北部引嫩总干渠滑坡加筋处理措施研究

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）

北部引嫩总干渠滑坡加筋处理措施研究

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）

北部引嫩总干渠乌北段位于嫩江左侧滩地上和嫩江一级阶地前缘，渠道蜿蜒曲折，形成右侧高填方，左侧深挖方渠道，左侧深挖高度最大10m左右。2011年9月底北引总干渠乌北段38km处左侧渠堤发生滑坡破坏，经分析，膨胀土是造成北引渠道滑坡的主要原因。为了能为滑坡处理措施提供安全保障，采取了先控掉膨胀土滑坡，然后用土工织物分层铺盖填筑碾压，按计算设计成加筋土，进行柔性支护。

北部引嫩；总干；渠道；滑坡；防治措施；土工织物；加筋土

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。

在滑坡段实测了三个横断面，其各部尺寸如下：

表1 滑坡体形态情况表

图1 地引总干渠乌北段滑坡体型态图

2 滑坡段处理措施研究

经过多方面分析，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。经过实践证明，加筋土是处理滑坡的主要措施之一，具体为先挖除膨胀土滑坡体，然后用土工织物分层铺盖填筑碾压，并根据岩土工程性质与土工织物的物理力学参数确定土工织物的铺设长度与间距，采用直线滑动楔形体破坏法计算，每层铺土厚度25 cm，加筋长度平均17 m，伸出滑动面长度2.5 m。加筋土又称柔性支护，公路在路基上常用，利用柔性化学纤维织物将原地开挖出的膨胀土土一层一层的包裹压实形成加筋土，使加筋土在一定范围内构成一个支撑体，由于用化学编织布包裹并分成较薄的土层，因而在加筋区内土体形不成整体滑动的破裂面，加筋土起到两个作用：①使膨胀土体不能直接暴露在自然界中，使土体内含水量保持在比较稳定的状态下；②既使膨胀土因水分变化引起膨胀，加筋土体又能有效阻控，从而使土体达到安全运行的目的，此方案施工简单，投资较低，因此加筋土方案可作为北引滑坡段整治的主要措施［1－3］。

3 加筋土坡设计

3.1 确定最不利滑弧

根据野外地质勘探和测量成果以及钻孔内土体含水量变化，大致确定滑动面的位置后，又用理正软件中圆弧滑动计算程序按土体残余抗剪强度C、φ值进行试算，找出最危险滑弧位置为：圆心O点坐标X：4.33，Y：33.45，半径R＝34.04 m。

3.2 需要的加筋力

将滑动土坡看做一个整体，先求出所需的总加筋力Ts，假设它作用位置在坡高的1／3处，如图2所示。为此，针对上述滑动圆按下式计算对应的Ts：

总加筋力的计算公式为：

1）分别采用MH、DR、AM抽样算法时，AM算法最快收敛，DR算法次之，MH算法收敛最慢，其中AM算法不依赖于参数的建议分布，能够获得较快收敛速度，且收敛指标曲线最为平稳，显著优于其余2种算法。

式中：M0为滑动圆的滑动力矩；D为作用线对圆心的距离，对土工织物加筋，D＝R；K为安全系数，取K＝1.5。

已知参数，见图2：

x＝7.77 m；V＝60.61 m2，滑体单宽体积；d＝13.49 m；△q＝35.71 kN超载按汽车－10级考虑；D＝34.04m；γ＝18.2 kN／m3；W＝V×γ＝1 141.06 kN；M0＝W×x＋△q×d＝9 347.79 kN·m。

图2 确定加筋力的滑弧计算

3.3 加筋力的分配

将求得的加筋力Ts分配到沿坡高的各个高程上去，对于低于6 m的土坡可均匀分配，两层加筋的垂直间距选为0.25m，加筋层24层，由于左侧截流沟的影响，加筋力从第4层分配，每层加筋力为411.92／21＝19.62 kN。

3.4 加筋料需要的长度

每层筋材为满足抗拔要求需要伸出滑动面的长度Le计算公式为：

式中：Ts为加筋力；Fs为抗拔安全系数，采用1.5；fp为抗拔摩擦系数，采用0.5；α为考虑锚固长度内应力非线性衰减的系数，对土工织物可采用0.6；筋材上的垂直有效压力。

