衡南县水利水电规划设计院 421100
摘要：二十世纪八十年代中期全国渠道防渗科技协调组，把全部精力用在灌溉技术的创新和渠道防渗材料的研究和应用工作中，随着我国社会经济的发展，国家投入大量的资金对大中型灌区渠道进行了防渗衬砌，基本上解决了渠道防渗问题。但是近二十年来，一旦遇到台风和暴雨山洪，渠道就会出现边坡滑坡，进而引起山体滑坡地质灾害，给国家和人民生命财产造成极大威胁，本文主要对山丘区渠道滑坡原因进行探讨，论证在渠道维修改造建设中导流导渗的重要性。
关键词：山丘区渠道维修改造，导流导渗的重要性
引言：衡南县大中型灌区的渠道大多沿山坡丘陵的等高线延伸，渠线长，途经的地形地质情况复杂，石渠裂隙发育，土渠土质较差，加之渠道绕山过谷填方夯实不实，渠道渗漏严重，过去灌区工程建设的重点都放在渠道防渗工作上，经过多年的努力，渠道防渗在很大程度上得到了控制，但渠道工程中存在的隐患仍未得到根除，多年来渠道遇到台风或暴雨山洪后，内外边坡出现滑坡，甚至引起山体滑坡等地质灾害，不得不引起人们思考导流导渗在渠道维修改造建设中的重要性。
一、衡南县大中型灌区工程概况
衡南县位于东经11206，至11308，，北纬26032，至26058，之间。南北长44.5km，东西宽103.3km。属于衡邵盆地一部分，境内地形较为复杂，山、丘、岗、平俱全，但以丘陵为主。气候属中亚热带季风湿润气候区，年平均温度17.80C，年日照时数为1695.2h，多年平均降雨量1310mm。
衡南县是一个农业大县，也是全国产粮百强县之一。全县现有大中型灌区工程7个，设计灌溉面积65.8万亩，灌区干渠总长达813.8km，其中:大型灌区工程1个即欧阳海东西支干渠灌区工程,设计灌溉面积22.8万亩，东西支干渠总长138km；中型灌区工程6个,3个中型水库灌区工程,3个中型电灌站灌区工程,6个设计灌溉面积43万亩,6个中型灌区干渠总长675.38km。
二、水利枢纽工程中“堵”和“排”的启示
土石坝大坝枢纽工程“堵”和“排”的处理方法，采取的是上堵下排，即在上游坝坡做防渗胸墙或斜墙防渗，在下游坝坡做倒滤体排水，减少渗水渗透压力形成渗透破坏，从而保证大坝的安全。在渠道工程建设过程中，不论是填方渠道，还是挖方渠道，同样要处理好“堵”和“排”的问题，只有这样才能避免渠道工程建设的失误。
三、从二例渠道抡险工程分析导流导渗在渠道维修改造建设中的重要性。
1、欧阳海灌区右总干渠3+400桩段滑坡原因是导渗不畅引起的
欧阳海灌区右总干渠长67.4公里,渠首设计过流量36.2m3/s，设计渠底宽4.6-6m，设计过水深3.4m。灌区右总干渠建于上世纪七十年代初期，受当时建设条件的限制和“多快好省”精神的影响，该段渠道为半挖半填渠道。据当时的大坝管理所职工反映，该段渠首上下游附近在1979年和1988年先后出现过二次险情。
1999年6月29日欧阳海灌区右总干渠3+500桩段左堤即外堤，山洪引起滑坡60m，险情发生后，衡阳市防汛办公室和欧阳海水库管理局迅速制订抡险方案，衡阳市政府领导决定由衡南县县政府组织抡险队伍进行抡险。
该段渠道外堤采用石灰砂浆浆砌挡土墙结构，挡土墙迎水面边坡1：0.4，墙高6.5-7m；右侧靠山边坡坡比1:1.5，并有锚杆支护；渠道内外边坡和底板三面采用钢筋砼防渗衬砌，挡土墙顶面高出钢筋砼边坡衬砌约1-1.2m，钢筋砼衬砌结构顶部略高于渠道正常水位。
