浅析漳河四干渠渠道滑坡防护与整治

　　 渠道滑坡是一种普遍的斜坡变形现象，也是水利工程主要的工程地质问题。滑坡严重影响工程的正常运用，使灌区效益不能充分发挥。本文分析了四干渠渠道滑坡的成因，渠坡变形防护与整治的工程措施，并提出几点建议。

　　一、工程概述

　　漳河四干渠于1966年建成通水，渠首从荆门掇刀石漳河总干渠分水闸引水，渠道设计最大流量为33立方米每秒，其主干穿虎牙关隧洞，绕西宝山东麓，经荆门城区至安栈口分水闸，分为东北二干。主干全长18.75公里，东干至钟祥市冷水境内，全长61公里，设计最大流量为17立方米每秒，北干至钟祥市胡集天字岗水库，全长94.3公里，设计最大流量为15立方米每秒。干渠下设分干一条，支渠7条，分渠13条，斗渠一条，龙渠23条，毛渠360条，担负着荆门东宝钟祥两市区13个乡镇的40万农田灌溉及荆门城区部分生活用水和几个大型厂矿的工业用水，取得了巨大的经济和社会效益。

　　盘山开渠，建筑物众多，工程艰险复杂是四干渠的总特征。由于建设时期施工条件及地质勘测不够，致使工程施工质量较差，加之几十年的运行，渠系老化严重，渠道严重淤塞和“漏洞百出”，经常发生内外滑坡，甚至溃口垮堤等险情。四干渠自建成通水以来，灌溉最大流量从未达到设计流量，如今灌溉最大流量小于20立方米每秒，占设计流量的60%以下，严重影响了农业灌溉和城市供水。近年来危害四干渠渠道工程安全最大杀手就是渠道的滑坡，每年灌溉期间总有一些渠段发生不同程度大小的滑坡，每年度岁修工程主要投入就是整治渠道的滑坡和垮方，多则上百万元，少则十几万元，为此漳河灌区四干渠续建和节水配套工程规划重要是治理渠道滑坡和渠道防渗，估算投资过亿元。经过多年渠道滑坡治理和探索，灌区渠道滑坡防护与整治积累了很多经验，并指导和用于工程实践，同时注意采用国内外最新的科技成果。

　　二、滑坡的形成及其与水文地质条件的关系

　　首先我们必须了解渠道滑坡的成因，基本特征、破坏机理、滑坡区的水文地质条件，才能找到一些行之有效的工程处理措施。

　　1、渠坡变形的过程

　　滑坡的形成与发展大致可分为五个过程：

　　（1）风化剥落　

　　渠道挖成后，边坡的表层土在阳光或雨水的分化作用下产生土棱块解体，破碎成松散土粒，并沿坡面滚落堆积于坡脚和渠道内。脱落的颗粒较小，沿坡面层层深入，一般流失的深度在0.1-0.2米之间。

　　（2）冲蚀

　　大气降雨或地表径流将剥落的松散表土带走，在坡面形成似鸡爪，断面为v字形的雨淋沟。沟的深度一般在0.1-0.5米之间。

　　（3）鼓胀

　　由于渠道开挖应力释放，而产生的不均匀卸载，以及土的湿胀效应，使坡面局部土体出现外鼓现象。

　　（4）溜滑

　　风化的渠坡土体，结构逐渐疏松，在水的作用下饱和或呈流塑状逐渐沿渠坡向下溜滑。溜滑的规模和范围不大，运动缓慢，部分土体溜滑后形成弧形小坎，溜滑体深度在0.5-3米之间。

　　（5）滑坡

　　渠道开挖临空的边坡土体，在一定的土体物性、结构面、地下水和气候条件下，由于抗剪强度的降低而发生剪切破坏，在重力作用下沿一定的滑动面向下发生整体位移滑动的现象。

　　2、滑坡区的水文地质条件关系

　　滑坡与滑坡区的水文地质条件密不可分。滑坡区的水文地质条件与滑坡形成的关系其主要表现在以下两个方面。

　　（1）地下水的化学成分。地下水均为碳钙—钾钠型低矿化淡水，这一方面反映了地下水的溶滤作用，另一方面也反映了土体中钾钠矿物的风化和溶解离子的含量较高

　　（2）滑坡区地形地貌特征。在天然条件下，地表水多沿自然边坡向东西两侧迳流，而下渗到边坡土体的水量很多。渠系的开挖破坏了地下水循环和运动条件，地下水向渠系集中排泄，无论是裂隙造成的脉流或是片流浸出都对渠坡的稳定产生不利影响，表现在渠坡地下水渗透压力的作用及对结构面的软化作用。

　　三、渠道滑坡的防护和治理

　　四干渠地处鄂中北部，膨胀土分布较广，且渠道工程多为盘山开渠，半挖半填。高台渠段多以混合代料填筑，渗漏严重，高挖方段很少分级放坡，加设平台，加之与地面高差较大，很易造成渠道滑坡。据统计，回填高台渠段外滑坡居多，挖方高渠段内滑坡居多。在十米以上的挖方渠段较为严重，为深层滑坡；在填方台渠段，混合代料或膨胀土挖方段土经过“重塑”虽破坏了原有的结构面，但仍存在挖方段，易分化性和强度衰减等基本特征，在较高填方段仍存在大面积的外脱坡现象。为此，渠道滑坡的防护和治理我们针对不同情况采取相应的治理措施。

