四川地区引调水线路主要工程地质问题及完善策略探讨--中国期刊网

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四川地区引调水线路主要工程地质问题及完善策略探讨

发表时间：2021/5/25 来源：《基层建设》2021年第2期作者：吴晓鹏杨鹏

[导读] 摘要：四川地区地形复杂，地质现象多样，其中涉及到许多不利于工程建设的不良地质现象。

        四川省水利水电勘测设计研究院有限公司四川成都 610000
        摘要：四川地区地形复杂，地质现象多样，其中涉及到许多不利于工程建设的不良地质现象。建设工程存在较高的难度，尤其是稳定性、安全性方面的风险相对较高。四川地区因地域广阔，水资源分配不均，也是规划引调水工程的重要地区。对此，为了进一步提高综合勘察设计施工水平，本文简要分析四川地区引调水线路主要工程地质问题及完善策略，希望可以为相关工作者提供帮助。
        关键词：四川地区；引调水线路；地质问题；完善策略
        0、引言
        四川地区广泛分布着紫红、棕红、褐红色的陆相碎屑岩层，也就是常说的“红层”。红层地区岩石有遇水软化、崩解以及涨缩特性，所以在红层地区进行项目建设时需要高度重视地基状况。伴随着四川地区的工农业经济持续发展，引调水工程的建设重要性以及线路建设数量不断增加。因为我国目前并没有一个完善的地区引调水线路工程地质的勘查规范，所以在勘查工作中往往存在无章、无序的表现，导致勘查质量难以保障，同时还存在比较高的施工风险问题。对此，探讨四川地区引调水线路主要工程地质问题及完善策略具备显著实践性价值。
        1、渠道问题
        目前来看，四川地区引调水线路主要工程的地质问题主要集中在下面几点：1、渠道渗漏问题。在许多实践工作中证明，即使不存在砂卵石等强透水层的红层渠道，渗漏量也是比较高的，在四川部分地区，红层当中的渠道经常出现未达到目的地而渗漏完的现象。虽然部分主要渠道已经应用了防渗措施，但是渗漏的损失仍然可以达到引量的40%。红层渠道渗漏不仅会导致工程效益下降，同时还会形成非常严重的渠道不均匀沉降，渠水借助隐患潜流等问题导致各种不良地质问题的发生[1]；2、不均匀沉降问题。引调水线路主要工程中的渠道因地基通过区域岩土性质多变且复杂，易产生不均匀沉降。尤其是在渠系通水之后，因渠系渗水会出现导致红层岩石改变原来的含水状态，从而引发涨缩、崩解等问题。其主要表现在于地表下沉、渠堤裂缝以及边坡塌陷。以某工程为例，该工程渠系通过红层岩石，因渠道地基为粉砂质泥岩，在通水后，初期渠底的平均下沉在0.8m左右，最大下沉降达到1.8米。同时渠道两侧的土体呈现出坐落式的阶梯状下沉。3、稳定性问题。