□徐麥菊（昭平臺(tái)水庫(kù)管理局）

□楊素香（新鄭市水利局）

□陳秋紅（平頂山市自來(lái)水公司）

一、基本情況

昭平臺(tái)灌區(qū)是河南省平頂山市最大的自流灌區(qū)，設(shè)計(jì)灌溉面積6.67萬(wàn)hm2，受益范圍包括平頂山市魯山、寶豐、葉縣及新華區(qū)、湛河區(qū)三縣二區(qū)共24個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），總?cè)丝?2.7萬(wàn)人，耕地7.63萬(wàn)hm2。灌區(qū)始建于1966年，1972年建成通水，經(jīng)過(guò)40多年的持續(xù)建設(shè)，現(xiàn)已建成南、北干渠兩條，全長(zhǎng)134.7km；支渠34條，全長(zhǎng)240km。

昭平臺(tái)灌區(qū)干渠渠線盤(pán)山越嶺，深挖高填渠段較多，屬膨脹土地段的干渠長(zhǎng)度6.2km，占干渠總長(zhǎng)的4.6%。

由于原設(shè)計(jì)時(shí)間倉(cāng)促，經(jīng)費(fèi)有限，邊設(shè)計(jì)邊施工，對(duì)渠道沿線地質(zhì)、土壤勘察分析不細(xì)，沒(méi)有針對(duì)不同地質(zhì)采取不同邊坡，大都設(shè)計(jì)為1：1.5，未對(duì)膨脹土渠段進(jìn)行專門(mén)工程處理，造成了坍塌和滑坡。如北干渠肖老莊生產(chǎn)橋兩岸滑坡，曾使渠底縮窄4m，縮減1/3。又如北干渠王莊鐵路橋下游渠道左岸高嶺土段，淤塌斷面曾占過(guò)水?dāng)嗝娴?7%。1981年工程普查中，膨脹土渠道已發(fā)生滑坡3.82km，占膨脹土渠長(zhǎng)的62%。

二、膨脹土的工程特性

昭平臺(tái)灌區(qū)膨脹土土體的主要礦物成分是蒙脫石和伊利石，主要是由第三系湖相沉積的灰白色及紅色粘土巖風(fēng)化而成，土體內(nèi)軟弱結(jié)構(gòu)面規(guī)模小數(shù)量多，自由膨脹率30%-65%，屬弱性膨脹土。這里將所調(diào)查渠道的主要物理性能指標(biāo)列下表：

渠道主要物理性能指標(biāo)表

三、渠坡失穩(wěn)原因

（一）膨脹土的工程特性是膨脹土渠坡失穩(wěn)的內(nèi)部原因

1.膨脹土一般是先期固結(jié)土，具有一定膨脹力和較大側(cè)壓力。渠道開(kāi)挖前膨脹土處于固結(jié)的穩(wěn)定狀態(tài)，開(kāi)挖后形成了側(cè)向臨空面，引起土體應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)變松，致使抗剪強(qiáng)度降低，導(dǎo)致渠坡失穩(wěn)。這是工程施工過(guò)程中產(chǎn)生滑坡的主要原因。

2.土層間軟弱結(jié)構(gòu)面與土體內(nèi)裂隙弱面的存在，致使渠道開(kāi)挖后應(yīng)力卸除，引起結(jié)構(gòu)面張開(kāi)、抗滑力減小，促使土體失穩(wěn)滑動(dòng)。

3.在飽水條件下，膨脹土濕化、膨脹及蠕變會(huì)降低土體強(qiáng)度而使抗滑力減小；輸、蓄水會(huì)使渠坡土體容重變大而引起滑動(dòng)力的增大。當(dāng)滑動(dòng)面上的抗滑力與促使土坡運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)力不能抗衡時(shí)，便產(chǎn)生渠坡滑動(dòng)。這是渠道停水后產(chǎn)生滑坡的主要原因，也是渠道運(yùn)行多年后才產(chǎn)生滑坡的重要原因。實(shí)踐表明，渠道開(kāi)挖后，土體結(jié)構(gòu)松弛，受渠內(nèi)水和渠坡地下水作用，其強(qiáng)度有不同程度的降低，且隨渠道運(yùn)行時(shí)間的遞增而衰減。