3.5 加筋技术要求

3.5.1 土工织物的设计指标

1）土工织物的设计指标：采用抗老化的编织布，经纬密度采用14×14丝／英寸单丝编织布，厚度0.4 mm，单位质量150 g／m2。

2）抗拉指标：纵强1 200 N／5cm，纵延伸率25%，横强1 100 N／5cm，横延伸率22%。

3）梯形撕裂：纵向200 N，横向300 N。

4）抓拉指标：纵强800 N，纵延伸率30%，横强700 N，横延伸率25%，顶破强度1 200 N，刺破强度500 N。

3.5.2 土料设计指标

根据《堤防工程设计规范》（GB50286—98），粘性土土堤的填筑标准应以压实度确定，本工程土坝为2级建筑物，按2级堤防考虑，设计压实度≥0.93，据此设计干密度及最优含水量以料场土料物理力学指标提出后换算得出，如用原土料填筑必须进行翻晒处理，使之达到上述含水量后再行填筑压实，滑坡土体需全部挖除，左侧堤体开挖范围为加筋区域，渠底滑体挖除范围为超过隆起边界至少2 m，深度为设计渠底以下至少1.0 m。

4 几点建议

初步分析滑坡的形成原因之一是膨胀土暴露在空气中时间过长，没有保护，地表水沿裂缝侵入，使上部土体浸水饱和，下部土体长时间在水下浸泡等原因，造成此段渠堤坍滑。

根据南水北调河南南阳段施工经验，膨胀土开挖应与保护同步进行，要求膨胀土暴露在空气中时间≤4 h，这是无法做到的，目前施工单位大都是从左侧高岗处取土回填右侧渠堤，因此建议：

1）加强施工管理，对左侧开挖的渠段制定出具体实施方案，对开挖后的左侧马道进行适当保护。保护措施的实施尽量控制在2～3 d内，千万别再出现38 km段的长时间凉晒，任风吹雨淋的现象［4］。

2）调整施工顺序，建议先开挖截流沟、盲沟，做好排水后，再进行渠坡的施工。

3）建议对渠道左堤顶设一定厚度的石灰土保护层。

4）提出膨胀土施工技术要求，向施工单位进行技术交底。

［1］何善国，徐绍雨.大王滩灌区那逢渠段滑坡成因及其整治［J］.广西水利水电科技，1990（04）：83－87.

［2］许金法.安溪县白赖左渠钟岭渠段滑坡成因初探［J］.水利科技，1991（04）：47－49.

［3］沈再民.勉县滑坡成因分析［J］.陕西水利，1991（01）：43－45.

［4］张勇，杨诚.洛惠渠总干渠道河岸险段滑坡成因与处理［J］.科技资讯，2009（18）：105.

Research on Reinforced M easure for Total Channel Landslip of Northern Nen River Diversion Project

ZHAO Shuang-quan；ZHANG Hao and WANG Jian-hong
（Heilongjiang ProvincialWater Conservancy＆Hydropower Investigation，Design and Research Institute，Harbin 150080，China）

Wubei section，the total channel of northern Nen River diversion is located in flood plain at left Nen River and at the age of Grade 1 terrace of the Nen River，the channel is shaped in curve，forcing a high embankment on the right，the left channel is excavated deeply，and themaximum height is about 10 meters.At the end of September in 2011，the left channel was destroyed by slipping at 38km of Wubei section of the total channel Nen River diversion，through analysis，expansive soil is the main reasons causing landslip of the northern Nen River diversion.In order to provide safe guarantee for slip，removing the expansive soil earlier and filling with texture in different lay，design reinforced earth by calculation for flexible support.

Nen River diversion in the north；total channel；channel；landslip；protection measure；texture；reinforced earth

TV551.4

B

2014－10－31

赵双权（1972－），男，黑龙江望奎人，高级工程师；张浩（1986－），男，山东掖县人，工程师；王建红（1988－），男，甘肃九泉人，助理工程师。

1007－7596（2015）06－0040－03