在倾斜陡坡地段建设渠道时，因渠道漏水，可能会出现渠底、外渠堤的稳定性问题。主要表现为渠基的滑移、渠堤的决口。这些问题主要是因为渗水导致地基岩土体发生物理力学性质的改变，引起地基的不均匀沉降。决口的方式比较常见的涉及到局部的沉降量过高、渠水沿着裂缝渗漏、两侧塌陷。4、高边坡稳定性。在引调水线路主要工程中边坡不稳定属于最为常见的问题，尤其是在地震、暴雨等因素的影响下，可能会导致滑坡、泥石流等地质灾害的发生。边坡失稳，从而形成规模性的岩土体坍塌，导致渠道被掩盖，从而影响正常的通水。地质灾害规模较大时，还会导致整个渠道线路被破坏。5地下水影响问题。渠道多傍山，或位于冲沟内，汛期降水丰富，地下水水位上升，将对渠道衬砌形成浮托作用，因抗浮设计不足或被忽略，可造成渠道衬砌开裂，造成渠道破坏，从而影响线路的正常通水。
        在工程处理期间，对于红层渠道的严重渗漏、不均匀沉降等问题需要提高重视并谨慎对待：1、不均匀沉降处理。一般需要在施工前期对周围的环境进行地质测绘和工程地质的勘察。特别是渠道通过冲沟段或丘间洼地时存在软黏土时。该类地基土一般天然含水量较高、干密度较低，具中等～高塑性、中等压缩性、弱膨胀性、微透水性，渠道地基置于软黏土上容易引发不均匀沉降，要合理安排施工工序、严格依照勘察设计方案进行施工、必要时还要补充勘察，依据实际情况，合理确定基础形式，减小不均匀沉降。2、洞穴隐患处理。基于四川地区的引调水线路主要工程经验，渠道和周边的浅蚀洞穴、崖洞等重要隐患必须采取回填方式处理。3、渠基地表和地下水处理。渠道周边的泉水露头和渠道的安全稳定性应当保持密切关联性，按照泉水出露的具体情况应用导流、反滤排水、分层排水以及明沟排水等多种途径进行处理。
        2、隧洞稳定问题
        隧洞属于水利工程与其他工程经常会涉及到的建筑形式，在引调水线路主要工程建设中也会涉及到隧洞地质问题。以隧洞绕避的方式处理，可以有效减少深挖高填问题，可以规避高边坡问题，可以有效缩短线路并实现对管理维护的便捷性支持，具备较好的隐蔽条件以及抗震性能，施工方便快捷属于一种经济且安全的施工方式[3]。
        在四川地区隧洞的变形和稳定很大程度取决于红层本身的强度及其嵌固效应的发挥，和岩性、含水量、结构与构造、施工方式、支护形式之间有着密切关联性。从岩性的角度来看，部分地层岩体具有膨胀性，特别是粉砂质泥岩在围岩湿度条件、含水率变化时，易产生涨缩现象，局部膨胀变形和破坏，一般发生在顶拱边墙膨胀开裂，隧洞稳定性较差，可能导致严重的经济损失，甚至人员伤亡。在膨胀岩洞段施工中应及时封闭、衬砌成洞，尽可能避免围岩干、湿条件变化，特别是顶拱空腔应回填密实，顶拱和边墙加强衬砌配筋，底板采取反压衬砌等措施来抑制围岩的膨胀变形和破坏。

