北引总干渠滑坡段排水工程措施研究

赵双权，张 浩，王建红

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

1 基本情况

2011年9月底北引总干渠乌北段38 km处左侧渠堤发生滑坡破坏，该滑坡段从地形上看属嫩江一阶地前沿，从渠底到左侧地面高差约7 ～8 m，渠底以上5 m左侧已开挖出宽约10 m的马道，马道以下边坡已按设计削为1∶3.0，马道以上边坡因征地尚未办妥，未按设计施工，现边坡较陡，约在1∶1 ～1∶0.5。

滑坡体发生在渠道左侧马道处，整体形态平面上呈“新月”状，坡面上呈“叠瓦”状，滑坡后缘明显，滑坡壁在马道平台处呈陡坎状出露，地面下沉约0.6～0.7 m，平行于渠道轴线，较大裂隙有三道，小裂隙较多，裂隙宽约3 ～12 cm，深约5 ～20 cm，渠道坡脚处隆起形成挤压鼓丘，鼓丘高度在0.2 ～0.6 m，渠底已护砌的混凝土板也被挤压，使位于渠道坡脚处宽约2.0 m地带的混凝土板架空形成“人”字形。在滑坡段实测了3个横断面，其各部尺寸如表1。

表1 3个横断面体形态情况表

2 滑坡段排水工程措施研究

经过分析，膨胀土是造成北引渠堤滑坡的主要原因，由于膨胀土本身具有较强的胀缩性、多裂隙性和超固结性，本段渠道左侧边坡又为挖方渠堤(挖方最深在10 ～15 m，滑坡段实测挖深9.3 m)如不加以保护，使土体直接暴露在空气中，仅靠放缓边坡，据其它地方的实践证明，很难保证左侧渠坡稳定。本次加固设计的主要思想为力争做到切断左侧渠堤部分土体与外界的水力联系，保持土体含水量相对稳定，从而使渠道左侧渠坡保持稳定，因此排水问题对处理滑坡非常重要。

2.1 地表水

北引总干渠乌北段渠道沿嫩江一级阶地前缘布置，渠道左侧挖方，右堤填方，为了排除总干渠左侧高平原坡地洪水，设计在总干渠左侧布设排水截流沟，截流沟轴线与总干渠平行，设计标准为30 a一遇，沟道底宽1 ～8 m，水深1.09 ～2.37 m，在33 +751、46 +800 处设坡水涵洞穿总干渠排向右侧进入嫩江，为防止截流沟内坡水向渠堤土体内入渗，影响总干渠左侧渠坡稳定，截流沟采取了防渗护砌措施。

2.2 地下水

总干渠左侧渠堤与高平原连接，高平原地表平坦，地质勘探表明地下水埋深较浅，主要靠降雨补给和顶部高平原地下水侧向径流补给，排泄途径主要为人工开采、蒸发及总干渠的截流［1］。为了减少地下水的侧向补给，降低渠道左堤土体含水量，使之保持含水量的相对稳定，消除地下水侧向渗透压力，拟在左侧截流沟下面开挖一条纵向排水盲沟，沟底高程与总干渠渠底高程一致，排水盲沟间隔一定距离排水至总干渠右侧，排水盲沟的作用是切断总干渠左侧渠堤与高平原地下水的水力联系，降低渠道左堤土体含水量，增加土体抗剪强度，保持渠堤边坡的稳定。

2.2.1 纵向排水盲沟流量计算

按久别伊公式计算，单侧渗水:

式中:Q 为渗水量，m3/s;L 为集水渠长度;K 为含水层渗透系数(K =1 ×10－7cm/s);H 为含水层内地下水位至集水渠静水位的高度，m;h 为渗渠内水深，m;R 为排水影响范围，m。

经上述公式计算盲沟渗水量成果见表2。

表2 盲沟渗水流量计算表

2.2.2 排水暗管水力计算

地下暗管一般采用非满流输水，计算公式为:

式中:Q 为排水流量，m3/s;K 为特性流量，m3/s;A有效为有效断面面积，

设计充盈度按0.6 计算，计算结果如表3。

表3 排水暗管水力计算

从表3 计算结果可知，选取管径为0.3 m的排水管排水流量为0.0056 m3/s，可以排出10 km的渗水，为保证一定的排水余度，设计每约4 km设一集水井和排水横管，把盲沟渗水排出渠道右侧。

2.2.3 地下排水系统的布置

渠道左侧地下排水系统主要由排水盲沟、纵向集水管、集水井、横管及渗水井组成，排水盲沟沿渠道左侧截流沟底部布置，长度1.0 km，桩号37 +500－38 +500，排水盲沟宽度1.5 m，深2.0 m，底部高程与设计渠道底高程齐平，盲沟内设排水暗管，管径0.3m，要求糙率为0.012 的排水花管，纵向比降1/16000，排水管外包裹无纺布，盲沟内填粗砂砾料。在38 +500 处设集水井，集水井为钢筋混凝土结构，尺寸为1.5 m ×1.5 m ×3 m(长×宽×高)，井壁厚0.2 m，其作用是收集纵向集水管的渗水，集水井设垂直渠道轴线的横管，横管管径为0.3 m，横管埋入渠底下1.2 m，并在横穿渠底部位包裹保温材料，排水出口接渗水井。

［1］范宣梅，许强，黄润秋． 四川宣汉天台特大滑坡的成因机理及排水工程措施研究［J］． 成都理工大学学报:自然科学版，2006，33(05):448－454．