（二）設(shè)計(jì)邊坡過(guò)陡是膨脹土渠坡失穩(wěn)的根本原因

由于對(duì)膨脹土的工程特性，以及渠道開(kāi)挖過(guò)水后土體強(qiáng)度的衰減情況未能充分認(rèn)識(shí)，致使渠道邊坡設(shè)計(jì)過(guò)陡，且未進(jìn)行專門(mén)處理，這是昭平臺(tái)灌區(qū)膨脹土渠道建設(shè)運(yùn)行中產(chǎn)生滑坡的根本原因。一部分膨脹土渠道是在工程施工中出現(xiàn)了明顯塌滑的，不得不修改設(shè)計(jì)方案，例如北干渠友誼涵洞，原設(shè)計(jì)方案為開(kāi)挖明渠，施工中改明渠為暗涵。而大量的膨脹土渠段是在工程建成運(yùn)行中逐漸產(chǎn)生滑坡的，給以后的工程運(yùn)用帶來(lái)了大量的問(wèn)題，不得不投入大量的資金進(jìn)行維修處理。

（三）不合理的施工方案加劇了膨脹土渠坡失穩(wěn)滑塌

六七十年代的灌區(qū)，都是群眾義務(wù)籌勞所建，尤其是土方工程是大嗡大搶所為，不可能有縝密的施工組織設(shè)計(jì)，更不會(huì)對(duì)膨脹土渠道棄土堆放做專門(mén)的組織設(shè)計(jì)和施工規(guī)定，致使棄土至開(kāi)挖線的距離偏近，進(jìn)一步誘導(dǎo)了渠坡失穩(wěn)。

四、滑坡治理措施

一是，北干王崗溝渠段發(fā)生滑坡2處，滑床距坡面深度約2m?？紤]到該渠段位于倒虹出口，1998年處理采用斜坡式擋土墻，墻后用三合土換填，換填土與膨脹土結(jié)合部設(shè)木樁，木樁呈梅花形布置，樁距1m，垂直深入膨脹土內(nèi)1m?，F(xiàn)時(shí)渠道邊坡運(yùn)行十年處于穩(wěn)定狀態(tài)。

二是，北干肖老莊渠段，發(fā)生多處滑坡，1998年根據(jù)工程地質(zhì)條件綜合治理198m。首先，削坡減荷，加大水深以上渠坡放緩到1：3，加修2m寬減載平臺(tái)；其次采用斜坡式擋土墻，墻后換填三合土；其三是設(shè)排水系統(tǒng)，即邊坡設(shè)縱橫排水溝，擋土墻設(shè)排水孔，墻后設(shè)反濾層。大部分滑坡體經(jīng)處理后，運(yùn)行十年基本穩(wěn)定，2007年發(fā)現(xiàn)處于彎道內(nèi)側(cè)的20m渠坡整體推移約1m，再次治理中，把擋土墻基礎(chǔ)加深1.5m，運(yùn)行兩年未破壞。

三是，北干伏嶺渠段長(zhǎng)640m，最大挖深達(dá)30余米。原設(shè)計(jì)為開(kāi)挖明渠，設(shè)計(jì)邊坡為1∶1.5。1968年施工中，因發(fā)生嚴(yán)重滑坍，把挖深超過(guò)10m以上的500m明渠改為暗涵，洞頂為拱形，兩孔，單孔寬5.2m，高3.6m，并削緩岸坡，輔以植樹(shù)護(hù)坡。1982年滑坡治理中，根據(jù)坡高和滑坡嚴(yán)重程度而采取了不同治理方案：對(duì)挖深5～10m渠坡，采用擋土墻，并輔以削坡減載及設(shè)置排水系統(tǒng)；對(duì)挖深＜5m渠坡，作漿砌石護(hù)坡，坡頂設(shè)排水溝。治理后的渠坡現(xiàn)時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

