东风渠人工渠道裂缝及浅层滑坡成因与处理措施浅谈

(四川省都江堰东风渠管理处成华管理站，成都，610081)

输水渠道作为水利工程和人民日常生活息息相关的重要部分，为工农业生产、城市生活和环境供水提供了源源不断的水源。目前，由于各种原因，导致很多渠道产生混凝土护坡裂缝、滑坡等现象，不仅严重影响了渠道工程的效益发挥，也给人民和国家带来巨大损失。滑坡是渠道最常见的水毁形式，渠道护坡一旦受损严重垮塌，渠道两岸泥土便会堆积渠底，导致渠道严重淤积，水流速度和过水流量大大减小，输水量就会越来越小，给下游的生产和生活带来极大影响。因此，作为水管单位的工程管护人员，在渠道的日常管理和维护中，及时有效地发现和解决渠道工程混凝土护坡裂缝、滑坡等问题非常关键。笔者多年参加东风渠总干渠扩改建项目工程施工，结合施工中积累的经验，现就人工渠道混凝土护坡裂缝及浅层滑坡的原因与处理方法进行探讨和总结。

1 工程概况

东风渠原名东山灌溉渠，为引都江堰水灌溉成都东南一带丘陵地区的水利工程，属引、蓄、提相结合的灌溉系统，由于环境变化和降水分布不均匀，岷江水需要由湖泊和东风渠这样的人工渠道引向城镇满足人民的生活用水和生产及工业需要。东风渠是都江堰灌区的重要组成部份，地处成都平原腹心地带，灌溉面积19.45万hm2，承担着成都、眉山两市20个县(市、区)的农田灌溉与成都市生活、工业及环境供水任务，同时承担向黑龙潭灌区、龙泉山灌区15.09万hm2农田的输水任务，对整个成都平原的经济发展至关重要，系成都以东丘陵地区及外围丘陵地区农田灌溉、工业及生活用水的输水动脉。灌区内有总干、新南干、北干、东干、老南干、眉彭干渠等16条干渠，总长816km。

东风渠总干渠始建于1951年春，1970年完成第四期工程，全长283.1km，1972年进行扩改建，支渠19条，斗渠130条，灌区总面积约1733km2。总干渠与支渠渠道护坡衬砌采用的都是人工混凝土。

东风渠总干渠原工程设计标准低，渠堤边坡衬砌材料为四合土，渠底大部未作衬护，经多年运行，渠底冲刷严重，个别地段形成沟槽，边坡衬护损坏严重、大部分已破碎。局部淤积严重，糙率增大，渠道过水能力下降，渠道渗水严重，改造前过水能力仅为原设计值的70%左右，输水损失严重。为提高渠道水有效利用系数，保障输供水渠道的安全，省水利厅于1990年将其列为都江堰灌区二期扩改建项目，分期分年进行改建。改建渠道设计为标号C15、边坡为1∶1.3～1∶1.5的混凝土渠道，后护坡混凝土设计强度改为C20。其首段设计流量为80m3/s，加大流量为90m3/s，渠道为梯形断面。

2 人工渠道混凝土护坡裂缝及浅层滑坡成因分析

渠道浅层滑坡是具有滑坡条件的斜坡在多种因素的综合作用下的结果，经过对多年参加东风渠总干渠扩改建项目工程施工的实践总结，灌区内人工渠道混凝土护坡裂缝及浅层滑坡产生的原因包括以下几个方面。

2.1 地质条件因素

在渠道工程建设中，不同的地质条件会对建设产生不同影响。岩体、土体特点都对渠道质量产生直接影响。因此，地质条件是造成渠道护坡裂缝及滑坡的内在成因。东风渠灌区内原渠道经过的地段地质条件较为复杂，土壤条件较差，基岩为软硬相间、交互成层的多元结构，其中粉砂质泥岩岩性软弱，透水性差，易形成层间剪切带；软弱的泥化夹层易产生滑动面，在其它条件配合下，沿砂岩与粉砂质泥岩界面产生滑动形成滑坡。渠堤填方地段下存在软弱土层断层、风化土层，耕作层未彻底清除，导致渠道沿结合面产生滑动，形成滑坡。

