汾河三壩灌區(qū)西干渠防護(hù)工程設(shè)計(jì)

師建華

（山西省汾河中下游水務(wù)管理局，山西 太原 030002）

1 工程建設(shè)必要性

汾河三壩灌區(qū)灌溉輸水西干渠位于三壩總干分水閘下游，全長(zhǎng)5 100 m，從分水閘到鐵牛灣，擔(dān)負(fù)著西九支、西十支兩條支渠及干開(kāi)口的1.2萬(wàn)hm2農(nóng)田的灌溉任務(wù)。該干渠修建于20世紀(jì)60年代，土質(zhì)為砂壤土，流速0.7 m/s，縱坡1/2 500。渠道斷面為梯形，底寬 6 m，標(biāo)高 2.5 m，設(shè)計(jì)水深 2 m，內(nèi)坡 1∶1.4～1∶1.5，渠埝寬度 5～6 m，兩邊相同，外坡 1∶1。

西干渠設(shè)計(jì)流量10.5 m3/s，為土質(zhì)渠道。除夏季外，其余3個(gè)季節(jié)都需用水，用水時(shí)間長(zhǎng)且用水量較大，造成左渠埝1/3局部淘刷，隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)決口，不能輸水。由于兩條渠埝是鄉(xiāng)村交通要道，灌區(qū)群眾曾整修培厚，但放水后又被沖走，成為險(xiǎn)工地段。為使灌溉渠道平直，適應(yīng)現(xiàn)代化管理要求，擬對(duì)西干渠防護(hù)工程立項(xiàng)，采用干砌石墊底、預(yù)制混凝土塊的方法進(jìn)行防護(hù)。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 斷面設(shè)計(jì)

根據(jù)水力學(xué)計(jì)算，結(jié)合原總干土渠設(shè)計(jì)斷面，混凝土預(yù)制塊為40 cm×60 cm×12 cm，片石墊層厚度20～30 cm，鋪底為0.1 m厚的現(xiàn)澆C20混凝土（設(shè)計(jì)伸縮縫），與水接觸面為混凝土，摩阻系數(shù)小，渠底不易淤積，基礎(chǔ)為0.5 m×0.5 m干砌片石。

2.2 排水設(shè)計(jì)

為防止混凝土凍脹破壞，裂縫損殘，結(jié)合已有工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用堆砂石排水孔，在渠坡底部0.3 m處，每隔15～20 m安裝1根直徑4 cm、長(zhǎng)0.9 m的塑料硬管，在中間打2排小孔，然后用砂石、小亂石、粗砂、中砂、細(xì)砂、原土按由粗到細(xì)的順序堆放，尺寸為塑料管外用0.4 m，隨坡度向上1.5 m，呈堆放形態(tài)0.3 m×0.2 m，以利于上部滲水，渠道內(nèi)無(wú)水時(shí)，渠道邊坡水分順利排出，不會(huì)成凍脹破壞，以確保防護(hù)工程的使用壽命。

2.3 伸縮縫設(shè)計(jì)

為防止因不均勻沉陷和伸縮而產(chǎn)生裂縫，避免由底部壓力引起裂縫，中間留一條2 cm的中縫，呈2×3塊形，然后用瀝青砂漿填滿，以適應(yīng)各種外力破壞。邊坡每隔20～25 m設(shè)一道2 cm的沉陷縫，縫內(nèi)用瀝青沙漿填滿，以適應(yīng)溫度及應(yīng)力變化所產(chǎn)生的不均勻沉陷。

3 施工技術(shù)

防護(hù)渠道施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及有關(guān)的技術(shù)規(guī)范、規(guī)程和施工技術(shù)要求進(jìn)行，采用分段流水作業(yè)，施工期為5—9月。

