摘要：指出大型渠道穿越不良和特殊地质地段，可能出现的质量问题以及对工程的安全施工和运行影响，简述施工中采取的处理措施及取得的效果。
关键词：地质问题；处理措施；研究；效果
abstract: it is pointed out that large channel passing through bad and special geological section, possible problems and on the safety of the project construction and operation effect in construction, the measures taken and achievements.
key words: geological problems; measures; study; effect
中图分类号：f407.1 文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）
南水北调中线一期工程总干渠全长1430km，其中有1／3的渠段要穿越不良和特殊地质地段。该地质地段易造成渠道及建筑物的失稳，对工程的安全施工和运行影响很大。因此在这类地段上建设工程十分困难。河南省水利一工程局各南水北调工程项目部根据水利部国务院南水北调办公室和南水北调中线干线工程建设管理局等部门的指导下，各项目部多次对不同的工程地质情况进行针对性的研究，反复推敲，在设计的基础上熟悉和了解地质条件。摸清不良和特殊地质地段的“古怪秉性”和工程区主要工程地质问题及处理措施，收到了良好的效果。对加快工程进度起到了显著的效果，确保了工程质量，取得较好效益。
一、工程区主要工程地质问题：河南省水利一局南水北调中线工程的各项目部大部分的地段要穿越不良和特殊地质地段。
1.所谓不良地段是指松散地层、软土地段等不利于渠道和渠系建筑物施工的不良地质环境，而且这种不良地段地质的变异条件是非常复杂的。
2.特殊地质地段是指膨胀地层，软弱黄土地层，含水未固结的地层及流砂溶洞断层等地层:由于设计文件所提供的地质资料及施工前所制定的施工方法和防范措施及对策不可能自始自终完全符合实际情况。因此，在施工过程中由于地层地质成因复杂，地质条件具有突变性，如在渠道开挖中遇到渠道边坡稳定性问题。如黏性土的地震液化问题，黄土湿陷性问题，基坑涌水问题，渠道沉降变形问题，冻胀等问题。所以除遵守一般的技术要求外还应采取针对性较强的处理措施。
二、针对不良地质和特殊地段施工的处理措施：
（1）一般计算：首先收集沿渠浅的的地形、地貌、工程地质、水文地质气象等资料分别进行研究分析，为施工提供可靠的物理力学指标。找出地基沉降计算的数据即 1）主固结沉降采用分层总合法计算
2）总沉降宜采用沉降系与主固结沉降计算
式中—总沉降
沉降系数ms为经验系数与地基条件荷载强度加荷速率等因素有关，其范围值为1.1~1.7，也可采用下面的经验公式计算
式中：—地基处理类型系数，用粉体搅拌桩处理时取0.85，一般预压时取0.9
h—渠道中心高度(m) r—填料重度()
v—填土速率修正系数，速率在0.02~0.07m/d之间时取0.025
y—地质因素修正系数，满足软土层不排水抗剪强度小于25kpa,软土层厚度大于5m,硬壳层厚度小于2.5m三个条件时y=0其它情况于取y=-0.1
3)总沉降还可以由瞬间沉降sd主固结沉降ss之和计算，即
4)任意时刻地基的沉降量，主固结随时间的变化过程，按下列计算： 或
2.稳定验算：
不良和特殊地基的稳定验算，一般采用瑞典圆弧滑动法中的固结有效应力法，改过总强度法，有条件时也可采用简化bishop法janbu普遍条分法验算时按施工期和营运期的荷载分别计算稳定安全系数。施工期的荷载只考虑渠堤自重营运期的荷载包括渠堤或建筑物自重及行事荷载等。
（1）渠堤稳定性与工后沉降的控制标准：
不良和特殊地质地段的地基处治的设计和沉降设计时的稳定安全系数如下表所示：
表 稳定安全系数
当需考虑地震力时，稳定安全系数减少0.1
（2）地基的加固措施：对不良和特殊地质地段经研究采取以下8种地基加固措施：
1）在该段设置透水性水平垫层厚度以0.50m为宜。对于缺少砂砾石的地区可以外养土工合成材料和沙砾垫层配合使用，以减少砂砾层的厚度。
2）对渠堤可采用粉煤灰或水泥掺拌良土，碾后加固。
3）渠堤加筋应采用强度高变形小的材料
4）排水固结：根据不良和特殊地质地段土层厚度与性质、渠段的高度（深度）的稳定性与工后沉降控制标准、施工工期等综合分析，确定采用竖向排水体按等边三角形布置设置沙井或深层单井进行竖向排水以降低地下水位。
5）采用挤密砂桩（粒料桩）振冲粒料桩适用于十字板抗剪强度大于15kpa的地基上沉差粒料桩适用于十字板抗剪强度大于10kpa的地基。挤密沙石桩的直径及设置间距应在确定沉降量计算后，相邻桩的距离不应大于4倍桩径。
6）采用加固土桩（cfg），采用深层拌合法加固不良和特殊地基的十字板抗剪强度不小于10kpa采用粉喷桩法加固地基时，深度不应超过15m。其所加固土桩的直径及设置深度距离应经稳定验算确定，还应满足工后沉降的要求。相邻桩的净距不应大于4倍桩径。
7）强夯：在饱和软土地中夹有许多粉砂或采用在夯坑中四填块石、碎石、卵石等粒料进行强夯换量时，可以采用强夯置换方法处理。强夯的有效加固深度d可按下式计算：
式中m—夯锤质量（t）h—夯锤落距 （m）
—修正系数与土质，地下水位，夯击能大小，夯锤底面积等因素有关其范围为0.34~0.80.根据现场试夯结果而定。
夯点的击数通过试验确定并满足以下条件：以夯坑压缩量最大，夯坑周围地区隆起最小为原则且最后两击或三击的平均夯沉量不大于50~100mm。夯点采用正方形或三角形布置（等边）间距以5~7m为宜。夯击遍数通过试验确定。
8）对膨胀土地段的处理措施
膨胀土它具有渗透性差、吸水膨胀、失水收缩、多裂缝等特性，这对水工建筑物的稳定将产生重大影响。因此需要从两方面进行研究后进行处理： 膨胀土的强度特性，其抗剪强度是由颗粒间相互移动和胶结作用而形成的摩擦阻力所控制。但由于膨胀土粘粒含量高，多含亲水性的蒙脱石类矿物成分，颗粒结构复杂以及膨胀土与水亲相互作用和胶结物质的存在形成了复杂的物理化学现象膨胀土的变化特征，其主要表现为吸水膨胀软化，失水干裂即产生强烈的胀缩变形。
研究后的对策是：采用分部分项工程施工方法，逐项采取相应的技术措施进行施工。
二、按以上所研究出的问题和各项处理措施，在施工中针对性的进行实施，收到良好的效果。经过各项目的质量检测检查，施工区内所有的土壤非液化，渠道边坡稳定，建筑物基础牢固，渠基沉降符合设计要求，消除了黄土的湿陷变形，基坑涌水明显减少，各项工程质量达到优良的标准。
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