朱小強

（新疆伊犁特克斯河水電開發(fā)有限公司 新疆 伊犁 835000）

1 工程概況

清河灌區(qū)新建引水總干渠長53.50km，設計引水流量50.30m3/s，灌溉面積46萬畝。干渠工程主要由輸水明渠、渠系建筑物（閘、涵）、輸水涵洞、渡槽、農(nóng)渠交叉建筑物、退水系統(tǒng)、交通橋及路涵等建筑物組成。渠道平均縱坡1/2000，渠道底寬4m，渠深5.85m，挖方段內(nèi)邊坡1∶1.75，填方段外邊坡1∶1.75?？偢汕€其中一段為榜山渠道，沿線基礎均為 坡 積 物 ， 樁 號 為 57+500～61+720，長4.22km。其中樁號為57+500～58+300開挖形式為全挖方渠道，長0.8km。58+300～59+470開挖形式為半挖半填渠道，長1.17km。59+470～61+720開挖形式為全填方渠道，長2.25km。其余渠線均在低丘陵或平原區(qū)設置。

2 工程地質(zhì)條件

樁號為57+500～61+720渠線在崩坡積體前緣或中部通過，坡度為26°～30°，后緣為基巖山體，坡度為55°～60°，地形較平坦。出露的巖性為碎石土、砂卵礫石層，該段從巖性上分主要分二層。第一層：①全新統(tǒng)Q4dl坡積碎石土層：天然密度ρ＝1.95g/cm3,平均干密度 ρd＝1.87g/cm3，相對密度 Dr＝0.55g/cm3，含水率w＝4.04%，小于0.075mm粒徑含量大于10%，為凍脹土。主要分布在渠堤上和渠底，厚約2～6m，碎石多呈塊狀、片狀及棱角狀；第二層：②上更新統(tǒng)Q3al沖積砂卵礫石層：天然干密度為2.1g/cm3，天然含水率為1.7%，比重為2.70，最小干密度為1.9g/cm3，最大干密度為2.3g/cm3，相對密度為0.8，小于0.075mm粒徑含量小于10%，無凍脹性。主要分布在渠底以下1m～5m，厚約3m～10m，礫石粒徑一般1cm～3cm，最大可見8cm，礫石含量約占60%，卵石含量約占20%，其余為砂土，礫石的磨圓度一般。該段通過鉆孔水位觀測，渠道基礎以下1m～10m未見地下水，施工時無地下干擾，填方過程中需清除表層厚約1m含植物根系的腐質(zhì)土。通過地質(zhì)測繪調(diào)查，由于結構面的組合，沿線山體均有少量的掉塊現(xiàn)象，需進行噴錨處理。

3 按原設計施工發(fā)生問題

該工程全部完工于2013年6月20日，2013年6月25日上午12點開始試通水。試通水期間渠道水位控制在每24小時水位上升80cm逐漸上升至設計水位。到2013年6月29日下午5點發(fā)現(xiàn)高填方段樁號59+470～61+720外邊坡半坡和坡腳處有不同程度的滲水點，而且滲水點面積有逐漸擴大的跡象。發(fā)現(xiàn)有滲水現(xiàn)象后為防止退水較快引起的渠道基礎揚壓力較大而產(chǎn)生砼板隆起現(xiàn)象，從渠首逐漸關閉閘門緩慢退水。利用退水系統(tǒng)渠道完全退水過后業(yè)主、監(jiān)理和施工單位對渠道進行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)57+500～61+720段底板均有不同程度的下沉，邊板有塌陷和斷裂等現(xiàn)象，見圖1、圖2。