2.2 降雨和地下水因素

地表水下渗，增大山坡土体水的含量，使土达到塑性状态，降低土体的稳定性。当水渗入不透水层上时，使接触面湿润，减少摩擦力和粘聚力，使山坡失去稳定而下滑。地下水位变化、灌溉用水下渗、潜蚀和溶蚀作用等降低滑带土强度的因素，改变了滑带土的性状，减小了抗滑阻力导致滑坡。地下水直排、地表水渗透等原因，造成了压实度不足的土层裂隙发育，破坏了原本土质混杂的填土整体性，也为雨水的渗入提供了方便，使水分快速进入土体中加速其软化并向周围扩展，降低了土的抗剪强度，使上体沿薄弱面滑动，形成土质滑坡。

2.3 施工作业因素

施工条件、施工方法等对渠道稳定性产生重要影响。工程设计标准低，施工过程中质量控制不严，施工方法不当均可造成渠道裂隙及滑坡产生，如在山坡上修筑建筑物，施工中的弃土堆放在坡顶附近，都可能破坏山坡的平衡，造成滑坡；施工方在修复渠道的工序上减少夯实的次数和力度，造成土质不紧实疏松形成滑坡；原渠堤填方段新、老土结合质量差，改建过程中未进行有效处理，引起结合部的滑坡。

2.4 人为活动及外部干扰影响

人为活动及外部干扰也是渠道浅层裂缝及滑坡的主要影响因素，如工程建成后，人为在渠道边坡外取土等不良行为造成渠道边坡不稳定；土坡长久经通过防汛通道的车辆碾压，外坡变形造成混凝土破损及渗水滑坡；久居渠道两岸的群众搭钓鱼台、架鱼网、打沙架等对河道进行一些非法操作，造成混凝土护坡裂缝引起滑坡；建房、修路等基本建设大量弃土弃渣；渠堤外坡脚人为挖土或经来水冲击，长年的河水侵润渠坡，从而导致土体滑动。

2.5 运维管护不到位影响

工程管理运行期间运行方式不合理，导致工程老化速度加快；渠道在运行时，超负荷运行、超水位运行，超出渠道的多余水溢出渗入边坡土层，导致土层吸水饱和，抗剪抵抗能力降低；原渠道经多年运行，雨水冲刷、风霜洗礼，衬护变形损坏严重。当长期处于高水位运行，渠堤土体处于高含水率时，渠道因其他原因过快降低水位，原有平稳状态发生改变，从而造成坡面垮塌或滑坡。

3 人工渠道混凝土护坡裂缝检查及处理

3.1 人工渠道混凝土护坡裂缝检查

(1)对施工方法和施工工序进行检查。主要从施工单位场地整理、护坡基础夯实、模板支护、混凝土拌和、土工膜铺设、混凝土浇筑、振捣、表面整平、沉降缝的设置等方面进行检查。整个施工过程，施工单位都有记录，检查监理日志，发现有无违规施工，是否按规范和标准工序施工。少部份护坡施工时渠内坡土壤有水，在抽干后渠底部分为饱和土，容易形成滑裂面，因此，要重点检查施工过程中是否做好了护坡基础的换填夯实处理。

(2)对混凝土原材料及强度进行检查。混凝土主要由水泥、粗骨料(碎石、卵石)、细骨料(河沙、海沙)及水等按一定比例混合后，通过化学反应形成。任何一种原材料不合格都有可能影响其性能，如强度、耐久性等。经过检查，确保护坡混凝土所用各种材料如水泥、砂、碎石是否都有出厂合格证。混凝土配比也要经质监站监测合格，混凝土在搅拌过程中取相应试块送检达到合格。混凝土取样实测抗压强度值应达到20MPa～25MPa。

(3)护坡养护。在冬季，如果环境在0℃的时候则不应进行混凝土的施工，如果昼夜温差大，则混凝土要做好防冻防护措施，如用养护膜覆盖。混凝土养护一般为28d。护坡混凝土设计强度为C20，厚度10mm，不是大体积混凝土，排除了混凝土内部产生的水化热过大引起温度变化形成变形裂缝的原因。