四是，南干桃園東39+000～40+500段，設(shè)計(jì)邊坡為1∶1.5，兩岸多次多處滑坡，曾對(duì)邊坡進(jìn)行過(guò)護(hù)砌，但仍抵擋不住滑坡，大部分護(hù)砌與土體一起滑動(dòng)，渠底隆起。1999年治理中，采用重力式漿砌石擋土墻，渠底每隔5m設(shè)橫撐一道。運(yùn)行至今未破壞。

五是，南干五支口上游渠段，設(shè)計(jì)邊坡為1∶1.5，1968年試過(guò)水后渠坡土體發(fā)生大量坍滑。1971年采用漿砌石護(hù)坡，經(jīng)試過(guò)水部分滑塌，第二次治理采用重力式漿砌石擋土墻，墻體留排水孔，墻后回填三合土。運(yùn)行至今未破壞。

六是，北干旺河段土體處于蠕變狀態(tài)，每年向渠內(nèi)推移大量土方，原坡高5m左右，已基本削平。1971年采用漿砌石護(hù)坡，運(yùn)行中坡體發(fā)育，護(hù)砌與土體一起滑動(dòng)。1998年治理中，邊坡采用斜坡式擋土墻，渠底砌筑40cm漿砌塊石，經(jīng)十多年運(yùn)用，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

五、結(jié)論及建議

一是，對(duì)膨脹土特性未深入研究，設(shè)計(jì)邊坡過(guò)陡，是六七十年代灌區(qū)建設(shè)的共性問(wèn)題，是膨脹土渠坡失穩(wěn)的主要原因。從調(diào)研情況看，在膨脹土上修建渠道工程是可以的，膨脹土渠道滑坡也是可以治理的，治理后的渠道多數(shù)使用情況正常。

二是，已建在膨脹土中的渠道工程，滑坡處理應(yīng)結(jié)合渠道工程具體條件，根據(jù)滑坡體的范圍大小、土層厚薄、所處位置、受力條件分析其穩(wěn)定性，采取相應(yīng)的處理措施。建議從三方面著手進(jìn)行治理：排水設(shè)施、工程措施和植物保護(hù)。治理中，應(yīng)盡量采用當(dāng)?shù)夭牧希扇”阌谌罕娬莆斩旨夹g(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的方式進(jìn)行。

三是，擬建在膨脹土中的渠道工程，對(duì)于不做專門(mén)工程處理的弱膨脹土渠道，建議設(shè)計(jì)渠坡比為：坡高＜5m，采用1:2～1:2.5；坡高 5～10m，采用 1:2.5～1:3；坡高＞10m，一般設(shè)計(jì)邊坡應(yīng)放緩到 1:3.5～1:4。

四是，對(duì)于做專門(mén)防治滑坡工程措施的膨脹土渠道工程，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和施工影響等，做渠坡穩(wěn)定分析，判斷土體可能發(fā)生的滑坡形式，分析可能產(chǎn)生滑坡的主要因素，采取以下設(shè)計(jì)方案：⑴設(shè)置支擋，根據(jù)計(jì)算滑體推力和滑動(dòng)面或軟弱結(jié)構(gòu)面的位置，設(shè)置一級(jí)或多級(jí)抗滑擋土墻、擋土樁或其他措施。擋土墻應(yīng)設(shè)變形縫和泄水孔，擋土墻的基礎(chǔ)應(yīng)埋置在滑動(dòng)面或軟弱結(jié)構(gòu)面以下。⑵設(shè)置排水溝防止地面水浸入坡體。⑶設(shè)置護(hù)坡，可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，在坡面干砌或漿砌片石，設(shè)置支撐盲溝，種植草皮等。

五是，膨脹土渠道工程的施工，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、場(chǎng)地條件、施工季節(jié)，認(rèn)真做好施工組織設(shè)計(jì)，嚴(yán)格執(zhí)行施工技術(shù)及施工工藝規(guī)定[2]。

六是，建議管理單位要對(duì)膨脹土渠道邊坡及防治滑坡工程要進(jìn)行認(rèn)真維護(hù)管理，經(jīng)常檢查排水溝使用情況，如發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂、堵塞等現(xiàn)象，要及時(shí)修補(bǔ)。