麥蓋提支渠防滲改建工程渠道橫斷面結(jié)構(gòu)形式的比選

冉玉容

（阿克蘇河水利管理處 新疆 阿克蘇 843000）

1 工程概況

麥蓋提灌區(qū)支渠防滲改建工程位于烏什縣境內(nèi)，由五條支渠組成，是秋格爾總干渠灌區(qū)的一個二級灌區(qū)，灌溉水源來自托什干河，工程區(qū)距烏什縣城約5km，阿克蘇市約100km。麥蓋提灌區(qū)支渠防滲改建工程由五個單項工程組成，總長22.05km，均為土渠斷面。經(jīng)過幾十年的運行，灌區(qū)各渠道沿線已出現(xiàn)不同程度的破損（渠槽淘刷、凍漲、淤積，渠坡塌陷），且渠道水利用系數(shù)低，嚴(yán)重制約了該灌區(qū)農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。

本次防滲改建渠道現(xiàn)狀年的灌溉面積為7.8萬畝，根據(jù)塔河近期綜合治理的精神（為保證向塔河下泄34.2億m3生態(tài)用水的要求），至設(shè)計水平年灌溉面積保持在7.8萬畝。麥蓋提灌區(qū)現(xiàn)狀年P(guān)=50%和P=75%保證率的限額引水量分別為6296.7萬m3和5037.34萬m3；設(shè)計水平年P(guān)=50%和P=75%保證率的限額引水量分別為5319.4萬m3和4255.49萬m3。

麥蓋提灌區(qū)支渠地層巖性以砂礫石、低液限粉土地層為主，根據(jù)工程地質(zhì)比擬法結(jié)合老渠運行現(xiàn)狀，建議渠道穩(wěn)定邊坡取值為1∶1～1∶1.5。另根據(jù)本灌區(qū)的多年經(jīng)驗和上兩級渠道施工后運行情況，工程區(qū)渠線土層為非鹽漬化土，不會產(chǎn)生鹽脹破壞，對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。

2 渠道橫斷面結(jié)構(gòu)形式

因本灌區(qū)局部地形較陡，但本設(shè)計中渠道最大流速控制在2.0m/s以內(nèi)，根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB50288-99），預(yù)制砼板允許流速v＜2.5m/s。從本地區(qū)已建防滲渠的運行情況看，砼板做為襯砌材料是十分成功的。渠底現(xiàn)澆板施工方便，質(zhì)量可靠，邊坡預(yù)制六棱砼板采用工廠化生產(chǎn)，適應(yīng)局部變形，同時便于維修。因此，本次設(shè)計對地下水位無影響的托萬克東其克支渠、節(jié)乃甫麥蓋提支渠1+400～2+419，3+850～5+400段選用砼板做為襯砌材料；對地下水位影響較大的其余渠道采用干砌卵石襯砌渠底、預(yù)制六棱砼板襯砌邊坡。

根據(jù)各渠道的縱斷面設(shè)計及設(shè)計流量大小，結(jié)合渠道沿線地層巖性及采用的護砌材料，按明渠均勻流公式進行設(shè)計，盡量采用經(jīng)濟實用斷面。故而橫斷面設(shè)計中采用梯形斷面，襯砌材料為砼板（或干砌石），抗凍體材料用砂礫石墊層和苯板作比較。

2.1 第一方案（推薦方案）

2.1.1 托萬克東其克支渠（0+000～2+081）橫斷面設(shè)計方案

該支渠橫斷面設(shè)計采用邊坡預(yù)制砼六棱板、渠底現(xiàn)澆砼板、砂礫石抗凍體，橫斷面結(jié)構(gòu)如下：

表1 渠道斷面方案技術(shù)經(jīng)濟比較

①邊坡自表向里依次為：6cmC20砼預(yù)制六棱板→2cmM5砂漿找平層→砂礫石抗凍體。

②渠底自上而下依次為：6cmC20砼現(xiàn)澆板→2cmM5砂漿找平層→砂礫石抗凍體。

堤頂采用30cm×8cmC15現(xiàn)澆砼封頂板。

2.1.2 尤喀克麥蓋提支渠橫斷面設(shè)計方案

該支渠橫斷面設(shè)計采用邊坡預(yù)制砼六棱板、渠底干砌卵石、砂礫石抗凍體，橫斷面結(jié)構(gòu)如下：

①邊坡自表向里依次為：6cmC20砼預(yù)制六棱板→2cmM5砂漿找平層→砂礫石抗凍體。

②渠底為25cm厚干砌卵石，坡角采用25cm（高）×15cm（寬）C20預(yù)制砼支撐墻，下設(shè)砂礫石抗凍體。

堤頂采用30cm×8cmC15現(xiàn)澆砼封頂板。

2.1.3 托萬克東其克支渠（2+081～3+900）橫斷面設(shè)計方案

該支渠橫斷面設(shè)計采用預(yù)制砼“U”型斷面結(jié)構(gòu)防沖、防滲，砂礫石防凍脹，自外向里依次為：預(yù)制C20砼“U”型構(gòu)件→砂礫石抗凍體（分陰陽坡）。渠堤堤頂寬度為1.50m。每隔0.48m設(shè)一道縫，縫寬均為2.0cm。根據(jù)各渠段流量、縱坡的不同，橫斷面選用了D100規(guī)格。