3+400桩段险情发生当天，附近降了一场短时暴雨，从水毁痕迹观察，挡土墙基础土层冲出多处大洞，挡土墙失脚前倾，严重部位已倒塌，该段外坡地形险要，外坡临空面下30m有一条公路，公路被冲毁，原钢筋砼衬砌结构破坏不是很严重，发生局部断裂，外坡钢筋砼防渗板约30%面积出现裂缝。
挡土墙基础滑坡原因分析：挡土墙基础砌在坡积层上，挡土墙由石灰砂浆砌筑，砂浆质量标准不高，砌体中有许多松散堆砌体。从钢筋砼衬砌结构以下的地质构造看，地质结构是比较破碎的山岩，原渠底是开挖山岩时的细碴和坡积土。暴雨引起山洪，渠道水位高于正常水位运行时，水从钢筋砼衬砌结构顶部慢慢渗入浆砌挡土墙防渗薄弱部位，部分渗水沿钢筋砼衬砌结构底面渗入山坡岩石节理发育部位，渗水沿山坡岩体裂隙慢慢渗入挡土墙地基。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆挡土墙地基在水的渗透作用下，地基中的细颗粒被渗流带走，挡土墙地基受水浸袭逐渐软化，地基承载力下降，进而产生沉陷，由于挡土墙产生沉陷，导致钢筋砼与挡土墙的结合部产生裂缝并逐渐扩大，从没失事的渠段可以明显的发现这种现象，随着暴雨时间的延长，渗流量逐渐加大，渗透速度逐渐加快，挡土墙地基土被大量带走，出现严重流土和管涌现象，最终导致挡土墙失去平衡，产生断裂倒塌，使工程出现严重的险情。从衬砌后的渠道失事全过程分析，钢筋砼防渗衬砌解决了渠道的防渗问题，但是对挡土墙地基存在的渗流，挡土墙砌筑只采取了传统的排水孔排水措施，基础没有采取切实可行的导渗措施，这是工程失事的主要原因。
由于是抡险工程，当时的处理方案，在原地清基，外堤采用M10水泥砂砌挡土墙，挡土墙壁迎水面采用原坡比，外堤内坡与钢筋砼衬砌结构中的缝隙采用块石砼回填，抡险完成后，试水运行，发现抡险段外坡仍有少量渗水流出，安排原大坝管理所职工，采用水下环氧树脂胶泥堵裂缝漏水，外坡渗水才渐渐减少。
2、欧阳海灌区西支干渠4-100桩段渠道导流导渗措施失效产生山体滑坡
西支干渠经过衡南县段长32km,渠首设计过流量11m3/s，设计渠底宽3-3.5m，设计过水深2-2.3m。
西支干渠七、八十年代，为了防止渠道渗漏，从上往下，对部分渠道进行了防渗衬砌，在同一段渠道中，不论填方渠道还是挖方渠道都采用相同的衬砌结构和衬砌材料，实践证明对于填方渠道，渗水以向外渗漏为主，因此进行防渗衬砌，从防渗的角度考虑是非常必要的，从安全运行的角度考虑也是行之有效的。但是对于挖方渠道采取和填方渠道相同的衬砌结构，忽略了渗水沿挖方渠道边坡向渠内渗流的特点，忽略了渗流对衬砌结构的破坏。也就是说挖方渠道与填方渠道采用相同的衬砌构造是不可取的。对于没有衬砌的挖方渠道同样有产生滑坡的现象，未衬砌挖方渠道从运行安全的角度考虑，要减少边坡的滑坡同样存在边坡的导流导渗问题，边坡导渗与挖方渠道的断面设计构造有密切关系，过去挖方渠道边坡主要设置排水沟排水，对排除大面积的汇水是非常必要的，但是对挖方渠道边坡平台排水沟导流措施处理不当或排水不畅，都可能造成山水渗入山体或渠道边坡，引起渠道先滑坡，进而引起山体滑坡。