圖1 渠道底板沉降

渠道事故發(fā)生后建設方及時的邀請設計單位、監(jiān)理單位、施工單位及新疆相關地質(zhì)、水工等專家現(xiàn)場實地查勘，之后又查閱該段渠道地質(zhì)資料對此次事件進行了全面的調(diào)查分析與此同時設計單位相關專業(yè)人員又在該渠道57+500～61+720段地段地基做5組地質(zhì)補勘實驗，同時又對該地基土取樣做了在飽和狀態(tài)下的三軸壓縮實驗。最后根據(jù)5組實驗成果顯示該地基土粒徑組成：300mm～200mm粒徑含量 為 2.18%，200mm～60mm粒 徑 含 量 為19.58%，60mm～5mm粒徑含量為 21.9%5mm～2mm粒徑含量為 5.8%，2mm～0.5mm粒徑含量為 4.83%，0.5mm～0.25mm粒徑含量1.68%，0.2mm5～0.075mm粒徑含量為3.93%0.075mm～0.005mm粒徑含量為 8.65%，＜0.005粒徑含量1.98（顆分已更新），不均勻系數(shù)Cu=147.2，曲率系數(shù) Cc=10.0，粒徑＞2mm為80.5%，棱角狀，地名為碎石該層天然密度ρ=1.95g/cm3,相對密度 Dr=0.61～0.67，含水率w=2.2～3.5%，比重2.67。地基土粒徑曲線見地基土粒徑曲線圖

該坡積物地基中碎石土0.075mm～0.005mm粒徑含量為8.65%，細粒含量較多有明顯的有凍脹性和變形特性。飽和狀態(tài)下的三軸壓縮實驗結果表明在同樣受壓條件下該地基碎石土在飽和狀態(tài)下壓縮量與比干燥狀態(tài)下大得多。

圖2 渠道邊坡板由于底板沉陷拉裂

圖3 地基土粒徑曲線圖

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況和對該地基土的實驗結果綜合分析，最終形成了以下兩種原因?qū)е铝饲理虐逑鲁粒?/p>

3.1 地質(zhì)原因

位于山區(qū)附近的坡積土層，由于其特殊的地理環(huán)境造成地基土顆粒大小差異很大，碎石含量較大，具有很大的離散性,級配不連續(xù)，多為混合土。由于地層分布的不均勻性，使其地基在有一定的外力作用下有很強的壓縮變形特性，特別是遇水前后壓縮比和承載力在遇水前后也變化都很大。這是造成渠道砼板沉陷的主要原因。

3.2 設計缺陷原因

由于該地基土有明顯的凍脹性和變形特性，特別是遇水濕化后土體本身壓縮量比較大，處理時應考慮做換填或強夯等措施。但設計院對這種地基土遇水前后壓縮量變化大和承載力的衰減快的特性沒有引起足夠的認識，因此原設計施工圖紙要求只對擾動過表層地基土進行了夯實，理想化認為渠道基礎始終是處于干燥狀態(tài)。

3.3 施工原因?qū)е虑赖装蹇p滲水

施工時上游渠道板伸縮縫填縫材料不密實及砼板下防滲膜在鋪設時破損，導致渠水從伸縮縫滲入渠道地基當中，使原來渠道基礎由干燥狀態(tài)變成了有水濕潤或者飽和狀態(tài)，致使碎石土產(chǎn)生了較大的壓縮量，造成了砼板下沉。

4 處理措施

4.1 57+500～59+470全挖方及半挖半填段渠道防滲處理方案

由于渠道已經(jīng)建設完后，若全部拆除原有渠道板再對基礎進行處理不太現(xiàn)實。為了保證當?shù)剞r(nóng)業(yè)用水，需以快速有效的方案處理好此次滲水事故。經(jīng)專家討論，對樁號為57+500～58+300開挖形式為全挖方渠道和58+300～59+470開挖形式為半挖半填渠道對其做表面防滲處理。處理方式：在原有砼板表面上再鋪設兩布一膜防滲膜，防滲膜上下面均鋪設3cm厚砂漿墊層，在砂漿墊層上澆筑10cm厚砼，為防止新澆筑的砼板由于不均勻沉陷產(chǎn)生裂縫，新澆筑的砼伸縮縫仍然按原有砼板尺寸劃分，填縫材料下部用7cm高壓閉孔板，上部為3cm為聚氨酯密封膏。