2.2 第二方案（比選方案）

2.2.1 托萬克東其克支渠（0+000～2+081）橫斷面設(shè)計方案

該支渠斷面設(shè)計采用邊坡預(yù)制砼六棱板、渠底現(xiàn)澆砼板、中密度苯板防凍脹。橫斷面結(jié)構(gòu)如下：

①邊坡自表向里依次為：6cmC20砼預(yù)制六棱板→2cmM5砂漿找平層→現(xiàn)澆砼邊坡板、中密度苯板防凍脹（陰坡7cm苯板、陽坡為6cm苯板）。

②渠底自上而下依次為：6cmC20砼現(xiàn)澆板→2cmM5砂漿找平層→6cm中密度苯板防凍脹。

2.2.2 尤喀克麥蓋提支渠橫斷面設(shè)計方案

該支渠斷面設(shè)計采用邊坡預(yù)制砼六棱板、渠底現(xiàn)澆砼板、中密度苯板防凍脹（陰坡7cm苯板、陽坡6cm苯板）。渠底為25cm厚干砌卵石，坡角采用25cm（高）×15cm（寬）C20預(yù)制砼支撐墻，下設(shè)砂礫石抗凍體，堤頂采用30cm×8cmC15現(xiàn)澆砼封頂板。

2.2.3 托萬克東其克支渠（2+081～3+900）橫斷面設(shè)計方案

該支渠斷面設(shè)計采用邊坡預(yù)制砼六棱板、渠底現(xiàn)澆砼板、砂礫石抗凍體。橫斷面結(jié)構(gòu)如下：

①邊坡自表向里依次為：6cmC20砼預(yù)制六棱板→2cm M5砂漿找平層→砂礫石抗凍體。

②渠底自上而下依次為：8cmC20砼現(xiàn)澆板→2cmM5砂漿找平層→砂礫石抗凍體。

堤頂采用30cm×8cmC15現(xiàn)澆砼封頂板。

3 渠道橫斷面結(jié)構(gòu)形式的比選

3.1 施工材料方面

上述第一方案中采用的砂礫石抗凍體粒徑大小及粘土含量不易控制，且所選料場需要篩分，施工程序較為復(fù)雜，必定會影響到施工進度。

第二方案采用苯板施工進度較快、施工方便、程序簡單、工程質(zhì)量較好控制。所以從施工材料方面考慮，第二方案優(yōu)于第一方案。

3.2 施工程序方面

第一方案采用預(yù)制砼“U”型結(jié)構(gòu)，所以施工進度較快、施工方便、施工程序簡單、工程質(zhì)量較好控制?！癠”型預(yù)制件采用工廠化集中生產(chǎn)，由承包商就近采購。安裝時先填筑并壓實渠底抗凍體，安放砼墊塊，然后一邊鋪“U”型預(yù)制件，一邊進行兩側(cè)抗凍體回填并分層壓實，板縫寬度控制在2.0cm。鋪砌完畢后，應(yīng)及時把縫中的雜物掏干凈，用水沖洗干凈，最后用調(diào)好的聚氨脂砂漿灌縫。

第二方案采用邊坡預(yù)制六棱砼板和渠底現(xiàn)澆砼板的襯砌形式，機械化施工程度相對較低，施工進度較慢，施工程序較復(fù)雜。所以在施工程序方面第一方案優(yōu)于第二方案。

3.3 安全運行方面

阿克蘇地區(qū)在已建項目中采用砂礫石抗凍體的情況較多，已經(jīng)積累了一套成功且較為完整的建設(shè)、管理經(jīng)驗，施工技術(shù)也日益成熟；而苯板是近年來才開始采用的新型保溫抗凍漲材料，已建項目采用較少，沒有成熟的經(jīng)驗。

根據(jù)本地區(qū)特別是已建砼“U”型渠道多年的運行情況來看，預(yù)制砼“U”型結(jié)構(gòu)整體性比砼梯形斷面相對好，抗凍性能強，各項性能指標(biāo)均能滿足設(shè)計要求且安全運行可靠。在安全運行方面第一方案優(yōu)于第二方案。

通過綜合比較（見表1）可知第一方案優(yōu)于第二方案，建議將第一方案做為本工程的推薦方案。

4 結(jié)論

渠道斷面存在多種形式可供比選，每種形式都有各自的優(yōu)缺點和適用范圍，在本次麥蓋提支渠防滲改建工程渠道斷面結(jié)構(gòu)形式設(shè)計與比選過程中，應(yīng)該根據(jù)地形地質(zhì)、施工條件和程序、安全運行等方面，充分考慮渠道運行管理、工程施工的難易程度、建筑材料對施工程序的影響以及工程投資，選擇合適的斷面形式，以保證工程經(jīng)濟耐用、合理運行且便于管理。此外，根據(jù)氣象資料，麥蓋提灌區(qū)支渠防滲改建工程所處地區(qū)多年最大凍土厚度0.67m，經(jīng)工程地質(zhì)人員沿線取原狀土樣的實驗結(jié)果及地質(zhì)剖面揭露圖顯示，渠基坐落在粘粒含量大于10%的低液限粉土層，屬于凍脹土。因此，本工程渠道橫斷面設(shè)計中須考慮防止凍脹破壞的工程措施。陜西水利

[1]姜永吉，孫麗娜.三種渠道斷面結(jié)構(gòu)形式的適用及經(jīng)濟性分析［J].長春理工大學(xué)學(xué)報(綜合版).2006，01.

[2]何淑媛，方國華.以模糊綜合評判法選擇防滲渠道斷面的形式 [J].中國農(nóng)村水利水電.2005，07.