摘要：水利工程弱膨胀土高边坡旅游典型的，吸水膨胀，失水收缩的变形特征，是影响边坡稳定和工程安全的重大隐患，本文以南水北调工程某弱膨胀土风险处理的实际案例，仔细剖析了边坡滑坡原因及采取的工程措施，取得了较好的效果。
关键词：南水北调；弱膨胀土；坡面排水；排水盲管
1 项目背景
南水北调潮河段深挖方渠道多为三级或四级边坡，渠段地质岩性由细沙、砂壤土，黄土状轻壤土，重粉质壤土及弱膨胀土构成，为典型特殊岩渠段。渠道边坡现状为预制六棱块贴坡摆放。受降雨融雪等自然天气及地下水影响，土体含水量饱和，常造成一级马道以上边坡塌陷、水土流失、六棱块护砌下隐蔽冲沟、暗洞。局部出现边坡阴湿、坡脚鼓胀等，有较大的滑坡风险和隐患，极大地影响工程安全及正常供水安全。
根据安全监测数据显示，深挖方渠段个别监测断面存在沉降超限情况，从2017年3月至2018年8月，潮河段深挖方渠段30个垂直位移测点位移量未见收敛趋势，历史累计位移一直处于变大趋势，目前为止12个测点历史累计位移超过警戒值50mm，累计位移最大值为74.6mm。
2 病因分析
深挖方渠道边坡产生沉降鼓胀变形或滑坡隐患的因素是多种多样的，其边坡内因（如岩性，地下水，坡度和风化状态等）一般起着控制作用，但降雨融雪等气象条件和边坡土体含水量变化往往加剧病害的发生。在自然环境影响下，大气降水，冰雪融水通过边坡防护间隙渗入到边坡土体或裂隙中，一方面形成护砌下径流，增加坡体的重量和饱和度，改变了边坡受力状态，降低土体抗剪强度，同时，降雨融雪形成渗透水补给到地下水中，使地下水位升高或地下水压（在受压状态下）增加，其结果也将造成渠道边坡的抗剪强度降低，成为诱发坡体变形或滑塌的直接原因，此外，渗透到地下的渗透水无法及时排出，形成了一个在均质斜坡中具有很大孔隙水压的含水层，这种孔隙水压力引起土体冻涨或岩体剪切破坏的同时，也导致土颗粒生塑变破坏，进而加剧边坡滑塌风险。
当前，随着渠道两侧红线外侧绿化带实施，受人类活动影响或干扰的上层滞水基本消除，大气降水，冰雪融水形成的地表水，经过渠道多级边坡坡面缝隙或孔隙渗入到渠道边坡体内，已成为地下水补给的主要来源，同时也是导致渠道边坡强度降低、剪切破坏，促使和加剧边坡沉降变形或位移滑动的主要因素。
综上，消除深挖方渠道土质边坡当前所产生的各类病害，就必须采取措施控制地表水渗入和地下水的动态变化。
3 渠坡防护工法优化方案
针对深挖方渠道病害根源及工程现状，通过不断的摸索和总结，提出采用“外截内排”的处理方法，对坡内地下水进行引排，同时利用现有防护设施并进行工艺改进，对坡面降水或融雪拦截疏导，以期达到“截排并施，水随人意，有水必流，涓涓不渗”的目的。
3.1 渠坡内部排水措施：
1）横向排水孔钻孔
采用螺旋钻钻机在一级马道外部坡脚位置钻孔，孔径130mm，孔深10m，孔距按现场地下水位高低按5m、10m两种规格布设，高度距一级马道约100cm。为便于及时排出坡内积水，钻孔角度上仰5～10°。
2）排水盲管安装
采用钢丝网骨架排水盲管，直径100mm，排水盲管采用400g/m2土工布包裹，两段对接采用度汛铁丝固定连接后土工布包裹，胶带缠绕连接固定。根据钻孔孔深将排水盲管连接固定后，人工送入孔内，排水盲管安装后，孔口部位采用土工布包裹。
3）边坡排水连接
开挖沟槽35×20cm；沟槽内铺设φ75PVC管，PVC管底部及两侧浇筑C25混凝土裹封，φ75PVC管一排水盲管结合部位采用φ110至φ75PVC材质变径接头连接，并用C25混凝土包裹固定，在φ75PVC管与现有纵向排水沟结合部位，排水沟侧壁破孔穿洞，排水管穿孔并出露5cm，使孔内积水直接排入纵向排水沟。PVC管安装完成后用壤土回填压实，恢复原状坡面。
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3.2 坡面降水外截措施：