4.2 59+470～61+720全填方段渠道基礎處理方案

對于樁號59+470～61+720開挖形式為全填方渠道對基礎進行打孔充填灌漿。充填灌漿孔打孔方式為沿渠道底板中心橫斷每隔3m打一個灌漿孔，孔深距渠道底板基礎以下4m。鉆孔采用YJL100型履帶式跟管鉆機樁孔，φ130mm鋼管跟進。漿液拌制采用YJC-340攪拌機攪拌，3SNS泥漿泵全孔一次灌漿法灌漿，采用純壓式灌漿。灌漿分序加密的原則進行。Ⅰ序孔灌漿壓力0.2Mpa～0.25Mpa，Ⅱ序孔灌漿壓力0.3Mpa～0.35Mpa，灌漿壓力以不抬動砼為原則。水泥漿開灌水灰比2∶1，共采用2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1或0.5∶1等4個比例。灌漿分段長度為第一段1m，第二段2m，其它灌漿施工參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場灌漿實驗確定。當注入率不大于3L/min，繼續(xù)灌注30min，作為灌漿結束標準。

渠道防滲處理于2013年7月30日結束，8月4號重新試通水，放水過程參照一次放水方式。經(jīng)過試運行后該段渠道再沒有發(fā)生滲漏和砼板沉陷現(xiàn)象，至今運行良好。

5 處理坡積物基礎的一些認識

坡積物形成于第四系（最新的地質(zhì)年代），具有很大的離散性,級配不連續(xù),孔隙率大，尤其是遇水后在有足夠的荷載的情況下承載力有明顯的衰減現(xiàn)象，壓縮比較大。在這種地基上修建水工建筑，表面防滲不理想再加上地基處理不徹底會給建筑物安全運行帶來很大的隱患。本人根據(jù)以往對坡積物地基的認識，加上這些年的工程實踐，獲得了一些認識。針對不同情況對坡積物建議采用以下三種處理方式：

第一種：用非凍脹土換填基礎，如用砂礫料換填。換填深度因坡積物厚度不同而定。有條件的情況下最好全部換填，若坡積物厚度太深無法實現(xiàn)全部換填，換填深度至少也要在4.5m以下。換填時砂礫料鋪筑每層厚度不超過80cm分層碾壓，壓實標準參照水工建筑物基礎壓實標準。

第二種：強夯法。若換填料無法滿足需要，采用強夯法對其基礎進行夯實。強夯前要做強夯實驗，先擬定試夯區(qū)個數(shù)及位置、試夯區(qū)劃分及大小、夯前原狀土取樣及物理力學指標（干密度、濕陷系數(shù)、孔隙率、承載力等）檢測等。試夯區(qū)個數(shù)建議20000m2布置一個，其余參數(shù)可參照《強夯地基處理技術規(guī)程》相關規(guī)定。強夯實驗結束后由檢測不同強夯方式的實驗成果作對比，采用最合適數(shù)據(jù)作為強夯控制指標依據(jù)。

第三種：充填灌漿法。若前兩種方案難以實現(xiàn)，也可對先渠道基礎進行充填灌漿，灌漿壓力及其它控制參數(shù)在同一地段參照相關技術要求先做灌漿實驗，通過實驗采用合適的參數(shù)作為控制指標。

6 結束語

坡積物形成于山坡，組成物質(zhì)粗細顆粒混雜，土質(zhì)疏松且不均勻，壓縮性較高，而且有明顯的濕陷性，而水工建筑物要做到滴水不漏也是不太現(xiàn)實。并且當坡面的傾斜坡度較大時，若地基土長期處于濕潤或飽和狀態(tài)漏常常會發(fā)生沿下臥基巖傾斜面滑動現(xiàn)象，因此在這種基礎上修建建筑物一旦地基處理不當會有非常大的隱患。所以在選擇建筑物位置時盡量回避這種傍山而建基礎是坐落在坡積物之上的情況。若回避不了那一定要先對坡積物地基土進行詳細地勘，選擇最合適的處理方式提前做好地基處理；其次一定要做好防滲處理，避免較大的事故發(fā)生。陜西水利