南水北调中线总干渠邯邢段膨胀土渠道滑坡原因分析及处理措施

□李聚兴 韩胜杰

南水北调中线总干渠邯邢段膨胀土渠道滑坡原因分析及处理措施

□李聚兴 韩胜杰

南水北调中线总干渠有大量膨胀土渠段，如何解决膨胀土渠道的边坡稳定，是水利工程设计的难题之一。通过邯邢段膨胀土渠道滑坡跟踪调查，分析滑坡原因，提出膨胀土渠道滑坡处理方案。

膨胀土；渠道；滑坡；处理

南水北调中线总干渠河北省邯邢段沿线膨胀土 （岩）累计分布长度42.01km，其中强膨胀土3.65km，中等膨胀土20.71km，弱膨胀土17.65km。为防止渠道膨胀土力学性能衰减破坏，采用表层换填黏性土封闭渠基膨胀土，减少膨胀土的含水量变化，保持膨胀土的性能稳定，同时利用换填土的重量压制膨胀土膨胀变形，解决膨胀土边坡稳定问题。参照膨胀土已有成功治理经验，确定过水断面强、中、弱膨胀土的换土厚度分别为2.5m、2.0m、1.0m；过水断面以上强、中膨胀土换填厚度分别为1.5m、1.0m，弱膨胀土不换填。

工程施工过程中相继发生了膨胀土渠段局部滑坡现象，对此笔者进行了调查和分析，找出了滑坡的主要原因并采取了针对性工程措施。两年来工程运行情况表明，采取了排水措施的渠段未再发生滑坡；未采取措施的过水断面以上渠坡受降水影响时有滑坡现象发生，过水断面渠坡在渠内水的有利作用下保持稳定。

1.滑坡段现场调查

2012年8 月7日，多次降雨后，SG3施工标桩号65+650处渠道左侧发生滑坡，滑坡段长约105m。该段换填层施工完毕，上部混凝土衬砌板未施工。滑坡体后缘裂缝宽5～20cm，裂缝中有水，滑坡体前缘呈软塑状，局部隆起。滑坡体清除后，渠道换填层下的膨胀土原状建基面完整，表面附着薄层软泥和划痕，在膨胀土夹砂层中有渗水逸出。该段为中等膨胀土换填段，设计换填厚度2m，渠坡坡比1∶2.75。渠底及渠坡下部为Q1黏土 （中等膨胀潜势），以上为Q1粉砂、粗砂（局部夹黏土透镜体）、砂壤土，近地表为Q3黄土状壤土、Q1壤土。

2012年7 月29日，当地多次降雨后，桩号84+380处左坡混凝土衬砌板上部出现塌陷、下部出现鼓胀变形，局部出现不规则裂缝，至8月28日，裂缝向上游发展至84+226，裂缝区域沿渠道长度约178m。裂缝大多发生在由上而下第一与第二块混凝土衬砌板切缝处，切缝宽度由原设计1cm变宽至2～5cm，渠坡底部衬砌板出现多处鼓胀变形。滑塌体清理后发现，膨胀土建基面完整，划痕明显，表面有渗水逸出。该段为弱膨胀土段，渠道边坡1∶2.5，过水断面黏性土换填层厚度1.0m。换填层上部依次为保温板、土工膜、混凝土衬砌板。地质勘察发现地下水分布极不均匀。

2.滑坡特点

从滑坡表象以及滑坡体清除后揭示的情况来看，邯邢段膨胀土滑坡具有以下特点：一是滑坡均发生在多次降雨后；二是滑坡体后缘呈拉裂破坏、前缘呈挤压隆起破坏状态；三是滑坡发生在换填层内，换填层下的渠基原状土完整稳定；四是渠基原状土内有夹砂层、裂隙等渗水通道，滑坡清除后滑床面有水逸出；五是渠道开挖及换填层施工时未见地下水。

3.滑坡原因分析

滑坡的主要原因有两个：一是雨水下渗在换填层与渠基结合面产生了渗透压力；二是换填层厚度和压实度不满足设计要求。

降雨后，雨水不断由表面下渗，并在夹砂层及膨胀土裂隙中积聚，形成上层滞水。上层滞水对换填层产生渗透压力，随着雨水不断渗入，渗透压力不断加大，致使换填层与渠基结合面的摩阻力不断减小，最终造成换填层局部失稳下滑。

换填层压实度、厚度不满足设计要求，疏松的换填层饱和后呈泥化状态，力学性能大大降低，对换填层下滑起了推波助澜作用。换填层滑动属表层滑动，滑坡体前缘挤压破坏隆起，后缘呈拉裂破坏状态。

降水集聚后的上层滞水会慢慢消散，并在下次降雨再次集聚，这也是渠道开挖中未发现地下水的原因。

4.处理措施

基于上述滑坡原因分析，对滑坡段以及未施工的类似渠段，在渠基与换填层间设置纵横向排水沟，沟内埋设排水软管，并在渠底附近设置排水管和逆止阀，将地下水内排入渠，消除渗水压力，保证换填层稳定。工程投入使用2年来，凡在换填层与渠基间增设了排水措施的膨胀土渠段，均未再发生滑坡现象。

邯邢段膨胀土渠道滑坡主要是换填层塌滑，换填层下面的建基面完好；滑坡的主要原因是地下水不能及时排出，其次是换填层施工质量存在缺陷；解决滑坡的有效措施是在换填层与渠基间设置排水，消除渗透压力；工程实例表明，对于高地下水及可能产生上层滞水的膨胀土渠段，在换填层与渠基间设置排水是必不可少的。

2017-02-06

李聚兴，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，正高级工程师。韩胜杰，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，正高级工程师。