遵循“物尽其用，节省投资”的治理原则，充分利用现有六棱块防护体现状并进行工艺改进，对现有渠道全坡面采用M7.5砂浆对六棱体缝隙进行”T”型勾缝治理，使六棱块防护体上下左右之间连接成有机整体，消除六棱块间隙缝隙，对大气降水进行坡面阻截防渗，减少渠道边坡地下水补给来源，增强防护坡面的雨水汇流及抗冲刷能力，杜绝六棱块护砌下部隐蔽冲沟、暗洞生成及坡面塌陷、不均匀沉降等工程病害，降低坍塌滑坡风险隐患，并改善护体间隙杂草丛生现状，提升工程形象。
具体施工工艺为：现有防护体移除—边坡鼓胀沉降修整-放线找平—六棱块摆放—砂浆勾缝—修边--养护。
4 项目成果分析
通过对深挖方特殊岩渠段边坡采用“外截内排，内外兼顾”的处理方法，对坡内地下水进行引排，同时利用现有防护设施并进行工艺改进，对坡面降水或融雪拦截疏导，成功实现“截排并施，水随人意”的目的。
通过渠坡内排系统，能及时对渠道内积水进行引排，降低土体含水率，减轻土体重量，保持岩性受力稳定。通过渠道防护体外截系统，有效防止了风雪雨水渗入入土质边坡内部造成冲刷及冻害风化等病害，消减地下水补给来源。同时增强了大面积汇水坡面的抗冲刷能力和防护性能。与其他防治方法项目，有着明显的技术经济性和可操作性，具有以下显著特点：
4.1 内排系统：
（1）采用钢丝网骨架排水盲管，具有表面开孔率高，空隙率大，排水性好，抗压强度高等特点，能在汛雨期及时疏引排出坡内积水，降低边坡土体重量，降低地下水对边坡的不利影响，消除滑坡风险。
（2）采用钢丝网骨架排水盲管，具有耐寒、耐冻、耐腐蚀、耐菌蚀等特点，不易老化，耐久性好，使用寿命长。能长期保持排水功能。
（3）具有质量轻、柔韧性高，不易折断等特点，便于施工且能保证排水管安装质量。
4.2 外排系统
（1）可充分利用深挖方渠道边坡现有防护体系，在此基础上进行工艺改进，能实现“物尽其用”，提高资源利用率，节省工程投资。
（2）采用”T”型断面结构的凸缝工艺，可明显六棱块间隙砂浆抗开裂能力，增加整体护砌强度，提高汛期渠道内坡抗冲刷能力和抗变形能力。增强六棱块边坡防护的耐久性，延长其使用寿命。以此工艺替代桥下边坡硬化，极大的降低工程投资，并保持渠道沿线的整体协调性。
（3）通过工艺改进，可在渠道土质边坡表面形成密封保护层，减少降低雨水渗入，明显降低高地下水位影响，保持边坡护砌下土体的水土平衡，确保边坡整体稳定，并可杜绝护砌体下冲沟、暗洞生成。消除边坡失稳、滑塌风险。减少热冷空气侵入引起冻涨侵蚀现象，减弱六棱块下部砂砾料垫层风化速度，降水时，能够在坡面形成坡面径流并顺利排入各级平台纵向排水沟，恢复了纵向排水沟的排水功能。
（4）采用”T”型结构的凸缝工艺，增加了坡面表层摩擦系数，减弱除草维护人员及工程巡查人员的人员滑跌风险，确保维护人员自身安全。
（5）完全杜绝了六棱块护体缝隙内杂草丛生现象，降低除草频次和费用，确保坡面干净整洁，明显提升工程形象。
（6）可通过实施空心六棱块中间种植麦冬等耐旱耐寒耐修剪草体，彻底实现边坡增绿复绿，进一步改善工程面貌，提升工程形象，发挥更大的生态效益和环境效益。
5 结论
当前南水北调深挖方渠段多为特殊岩土渠段，边坡较长、面积大，覆盖范围广，尤其渠道边坡二级平台宽度较大，雨季或汛期降水不能及时排除，大部分雨水渗入边坡内部，成为边坡沉降变形隐患。经过汛期雨季验证，经过工法优化后的防护效果良好，工程病害基本消除，工程安全和工程形象明显提升。为此，可进一步扩大治理范围，通过年度维护，逐步实现深挖方渠道边坡防护整治全覆盖，同时该方法亦可推广其他渠道工况相似或相同渠段。
参考文献：
[1]彭海斌.膨胀土边坡的失稳与防治研究[J].工程技术研究，2019，4（14）：6-9.
[2]张文峰.南水北调中线工程膨胀土渠段边坡变形研究[J].人民黄河，2019，41（07）：131-135.
[3]廖炜，习明星，崔猛，凌浚菠，张鸿.降雨入渗对煤系膨胀土边坡瞬态稳定性影响分析[J].南昌工程学院学报，2019，38（03）：36-40.
论文作者:李起飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/6
标签：渠道论文; 工程论文; 南水北调论文; 病害论文; 防护论文; 排水沟论文; 位移论文; 《基层建设》2019年第25期论文;