3.2 人工渠道混凝土护坡裂缝处理

首先，要对混凝土裂缝比较严重的护坡进行拆除，将该段渠内的水全部抽干，把渠底接近饱和水的土换掉，重新按设计要求回填、夯实，然后再严格按照设计要求进行混凝土浇筑，完成后覆盖稻草或养护膜进行养护，7d内每天浇2次水保持护坡混凝土表面湿润，8d至15d内每天浇1次水，保持混凝土表面湿润不起缝。

4 渠道浅层滑坡的处理方法及措施

滑坡整治贵在及时，力求根治，以防后患。东风渠灌区在扩改建施工过程中，处理渠道滑坡的方法和措施主要有：排水导渗法，换土回填法，削坡减载、支档法，暗涵、暗渠法，渡槽、改线法等，同时，结合混凝土护坡裂缝的处理和加强渠道的日常巡查等措施，保障了工程正常运行。

4.1 排水导渗法

水对滑坡体滑面具有软化、加大滑坡体滑移的作用，大多数渠道滑坡都发生在雨季，其主要原因是排水不畅所致。排去地表水，疏干地下水是整治浅层滑坡的首要措施。在东风渠灌区服务的成都平原，降水比较充沛，排水导渗尤为重要，在施工中应根据不同情况采用不同的排水方法和措施。

(1)地表排水。对滑坡体以外的地表水应以拦截旁引为主，即在滑坡体界5m以外修建环形截水沟。修筑截水沟时应注意水沟深度、宽度和质量，力求做到滑坡体外的水不再渗入滑坡体内。对滑坡体内的地表水，应以防止下渗和引出为宜。应将滑坡体内的裂缝回填夯实，防止地表水下渗，然后利用滑坡体内的原有排水沟或新建排水沟，将滑坡体内的地下水迅速汇集排出滑坡体外。

(2)地下水导渗。为了防止滑坡范围外的地下水渗入滑坡体内，可设置截水盲沟，将地下水导出滑坡体外。对滑坡体外的排水，可以在坡面砌筑各种形式的导渗沟或采用干砌石护坡，水泥砂浆勾缝，在底层设导滤层式排水管。

4.2 换土回填法

东风渠灌区渠道多处于成都平原粘性土地带，针对成都粘性土中的滑坡，最基本有效的防治方法就是“换土回填夯实”。在东风渠总干渠扩(改)建工程施工中，经常出现渠道局部小型垮塌的现象。对于局部小面积的滑坡可采用换土回填方式进行处理。换土回填时应首先清除滑动松散体、表面杂草、淤积物。回填时将原渠堤开挖成阶梯形，增加新、老土咬合面，咬合面应不小于50cm，必须分层回填，每层铺土厚度控制在30cm内，层层夯实。回填时应注意按原设计坡面超填20cm～30cm的宽度，以便在后期浇筑混凝土护坡时将虚填部份削除，从而达到回填密实，坡面光滑的目的。

4.3 削坡减载、支挡法

(1)削坡减载：对推移式浅层滑坡可采取“削坡减载”的方法减小引起滑坡的滑动力，是最基本的也是最有效的方法。一般可采用削缓边坡、减少滑坡体荷载的方法，从而达到稳定滑坡的目的。若渠道外坡滑坡时，也可将上部土体削下后反压在坡脚，以增大抗滑力，达到稳定滑坡的目的。当上述措施仍不能达到稳定滑坡的目的时，应采用减压与其他工程措施相结合的处理措施。

(2)支挡：在渠道已经塌方或将要塌方的地段，如受地形限制，则可根据具体条件，因地制宜采用各种支挡措施。如在渠道坡脚处修筑挡土墙，从而达到稳定渠道滑坡的目的，如东风渠总干渠南北闸下16+115处右岸外坡即采用修筑条石挡土墙的措施，以达到稳定滑坡的目的。也可采用混凝土抗滑桩工程措施予以处理，如北干渠2+850、总干渠16+080、总干渠22+750处都是采用该方法很好地解决了渠堤垮塌现象，确保了渠堤工程的安全。在采用混凝土抗滑桩工程措施中，务必注意做到混凝土抗滑桩基层必须穿过滑动层，一般以80cm～100cm为宜。支挡措施施工工艺简单实用，经济安全，总干渠及北干渠的多处浅层滑坡经该措施处理后，渠道经多年运行都非常安全、稳定。

