南水北调山东段土渠工程水毁修复措施

2020-01-07王守广李忻语

山东水利 2020年7期

王守广，李忻语

（南水北调东线山东干线有限责任公司，山东济南 250109）

1 土渠段工程概况

1.1 基本情况

南水北调山东明渠滨州段工程上起小清河分洪道涵闸末端，下至引黄济青上节制闸、东营分水口，途经高青县、桓台县、博兴县及广饶县，渠道长34.58km。由于利用小清河分洪道子槽输水，新开挖土渠28.82km没有进行衬砌处理，为梯形土质渠道，渠底宽14m，边坡1∶3，主要建筑物有节制闸3座、分水闸6座，渡槽14处，倒虹48座，桥梁44座，管理处（所）5处，设计流量50m3/s，加大流量为60m3/s。分别向淄博市、滨州市、东营市、引黄济青工程供水。

1.2 土质情况

勘探深度内的地层根据时代成因和岩性不同分作六层，分别为：Ⅰ①层壤土（Q4al），褐黄色～灰黄色、可塑、局部粉粒含量高，层底高程6.53～7.79m；Ⅰ③层黏土（Q4al+l），灰黑色～黑色、可塑、含少量贝壳片，层底高程1.90～4.60m；Ⅰ④层壤土（Q4al+pl），褐黄～兰灰色、可塑、偶含姜石和贝壳片，层底高程-4.67～2.55m；Ⅰ⑤层砂壤土（Q4al+pl），黄褐色、松散、饱和、粘粒含量高，层底高程-6.40～-3.11m；Ⅰ⑥层壤土夹姜石（Q3al+pl），黄褐色、可塑、姜石含量 5～15%，该层分布较连续，未被揭穿，底高程-16.86～-15.40m；Ⅰ⑥-3层砂壤土。

1.3 运行情况

土渠段工程从2012年建成投入运行至今，经历了试运行调水、间断性调水、常态化调水，流量从10m3/s增加到50m3/s，尤其在2017年5月份按照渠道设计流量50m3/s运行一个多月时间，全渠段安全运行。截止到2020年度调水结束，累计向胶东四市调引长江水28亿m3，受益人口达3000多万人。

2 水毁原因与处理方式

2.1 渠道有小弯曲、流速大造成局部坍塌

运行与调水过程中，在桩号89+500～89+785之间渠道左右两岸出现200多米长塌坡，最大坍塌宽度约1.3m(自坡脚向外计算)最小坍塌宽度约1.0m，连续状，右岸相较左岸塌坡严重。分析认为，入分洪道涵闸水位落差大，跌水2.25m，水流进入分洪道流速快，在桩号89+500～89+785之间位置渠道稍有弯曲，造成塌坡。现场查勘坍塌段情况，采取M10浆砌石护坡的措施处理。

1）标准要求。浆砌石护坡前按照原设汁断面对渠坡进行修复处理，包括将坍塌段渠底淤积的淤泥清除至设计渠底高程，台阶状挖除渠坡上虚土层，对各层土料混合后重新填筑，干场施工，保证回填土料最优含水量，回填土质量应符合《堤防工程设计规范》（GB5028-2013），工程实施应符合《堤防工程施工规范》（SL260-98）有关要求。

2）施工处理。处理方式包括：（1）土方开挖与回填。自设计渠底开始开挖渠底淤泥，渠道清淤开挖时，应保护现状渠底避免扰动，开挖时应保留一定厚度保护层，采取人工修整。从坡脚起向外侧开挖，将松散的塌坡土清理到密实的原状土位置，然后分多层台阶状开挖，台阶宽1.0m，高0.5m，修复填筑段沿渠堤纵向应与上下游相衔接，填筑按照0.2m分层铺料、分层压实，渠坡填筑压实度不小于0.96，按照设计渠道断面填筑，然后人工削坡0.4m进行浆石护坡。（2）浆砌石护坡。开挖浆砌石齿墙沟，浆砌石护坡下采用M10浆砌石齿墙，齿墙尺寸为0.5m×0.8m（宽×高），顶部采用M10浆砌石压顶，护坡自下而上铺设300g/m2土工布、10cm厚碎石垫层、最后30cm厚M10浆砌石。浆砌石护坡每10m设置一道伸缩缝，缝宽2cm，缝内上部加2cm厚填充沥青砂浆，下部填塞闭孔泡沫塑料板，在渠底以上0.5m、2.0m高度处各设一排排水孔，两排孔交错布置，排水孔间距50m，采用Φ60PVC管，墙后PVC管口采用30Og/m2土工布包扎，顶部采用M10浆砌石压顶，尺寸为 0.5m×0.1m（宽×高）。