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        随着隧洞开挖后应力调整，对于深埋隧洞，特别围岩为软质岩的粉砂质泥岩时，隧洞围岩有产生轻微塑性变形的可能。在隧洞开挖过程中，洞壁岩体发生剥离，位移显著，甚至产生大位移，持续时间长，底板发生卸荷回弹，出现显著隆起或剥离，隧洞不易成形或不易成洞；对于这些问题要采取及时进行仰拱封闭的方法,可以有效地阻止围岩塑性变形的大幅度增长;如果采用开敞式TBM施工隧洞的断面尺寸设计,应预留允许的收敛变形量;如果采用开敞式TBM施工,应适当配备超前加固,初期支护的辅助设施,保证施工安全,顺利地进行。
        对于红层隧洞，底板存在软岩地基问题。软质岩之粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，遇水干湿循环易风化、崩解。软岩类隧洞开挖完成后，底板如果缺乏保护，岩体表面将干湿循环剧烈，加之机械碾压，造成底板持续剥层破碎，最终引起大范围建基面下探。施工期间应对此重视，采取预留保护层或其他适宜工程措施，保证地基完整，避免超挖，同时应做好隧洞排水，宜采用管道排水，确保隧洞底板不受排水浸润。
        四川地区地表沟壑发育，地表水系分布广泛，红层地区隧洞大部地段穿行于砂岩与泥岩交替地层之中，隧洞浅埋段地表多为水田，与地表水力联系密切，浅埋硐室开挖后，地表水通过岩体中节理、裂隙下渗，可能会造成硐室渗水问题；岩层以中倾角、缓倾角为主，岩体中陡倾角构造裂隙为地下水的主要运移通道，砂岩属工程区内的赋水岩组，泥岩属区内隔水岩组，因此在岩性交替部位，地下水富集，极有可能出现硐室渗水现象，这些渗水将对开挖后的粉砂质泥岩产生不利影响（如软化、崩解等），从而影响隧洞围岩稳定性。施工过程中可通过合适的排水措施，减低外水压力强度，保证底板和侧墙的抗浮稳定，并对开挖洞段及时封闭和衬砌等措施来减少地表水和地下水对隧洞的影响。
        3、边坡问题
        边坡稳定性问题属于引调水线路工程中比较普遍的地质问题。坡比、坡高以及坡形之间的关系密切，并在一定条件之下应当保持相适应从而维持稳定，但是在具体施工中坡高与坡比属于矛盾最为明显的表现。在坡型方面，往往也无法保障边坡的长期稳定性，低边坡一般是直线型方式为主，中高红层边坡一般应用阶梯型，部分边坡比较高，在边坡上可以采用相应位置设置马道，从而促使排水、养护以及施工效果得到保障。从灌溉工程角度来看，以人工边坡单级的坡比应当控制在0.5左右，而坡高一般在15到25米左右，平台的宽度为4到6米，这一种边坡的稳定性相对比较好。在滑坡体的边坡施工项目中，坡高不能超过25米，单级的坡比应当控制在0.33以内，小平台的宽度应当控制在2米以内。
        在边坡稳定分析方面，影响强度指标可靠性的因素比较多，首先是试验仪器的影响。直剪仪的试验精度虽然不比三轴仪试验，但是因为操作简单再加上强度值的结果偏值比较小，所以可以更好的应用[4]。在土样的代表性方面，可以假定土壤属于均质的，但是土体一般是多层结构，所以需要做好分层取样并对反常值进行剔除，基于层厚和滑弧的长度以加权方式进行平均计算，土体的容重应当基于层厚以加权方式进行计算。在土壤含水量方面，其与土体强度有着直接关系，土壤含水量提升的同时抗剪强度会随之下降，此时凝聚力会明显降低。在某工程中，野外取样一般在地表1.5米位置，含水量为19%，但是坡体内部的含水量却为22%，导致最终边坡稳定性下降。在土壤峰值问题方面，试验所获得的结果一般为峰值强度，坡体的滑动面上的抗剪强度一般是低于这一强度指标的，所以在计算期间不能单纯应用峰值强度，需要基于引调水线路主要工程的边坡设计规范进行适当的折减。另外，在稳定性计算方面，可以将滑动面考虑为圆弧，应用简化Bishop方式计算，安全系数应当满足引调水线路主要工程相关规范，确保单级的坡高、坡比以及坡形之间的对应性，提高边坡防护效果[5]。对于部分工程需要进行防护时，可以应用排水与护坡两种方式进行，其中排水最为重要，排水主要是应用天沟、侧沟以及平台排水沟等方式施工，提高综合施工效益。
        4、结语
        综上所述，随着近些年引调水工程建设数量的持续增加，关于工程建设的质量研究也在不断的深入。在今后需要进一步明确四川地区引调水线路工程的主要质量问题以及常见的地质问题，基于地质问题采取有效的干预措施提高岩土体的稳定性，尤其是做好渠道与隧洞问题等方面的控制，从而提高整体建设效益。
        【参考文献】
        [1]余胜利.陕北黄土地区引调水线路第四系工程地质问题及对策[J].陕西水利，2019，000(003):137-138.
        [2]卢小波.引哈济党工程调水线路比选及经济性对比分析[J].水利发展研究，2019，v.19;No.221(11):49-53+56.
        [3]田峰，王伟，吴华兵.旧渠扩改建型引调水工程存在问题与对策建议[J].河北水利，2019，14(8):40-40.
        [4]姜玉成.黄土地区引调水线路工程地质勘察方法综述[J].建材与装饰旬刊,2013(9):228-229.
        [5]佚名.水利部关于批准发布水利行业标准的公告(引调水线路工程地质勘察规范)中华人民共和国水利部公告(2014年第20号)[J].水利技术监督,2014(4):20-20.