4.4 暗涵、暗渠法

当渠道地质条件差，山坡陡峭，岸坡难于稳定而出现滑坡时，从外面治理难度大，应尽量避开滑坡体或转入地下。可考虑将原有明渠改为暗涵形式较为安全，同时可减少工程量。如东风渠灌区的牧马山干渠15km处等暗涵，经多年运行，仍然稳定安全；同时，东风渠灌区暗涵材料主要为条石和混凝土，可采用砌筑和现浇方式进行，工程造价低、施工方便。当渠道穿过覆盖很厚的土质层，岸坡难以稳定而出现严重滑坡时，考虑将原明渠段改为暗渠的形式更加安全可靠，同时减少工程量。灌区内的大滑坡渠段大多采用将明渠改为暗渠的方式来治理滑坡，治理效果较好。

4.5 渡槽、改线法

对于船式滑坡，由于地形地质条件比较复杂，维护养护难度比较大，因此，一般采用建渡槽输水的方式。同时，灌区内部分填方段明渠，两岸渠堤均为人工填方筑成，渠道运行多年，渠堤出现不同程度变形，部分渠堤外坡出现较严重散浸，堤身变形严重，出现水平裂缝、路面外斜等病害。临近区域地层为第四系残坡积与人工填土层，渠底以下填土与老土层厚薄不均，含水率较高。限于地形条件，要维护渠道稳定十分困难，设计将该段明渠改建为渡槽。

对于灌区内分干渠、支渠上的小型工程，由于修建的历史原因，在选定渠线时没有相应的地质勘查工作或地勘工作深度不够，导致部分渠道修筑在滑坡体上，工程建成后存在极大的安全隐患。由于雨水的渗入或者地下水的影响，渠道会出现大的位移和沉陷，从而引起渠道不稳定。当采取上述多种处理措施很难奏效时，最后只有采取改线，以避开滑坡地段，确保工程运行安全。

4.6 加强日常巡查

为防止渠道浅层滑坡的形成和发生，应在日常维修养护管理中加强渠道的巡查力度，做到眼到、手到、耳到、脚到。特别应对重点填方渠段的外坡细心观察，检查坡面是否湿润，是否有渗水流出，外坡面是否有裂缝；对局部渗漏破坏和集中漏水，要查明原因，堵死通道；同时做好渠道防渗处理，对渠道裂缝应及时查明裂缝类型并进行处理。对不太深的表层裂缝可采用开挖回填方式进行处置，对较深裂缝则应进行灌浆加固。在渠道输供水的运行调度中，应做到严格按照操作规范进行，切勿长时间超负荷运行、频繁操作。

5 结语

东风渠作为成都平原腹地骨干供水工程，承担着成都市生活、工业及环境供水任务和水安全保障任务，在“一干”高质量发展中有着举足轻重的作用。灌区内渠道滑坡的治理是兴水利除水害的重中之重，并且对搞好工农业生产、人类生存、经济发展、社会进步有巨大的促进作用。在渠道滑坡处理过程中，首先应结合渠道实际情况进行实地勘查，认真分析渠道滑坡的原因，找出滑坡的成因，判断滑坡的稳定程度，因地制宜提出综合治理方案，寻求技术可行、经济合理、容易实施的处理方法和措施，从根本上整治滑坡。

在东风渠灌区改扩建工程施工实践中，对于渠道浅层滑坡的处理通常是多种处理方法和措施同时使用，多管齐下进行综合治理。特别是排水措施，无论何种滑坡都会使用，以消除水对滑坡体滑面的软化、加剧滑坡体发生的作用。大多数渠道滑坡的发生都是由水引起的，因此，作为水管单位管理人员，必须加强渠道的巡视检查和合理调度运行，特别是雨季的检查巡视，争取及早发现问题及时解决处理，确保工程长治久安，安全运行。