　　1、坡面防护措施：主要用于填方台渠段，采用内坡护面，外坡设置地表排水系统。其主要内容有a.混凝土或浆砌块石护坡;b.设置地表排水系统;c.植被护坡。

　　2、放缓渠坡:多用于高挖方渠段。渠坡的稳定坡度是渠道是否滑坡的关键，应根据不同的土质采用不同的坡度，混合代料或膨胀土渠坡的稳定坡度应比一般粘土渠坡更缓。从实践来看，合理的边坡比和渠坡高度有关，一般情况下，挖深10米左右，边坡比取1：2—1：3且每4—5米应设一平台，平台宽度2米左右,并设排水沟。

　　3、改土回填加土工织物（膜）：多用于渗漏严重的台渠段。渠道内坡表面土层改用土工膜铺设后用30里面粘土层回填，外坡和坡脚采用土工织物包碎石或卵石进行导渗，效果较好。

　　4、兴建挡土墙：对于挖方深度在5-10米的干渠上，一般采用兴建挡土墙方案。挡土墙按材料分，有混凝土和浆砌块石两种。一般情况下，挡土墙的高度按设计过水深度作为墙高，大大减少挡土墙工作量，墙后填土一般低于墙顶0.3米，墙背作一个宽2-3米以上的平台，然后放1：2的边坡，边坡上护满草皮，并设排水沟。在挡土墙后回填砂卵石其厚度为0.3-0.5米，墙底预留排水孔，使墙前后水压力平衡。挡土墙在四干渠使用普遍，效果比较理想。如东干23KM挡土墙300米，北干17KM挡土墙180米等几十处都是采用这种形式。

　　5、修建暗涵：用于渠道两岸均为深挖方段。在深度超过12米的深挖方段上，挡土墙工作量很大，尤其是土体膨胀性较强时，靠放缓坡度很不经济，宜采用涵洞工程。涵洞多为城门洞式，侧墙与顶拱和底板多采用混凝土和浆砌块石两种。底板根据地质情况选用分离式或整体式，我们建议采用整体式反拱底板较好。主干田家冲暗涵，东干朱家傍及庙岭暗涵采用浆砌块石整体平底板，虎牙关暗涵采用混凝土整体反拱底板，运行效果较好。在涵洞设计和施工中应注意问题主要有：在设计上应重视压力的大小和不均匀性，要校核通水和放空时的应力，必要时配筋以抵抗较大的偏心弯矩；施工中尽量采用无爆破掘进以减小周围土的扰动，快捷分段施工，注意加强排水措施。

　　四、几点建议

　　渠道滑坡对渠道的正常运行带来很大危害。虽然在实践中积累了一些行之有效的经验，但由于未能充分认识勘测和实验工作的重要性，仍出现设计失误，或者施工方法不对，或者维修管理不当。因此分别对设计、施工、管理进行总结并提出如下建议作为参考。

　　1．对滑坡处理设计的建议

　　在按照水工建筑物的工程要求进行设计前，必须先进行工程勘测了解地质条件，地形地貌特征，并获得可靠的特性指标和设计参数，综合考虑，因地制宜地进行设计。如对挖方深度超过8米地段的渠道，应优先考虑采用涵洞和挡土墙的型式；在进行浅挖方段渠坡设计时，应考虑渠道水位的影响，验算水位骤降时的渠坡稳定性。斜坡应做好坡面防护，并设计排水沟。膨胀土地基上的建筑物最好采用重力式结构，凡结构重量有显著变化处，要做分缝处理，基础的埋深应该大于强风化层深度。

　　2、对工程施工的建议。

　　因施工方法不正确引起的工程事故是屡见不鲜的，往往边挖边塌。因此，施工中必须充分认识土层风化膨胀和遇水膨胀的规律，选择适合的施工方法。水利工程一般在冬春干旱季节施工，要集中力量一气呵成。对挖方渠道的施工，应遵循快速开挖，自上而下，分层逐级施工的原则。填方渠道，施工时要控制填土层厚度，每层一般30厘米，要控制含水量，取最优含水量增加5%为宜，回填土料要打碎，破坏其原结构，使膨胀土体内的一些亲水矿物不易集中在一起。同时要特别注意填方与挖方接合部位的碾压，不允许出现松软的接合层带。对于建筑物地基，要采取防水和保湿措施，例如预留20—30厘米保护层，基础施工前再开挖；在基底面上铺设砂卵石垫层等。无论是坡面还是地基表面都应该注意防水和排水。

　　3、对工程管理的建议。

　　水利工程一定要克服“重建轻管”的思想。滑坡都是在一个相当长的时间内，由于环境变化，含水量变化，受力不同而逐渐形成的工程事故，所以要提倡“三勤”，即勤检查、勤排水、勤养护。滑坡一般都有先兆，或者出现微小裂缝，或者先出现坡面膨胀或表面溜滑，故要“预防为主，早期整治”，以减小事故的危害和防止事故的发生。