3.1 放線

以相應(yīng)段建筑物為中點(diǎn)，用經(jīng)緯儀打成一條直線作為中線，在中線上每隔50 m打1根固定木樁，然后用水準(zhǔn)儀測(cè)出高程，以此為基準(zhǔn)，撒上灰線，確定兩邊基礎(chǔ)開(kāi)挖線，在筑成基礎(chǔ)后，放兩邊坡線，采用固定線架，直線段10～20 m放線架1個(gè)，要嚴(yán)格控制內(nèi)坡角度的高程和位置，認(rèn)真檢驗(yàn)架身的垂直度，要求縱向水平偏差低于2 cm，標(biāo)高偏差小于2 cm。線架可以減少放線工作量，以保證精確度。

3.2 基礎(chǔ)土方開(kāi)挖與回填土

基礎(chǔ)土方開(kāi)挖是水工建筑物修建的主要組成部分，分干開(kāi)挖和濕開(kāi)挖兩部分。干開(kāi)挖省工省費(fèi)用，濕開(kāi)挖需要用人工排水或井點(diǎn)排水，此工程挖基礎(chǔ)僅1 m左右，但因時(shí)值雨季，土質(zhì)黏性，施工比較困難，宜采用中型挖掘機(jī)，便于操作，費(fèi)用低且效果好。

土方凹地回填采用分層夯實(shí)法，即三打二，要求干容重達(dá)到1.5。在夯實(shí)過(guò)程中，含水較高部分水泥可先放在邊坡上，采取分層曬干的辦法，以避免過(guò)濕出現(xiàn)翻水現(xiàn)象，含水量一般控制在14%，尤其是施工人員要嚴(yán)格把關(guān)，特別是坡度上分層夯實(shí)，不同厚度、不同層次用夯實(shí)機(jī)操作，以保證工程質(zhì)量。

3.3 干砌片石及整坡

干砌片石緊前工序是整坡，整坡好壞直接影響干砌質(zhì)量，可用放線整坡法，選擇無(wú)風(fēng)化和寬度大于0.3 m的片石。砌石大頭向下，保持砌石穩(wěn)定，然后用小片石填緊，并將大凹處用小片石填滿。填充時(shí)，應(yīng)注意外露面不能高起，以致影響砌筑預(yù)制混凝土塊。

3.4 砌預(yù)制塊

干砌石鋪填空隙較大，如果直接砌混凝土塊，高低不平，不容易操作，采用1∶3水泥漿，材料浪費(fèi)大。故采用河粉沙填平踩實(shí)的辦法，使其成為一個(gè)平面，在此基礎(chǔ)上，在固定的放線架上掛坡度線和水平線，根據(jù)混凝土規(guī)格尺寸，留下伸縮縫和2 cm工作縫，用1∶3水泥漿砌塊，使用前要用水濕潤(rùn)。工作縫要用鐵釬從外面壓實(shí)并留下3 cm的余地以便勾縫。特別是最上面蓋塊，應(yīng)注意要平整，外角要成為一條直線。

3.5 勾縫

勾縫可使砌體表面美觀，保證質(zhì)量。要嚴(yán)格操作規(guī)程，首先要用鋼絲刷將松動(dòng)部分去掉，縫深達(dá)2～3 cm，并在勾縫前用水沖凈，以利結(jié)合?？p內(nèi)刷一層水泥漿，將水泥砂漿分2～3次填充到縫內(nèi)，分次壓實(shí)抹光。勾縫砂漿要稠，避免凝固時(shí)收縮與砌體脫離，砂漿比例1∶2，勾縫形式為平縫。

4 結(jié)語(yǔ)

三壩西干防護(hù)工程采用干砌石墊底、上砌現(xiàn)澆混凝土塊的辦法，從應(yīng)用角度出發(fā)，以混凝土防沖保埝，以片石結(jié)合反濾設(shè)施防止凍脹，雖然一次性投資較高，但解決了渠道淘刷問(wèn)題和凍脹問(wèn)題，且渠道使用年限將成倍延長(zhǎng)，尤其適宜在我國(guó)北方有冬季供水的渠道推廣使用。