48+640段右岸渠顶高程降至38.92m，一级马道以上边坡由1∶2放缓至1∶4，渠顶道路以上边坡1∶4。48+400～48+490段右岸及48+640～48+700段右岸为变坡过渡段。为保持路面平顺及避免本渠段积水，48+700～48+910段右岸渠顶高程也降至38.92m，渠顶道路以上边坡1∶4。开挖坡面设置人字形碎石排水盲沟，并铺设土工膜，土工膜上采用30cm厚粘土盖重。坡面采用盘根草草皮防护。

（2）48+490～48+640段右岸渠顶外侧积水排除后，将原蓄水沟内淤泥清除，采用弱膨胀黏性土回填至地面高程。

（3）在碎石排水盲沟底部埋设PVC排水管，直径8cm，深度约3m，PVC管内填充级配反滤料，排水管适当倾斜，以避免外水进入渠坡内部。

（4）48+533～48+577段右岸一级马道PHC抗滑桩加密加深，新增PHC管桩与初期处理的PHC管桩交错布置，顶部高程与初期处理的PHC管桩一致。

按此方案施工完成后，通过安全监测成果分析，渠道右岸无明显沉降变化。

4 结语

膨胀土是一种“灾害土”，对引江济汉渠道边坡危害较大，通过水泥改性土换填施工后，需确保渠顶外侧无明水渗透。出现膨胀土脱坡情况后，应立刻切断渗透水源，同时根据安全监测成果采取加固或削坡减载施工措施，确保工程安全。

参考文献

[1] 黄定强，董忠萍，涂运中.引江济汉工程膨胀土处理研究与实践[J].水利水电技术，2016，47（7）：23-26.endprint