1、引江济汉工程,渠道膨胀土分类及工程处理,湖北省水利水电规划勘测设计院,2012年3月 河北邯郸,汇 报 目 录,工程地理位置示意图,1 引 言,引江济汉工程渠线中段属长江、汉江的二级阶地，堆积物为Q3老粘土，为膨胀土分布区。膨胀土问题是引江济汉工程的关键技术问题之一，正确地认识与评价工程区膨胀土的工程特性、制定切合实际的膨胀土的分类方法，从而指导工程施工，并根据不同膨胀潜势膨胀土在渠道的分布特征，确定相应的工程处理措施。随着施工开挖的进行，在地质素描的基础上，结合大量的试验资料及前期勘察阶段关于膨胀土的分类标准，进一步修正、完善膨胀土的分类方法。同时根据膨胀土的表观特征，制定一套野外快速判别方
2、法，以适应现场施工的需要。,2 渠道膨胀土分类,膨胀土分类包括依据试验指标对单个膨胀土样本进行膨胀潜势等级分类和依据多个膨胀土样本的膨胀性等级对土体进行膨胀潜势分类。对单个膨胀土样本进行膨胀潜势等级分类，首先选取分类指标。根据引江济汉工程大量的膨胀土试验指标及统计成果，在对各项指标进行综合分析后，选取自由膨胀率、塑性指数作为膨胀潜势判别的指标，其中自由膨胀率为主判指标，塑性指数为参考指标。如表1。,2.1 膨胀土的分类原则,2 渠道膨胀土分类,膨胀土的膨胀性在空间上分布具有不均一性，同一地段，同一层土体中由于土层结构、粘土矿物的含量、包含物的差异及裂隙发育不均等因素，土体的膨胀潜势等级都可能不
3、一样。鉴于此，从工程安全角度出发，结合南水北调中线河南段的试验成果，对膨胀土体膨胀潜势分类按照样本数的1/3来划分，亦即某一渠段中某一膨胀潜势等级的土的样本数超过该渠段中的总样本数的33%，即将该渠段膨胀土的膨胀潜势等级定为该等级，同时在判定时按膨胀土等级由强至弱优先定级。,2.1 膨胀土的分类原则,2 渠道膨胀土分类,表1 膨胀土的膨胀等级分类标准 Chart.1 Classification Standards of Expending Potential Trends of Expansion Soil,2 渠道膨胀土分类,2.2 膨胀土等级野外快速判别,2 渠道膨胀土分类,2.2 膨胀
4、土等级野外快速判别,2 渠道膨胀土分类,2.2.4 膨胀土等级快速判别,表2 膨胀土野外快速判别标准Chart.2 Fast Judging Standards of Expansion Soil in the Field,2 渠道膨胀土分类,2.3 渠段膨胀土等级的确定,根据渠道开挖揭露的实际情况，在地质素描和编录的基础上（素描时对各层土的膨胀性潜势判断结合表观特征和室内试验成果，按照“样本1/3”法则进行判断），提出如下的膨胀土等级确定原则：,2 渠道膨胀土分类,2 渠道膨胀土分类,2 渠道膨胀土分类,表3 渠道膨胀土等级划分表（开挖坡高大于8m） Chart.3 Division of
5、the Level of Expansion Soil on the Cannel (The Altitude of Digging Slop is More Than 8m),3 渠坡膨胀土垂直分带性,根据渠道施工开挖的情况来看，膨胀土具有明显的垂直分带性，每层土的膨胀性也不尽相同。在多数渠段，渠坡上弱、中膨胀土相间成层分布。总的看来，边坡土层结构主要分为三种（如图1）：,3 渠坡膨胀土垂直分带性,膨胀土的垂直分带性,3 渠坡膨胀土垂直分带性,图1 渠坡土层典型结构示意图 Fig.1 Schematic Diagram of Typical Structure of Soil Layer o
6、n the Cannel Slop,4 膨胀土渠坡的工程处理措施,鉴于膨胀土在渠道边坡分布特点（弱、中膨胀土相间分布），弱膨胀土中裂隙发育较弱或一般，且发育规模均较小，延伸长度一般小于3m；发育在中等膨胀土中规模较大的裂隙受弱膨胀土层的阻隔，在边坡上不具备贯通性，渠坡土层不存在沿裂隙面产生深层滑移的客观条件。因此，在工程处理中暂未考虑抗滑桩方案。经过对多种处理方案的论证，参照南水北调中线河南段的试验研究成果，本工程对判定为中等及弱偏中膨胀土的渠段进行工程处理，处理方式为换土回填；弱膨胀土渠段不进行工程处理。考虑工程区无非膨胀土料源，采用就地开挖的弱（中）膨胀土掺水泥改性后进行置换处理。弱膨胀土
7、料源掺水泥3%-5%,中等膨胀土料源掺水泥6%-8%。,4 膨胀土渠坡的工程处理措施,（1）对全挖方渠道：最高水位以下渠坡用水泥改性土换土2m；最高水位以上草皮护坡的部位为防止雨水等造成膨胀土经常性脱坡，用水泥改性土换土1.0m；为防止渠顶雨水渗入，排水沟以内渠顶以下换土1m。典型处理断面见图2。,图2 中等膨胀土全挖方段换填处理典型断面图 Fig.2 Typical Sectional Drawing of Replacement Treatment of Medium Expansion Soil in fully digging cannel,4.1 中等膨胀土渠段工程处理措施,4 膨胀
8、土渠坡的工程处理措施,（2）半挖半填渠道：对原地面以下渠坡全部置换，用水泥改性土换土2m。典型处理断面见图3。,图3 中等膨胀土半挖半填段换填处理典型断面图 Fig.3 Typical Sectional Drawing of Replacement Treatment of Medium Expansion Soil in Half Digging and half Replacement cannel,4 膨胀土渠坡的工程处理措施,渠坡用水泥改性土换土厚1m，为防止渠顶雨水渗入，排水沟以内渠顶以下换土1m。典型处理断面见图4。,图4 弱偏中膨胀土换填处理典型断面图 Fig.4 Typica
9、l Sectional Drawing of Replacement Treatment of Weak leaning Medium Expansion Soil,4.2 弱偏中膨胀土渠段工程处理措施,4 膨胀土渠坡的工程处理措施,在绝大多数渠段，渠坡膨胀土在垂向上分带明显，坡脚及渠道底部均分布中等膨胀土。据“厚度1/3法则”判定为弱膨胀土的渠段，是不进行工程处理的。坡脚及近坡脚渠底，为应力集中区，在施工期受大气影响强烈，特别是在目前的施工过程中，受施工方法、天气的影响，不能完全贯彻“快速施工、及早封闭、注重防水”的原则，部分基坑存在泡水现象，坡脚膨胀土有可能产生变形破坏，从而最终形成“浅层性、逐级牵引式”滑坡。,图5 局部换填处理示意图 Fig.5 Schematic Diagram of Partial Replacement Treatment,4.3 弱膨胀土渠段局部处理方案探讨,5 结 语,5 结 语,谢谢大家！,湖北省水利水电规划勘测设计院,