西支干渠4+100桩段为挖方渠道，在相距不到200m的地方，1997年至1998年二次出现山体滑坡。该渠段座落在耒阳市地段，但二次衡阳市防汛办公室都安排衡南县政府组织人力、物力进行抡险。在处理工程滑坡过程中通过分析发现：在灾害性雨季过长或大暴雨爆发时，挖方渠道二边边坡高度并不高（约5-8m），边坡坡比1：2，并设有二级平台，渠道边坡和底板三面均采用砼衬砌，衬砌厚度10cm。西支干渠已衬砌的挖方渠道，土质绝大部是中塑性黄色或红色粘土，渗透系数K在10-5～10-6厘米/秒之间。两侧山体边坡采取了围山沟排水，但平台（马道）排水存在薄弱环节，排水坡降较缓或淤塞严重。渠道运行多年后，边坡都不可避免存在水的渗透作用，开始水流只渗透到边坡土体的表层，渗透深度一般在1.0～2.0米之间，水渗入坡面土体后，如果没有砼衬砌或浆砌石护坡的阻拦，它就会直接渗入渠内，但是，由于衬砌结构对渗透水流的阻碍，改变了渗水的渗透途径，这有三个阶段：第一阶段是渗透开始渗透压力少，渗水逐渐积聚在衬砌结构背后，第二阶段是渗透压力加大，渗水从衬砌结构背面溢出；第三阶段是渗透压力达到极限值，渗水向下渗入土体深层；渠道平时运行是以第一阶段情形为主，但遇上山洪或台风形成的暴雨，衬砌结构背后渗水逐渐积聚，使边坡衬砌结构顶部以下表层土体逐渐浸水饱和，形成饱合土体，边坡土体抗剪作用逐渐减弱，这样以来边坡土体对衬砌结构产生主动土压力，首先渠道边坡沿纵向产生呈抛物状的滑裂面，导致衬砌结构破坏。随着暴雨或山洪时间的延长，渗流沿着土体产生的滑裂面向深层渗透，使深层土体逐渐失去抗剪作用，进而破坏整个衬砌结构，先产生渠道内坡边坡滑坡，进而引起山体滑坡，造成渠渠失事不能运行。
抡险方案：由于滑坡土体不能及时清除外运，另一方面如坡脚土体清除，会造成山体进一步下滑，仍不能保证渠道正常运行。设计处险方案：采用框架加墙板结构，即沿渠道纵向每隔4m设一道封闭的钢筋砼框架，框架宽4m，框架顶高与渠顶同高，清基深入滑坡底面0.5m，框架顶梁、底梁、侧墙柱截面尺寸为0.4×0.4m，然后在框架两侧沿渠道纵向布二道钢筋砼墙，墙厚0.35m,两侧墙背做滤水体后回填开挖的砼碎碴，夯实山体边坡土体，全面维修加固平台排水沟及围山边坡排水沟。
总之：一般工程处理渗透破坏的基本方法：一是降低渗流的水力坡降，采取防渗等阻、滞渗措施；二是增加渗流出逸处土体抵抗渗透变形的能力，在渗流出逸处设置倒滤体或减压井，使渗流得以畅通无阻，避免对结构的破坏。对于灌区渠系工程前一种措施适应于填方渠道的防渗；后一种措施适用挖方渠道的导渗措施。对于渠系工程具体采取何种构造才能解决防渗与导渗问题，这是个比较复杂的问题，牵涉到资金投入、衬砌结构安全等问题，理论与现实存在很大的差距，但不论怎样，在设计渠系工程衬砌构造时，在渠道维修改造建设过程中，要把防渗、导流、导渗渗有机地结合起来，必须认识到导流导渗的重要性。
参考文献：
[1]茆智：渠道防渗论文选编[1984]全国渠道防渗科技协调组
[2]陈有铭：《衡阳市防汛抗旱工作手册》[2008]衡阳市水利局主编
[3]《衡南农业区划报告集》[1982]
论文作者:唐云良,尹湘玲
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/12
标签：渠道论文; 挡土墙论文; 挖方论文; 灌区论文; 干渠论文; 防渗论文; 衡南县论文; 《防护工程》2019年9期论文;