2.2 长期调水过程中造成局部坍塌

2016年以来，长年调水造成大张节制闸、赵家节制闸闸下连接段末端，两侧土渠受水流冲刷严重，形成较多沟冲，造成几十米的坍塌，局部宽度约1～2m，深度约1m，对渠道安全运行产生很大安全隐患。

1）调水期。在流量不变的前提下，尽量降低闸下流速，采用编织袋装土八成满，沿渠坡由上而下，由里而外，向水中慢慢推下土袋，至土袋露出水面后，沿渠坡分层交错迭垒、码实，土袋轧口背对水面，土袋压实至高出浸润线半米以上。

2）非调水期。利用停水时间，将闸下明水排空，根据渠坡冲刷破坏情况，按照原设计断面修复，对坍塌渠道左右岸渠坡，采用M10浆砌石护坡，具体处理方式参照2.1。

2.3 受台风影响造成局部坍塌和裂缝

超强台风“利奇马”2019年8月12日下午18时登陆山东，产生大范围的洪涝灾害，滨州段所在地为全省重灾区。根据省防汛抗旱指挥部专题会议要求，启用南水北调土渠段过程为小清河流域分洪，泄洪水流流速快，造成明渠渠道右岸局部发生渗流破坏，其中有两处渠坡坍塌，桩号92+693～93+000右岸内坡坍塌，长度300m，坍塌宽度约1.5m(自坡脚向外计算)；桩号101+914～101+964右岸内坡塌坡面积较大，长度50m，坍塌宽度约9m；桩号92+419右岸渠堤发生横线渠道的垂直裂缝一处，裂缝最宽处10cm左右，深1.5m左右。采取干砌石护坡的措施加固处理。

1）标准要求。渠坡开挖要求把受水流影响、发生坍塌、滑动等现象的堤防表面受扰动土全部清除至原状土。对各层土料混合后重新填筑，干场施工。砌石工程施工过程严格遵守《砌体工程现场检测技术标准》（GB/T503152011）等规范规程要求。

2）施工处理。主要方式有：（1）内坡坍塌清理。根据渠道内坡坍塌的实际高度，渠坡开挖自坍塌高度之上0.5m开始，即桩号92+693～93+000右岸渠底2.5m以上开始，桩号101+914～101+964右岸渠底3.5m以上开始。渠坡开挖结合宾格石笼护脚开挖进行，首先自开挖点沿现状渠坡垂直向下进行开挖，设计边坡1∶2，开挖深度0.4m；沿现状渠坡方向倾斜向下削坡，开挖至设计渠底以下0.6m后转至水平方向，清除坍塌堤防底部虚土，同时开挖宾格石笼护脚，水平开挖至现状渠道内1.0m结束。开挖完成后先铺设300g/m2土工布反滤，土工布铺设至宾格石笼护脚之下，再铺设级配碎石垫层找平，粒径5～20mm，压实整平，最后坡面采用干砌石，厚度0.3m。（2）堤顶裂缝。首先沿桩号92+419右岸渠堤堤顶裂缝的方向开挖，开挖深度至影响深度以下0.5m，实际开挖至堤顶以下2.5m。然后向渠堤上下游开挖宽度至1.0m，为保持原状土进行良好衔接，先将松散的塌坡土清理至密实的原状土，然后呈台阶状开挖，台阶宽1.0m，高0.2m，按照0.2m分层铺料、分层压实，渠坡填筑压实度不小于0.96，至堤顶高程完成修复。