■何国华

（邯郸市跃峰渠管理处 河北邯郸 056200）

飞跃渡槽变形破坏原因分析

■何国华

（邯郸市跃峰渠管理处 河北邯郸 056200）

飞跃渡槽自1991年开始出现变形破坏，造成渡槽常年渗漏。虽经槽身防渗处理，仍不能根本解决。根据周围地质露头区域、部分地质资料和沉降观测分析，认为该渡槽发生变形破坏的主要原因在于渡槽拱脚基础下地基的不均匀变形引起的。建议系统规范渡槽沉降的观测，查明拱脚地基岩层结构构造及其工程性能，有针对性的进行渡槽地基基础加固的方案设计。

渡槽变形破坏分析

飞跃渡槽是跃峰灌区位于河北涉县境内的控制性工程，1977年建成通水。渡槽全长154米，宽7.8米，近东西走向。至2012年5月，渡槽出口相对槽台下沉12cm。

管理单位曾自1978年7月开始不定期进行沉降观测，由观测结果发现自1991年开始出现渡槽出口处左侧加速下沉，右侧加速上升，进口处则相对稳定的扭曲变形。2001年曾采用高分子弹性水泥进行防渗处理，近年伸缩缝再次出现不同程度损坏，尤其渡槽出口处严重破损，已出现5m2左右的空鼓。2010年下游临近的导流渠亦出现贯通裂缝，造成常年漏水，冬季甚至形成冰挂。

1 底层岩性及地质构造

飞跃渡槽建于上世纪70年代末，地质资料不完整，根据周边地质出露区域和部分地质资料观察分析得知：渡槽基础坐落于寒武系，两头地基岩性不一致。进口段主要是页岩、砂质泥岩、黄色泥质粉砂岩等，呈薄层状，层理清晰，裂隙发育中等。出口段沿基础开挖3米左右，发现其坐落于砂质泥岩、薄层状泥灰岩之上，厚度3~8mm之间，底层节理发育，底层产状为倾向44度，倾角5度。从地质构造条件分析，区域性主干断裂为北西走向的断裂，位于渡槽东北约1500米处。上游隧洞中存在4条断层，下游20米处机房开挖面上发现断层组，宽6.3米，最大一条断层走向北西，倾向北东，倾角65度，断距3~4米，断层中间夹有褐色泥岩，在断层上盘有地层牵引现象，风化严重。渡槽中间有较大冲沟，走向北偏东，从两侧岩性产状及同标高地层对比，认为该冲沟内存在断层。

2 渡槽的结构构造和受力特性

该渡槽为空腹式圬工拱形结构，主拱圈采用矩形实体截面的板拱形式，主拱圈起拱线标高269.33米至278.16米为现浇C15混凝土其余部分主拱及腹拱均为浆砌料石。渡槽总长151.9米，主拱净跨99米，净矢高19.8米，矢跨比为1/5，

渡槽拱圈为3次超静定无铰拱。无铰拱的优势在于内力分布较均匀，且结构整体刚度大。另一方面，无铰拱因超静定原因，本身变形受到限制，因此，无铰拱通常对地基条件要求较高，一般均希望建在高强度且变形均匀的地基上。

由于当时技术条件限制，飞跃渡槽恰恰位于不均匀沉降基础上，施工时采用土胎支模（现场仍有部分土胎残余），施工时间跨度较大。拆除支护后，材料受压变形及温度变化引起拱圈的热胀冷缩（大气温度高于施工合拢时温度引起拱体膨胀，大气温度低于施工合拢时温度引起拱体收缩）等原因，使用期内随着时间延续拱圈也会产生附加内力，即使外荷载不变，拱圈内力也会不断发生变化，对地基基础带来不利影响，而地基基础的变化又会反作用于拱圈，使拱圈受力不利。

3 渡槽破损情况

（1）槽体伸缩缝均有不同程度开裂，经沥青砂浆及弹性高分子水泥修补后再次出现贯通裂缝，宽1~2mm左右。

（2）渡槽出口处侧墙伸缩缝两侧发生差异沉降，左侧下降，右侧相对上升，右侧墙体因受左侧墙体牵拉发生灰缝开裂，缝宽30~ 40mm左右，沿裂缝常年漏水。

（3）渡槽下游电站导流渠墙多处沿机房基础贯通开裂，且有横贯缝存在，缝宽3~5mm。经墙外护基处理仍未好转。

（4）渡槽下游起第四小拱拱顶出现垂直渡槽轴线方向的拉裂缝，致使原浆砌石灰缝脱落。

（5）渡槽进口端左侧，上游起第四小拱拱顶侧墙浆砌石被拉裂，裂缝宽度1~3mm，上宽下窄，至拱圈处逐渐消失。

4 渡槽病因分析

根据沉降观测资料及现场调查结果分析，主拱拱脚基础可能坐落于软硬不一的岩层上。经现场测量，渡槽走向为北东83度，岩层倾向北东44度（走向北东134度），倾角5~8度，即岩层走向与渡槽轴线呈角51度，与拱脚基础长轴呈角141度。

由于渡槽拱脚基础岩层倾斜，且坐落于岩性不同的岩层之上，右侧岩石硬度较高，承载力较强，左侧岩石硬度较低，承载力较弱。开始加载时，软岩层和硬岩层其强度和变形均能基本适应上部结构荷载作用。工程建成通水后短期内基础未发生明显的沉降和不均匀沉降，各观测点的沉降值和沉降差均很小。随着时间的推移，基础周围环境因素的影响逐渐明显，使左侧本来硬度较低的岩石强度继续恶化，岩石强度接近或小于基底压力，开始逐步下沉。同时，当时硬度较高的右侧岩石亦因风化而强度有所降低，但其承载力仍远高于基底压力，不会发生沉降。在左侧下沉的同时，在软硬结合部位硬岩石的支撑作用下，右侧开始逐渐上升。

随着时间的积累，槽身上口的钢筋砼拉结梁也出现了风化变形，拉结作用降低，槽身的整体性降低。加上渡槽渗漏造成基础长期浸水，外界环境因素的影响进一步加剧，两侧沉降差迅速拉大。至近年，因基础左侧下沉，右侧不断上升，基底中间支撑部分的面积逐步减少，接触压力迅速升高，以至于接近或超过该部分岩石的抗压强度，导致基底部分硬岩石的压裂变形和破坏，造成原来升高的右侧暂时下降，原下降的左侧暂时有上升的趋势。

对于两端槽台的沉降，主要与其基础埋深浅，未挖除风化基岩，地基受环境影响较大所致。因其对渡槽整体安全起次要作用，可再留作进一步观察。

5 结论和建议

根据渡槽设计和沉降观测资料分析，认为该渡槽发生变形破坏的主要原因在于渡槽拱脚基础下地基的不均匀变形引起的。

建议渡槽运行管理时，严格控制外部荷载，适当降低运行水位，改善渡槽基础受力条件。防渗处理时，应先将混凝土表面碳化部分清除，采用耐冷热冲击强度高，断裂伸长率大且与混凝土粘结力强的防水材料，减少渗漏，以期改善渡槽基础的外部不利影响。

同时系统规范渡槽沉降的观测，查明拱脚地基岩层结构构造及其工程性能，彻底查明病因后，进行渡槽地基基础加固的方案设计。

[1]马文英，张继红，渠道和渠系建筑物 北京：中国水利水电出版社 2011.3.

[2]陈德亮，水工建筑物，北京：中国水利水电出版社2008.

P54[文献码]B

1000-405X（2015）-10-377-1