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杂志文章正文
引江济汉工程膨胀土换填渠段脱坡处理方案的思考①
发布时间:2018-12-03        浏览次数:15        返回列表

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