某干渠防滲改建渠道橫斷面設計方案比選探析

【摘要】渠道規(guī)劃設計應考慮渠道沿線的地層巖性、地下水埋深、建筑材料分布等因素，力求在保證工程建設質量基礎上，降低工程投資費用。文章以某干渠防滲改造工程為例，結合渠線地質條件分析了影響渠道斷面設計的主要影響因素，并比選分析確定了最經(jīng)濟實用的渠道斷面。

【關鍵詞】防滲渠道；橫斷面設計；影響因素；方案比選

引言

某干渠所在地是一個以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)林牧副綜合發(fā)展的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟縣，是該地區(qū)重要的棉花基地。該鎮(zhèn)耕地面積有17.4萬畝，防滲斗渠9條，總長度為10.233km。近年來，隨著水資源的日益緊張，設計對地區(qū)水利設施進行續(xù)建配套與節(jié)水改造。防滲改造渠道線路較長，受場地及地層特征的影響，選擇合理渠道設計方案對于保障工程建設質量與降低渠道修建、維護費用有著重要意義。

1、渠線地質條件

工程區(qū)平均海拔在1028～1064m，地面坡降1/2500～1/4000，地勢由西北向東南傾斜，地形較為平坦，地貌單一。渠道沿線地層巖性主要為粘土、砂壤土、壤土和粉細砂。地層巖性的地基持力層及主要受力層多為粉土，土黃色，稍濕～很濕，結構呈稍密～中密狀態(tài)，表層含有大量根系，并夾少量薄層粉砂透鏡體；該層土以粉粒為主，干強度與韌性屬于低～中等，層底埋深大于10m，弱透水性。地下潛水～承壓水混合水水位埋深一般為11～25m，標準凍深為1.50m。

2、渠道橫斷面的確定

根據(jù)灌區(qū)農(nóng)田用水需求，干渠斷面形式采用梯形，設計流量在0.22～0.35m3/s，防滲渠道級別為5級，屬于小型工程。

2.1 橫斷面設計方案

根據(jù)該地區(qū)各灌區(qū)已建防滲渠道的成功經(jīng)驗，并綜合考慮當?shù)亟ㄖ牧稀⑹┕l件和資金等因素，渠道橫斷面型式可選方案有以下兩種：

（1）方案Ⅰ：砼板護砌防沖、塑膜防滲、中密度苯板抗凍脹橫斷面結構

渠道橫斷面其結構為：①邊坡：自外向里依次為C20預制六棱板6cm、5M砂漿找平層2cm、0.3mm聚乙烯塑模和5cm苯板抗凍體。②渠底：自上而下依次為C20現(xiàn)澆砼板8cm、0.3mm聚乙烯塑模和5cm苯板抗凍體，渠道頂部采用寬×厚=25×6cm的C20砼封頂板，渠堤堤頂寬度為1m。渠道預制邊板伸縮縫橫向每9.5米伸縮縫一道，6cm的聚氨酯砂漿閉縫。渠道采用C20六棱塊預制襯砌，抗凍抗?jié)B分別為F200和W6；每塊六棱塊長度為48cm，塊件分封2cm，并采用C20細粒砼砌縫。封頂板采用C15現(xiàn)澆砼板，每間隔1m分縫一道，縫寬為8mm，并用SBS改性油氈填縫。填方段壓實度≥0.98，干密度1.6t/m，相對密度≥0.75。

參照本地所建類似工程項目的凍脹情況，偏于安全考慮，將最大凍土深度0.65m做為設計凍深。根據(jù)本工程的水文地質條件，坡面上部置換比在60～80%之間，坡面下部和渠底置換比在80～100%之間，其置換層厚度分別為35cm和50cm。設計在襯砌體下鋪聚苯乙烯泡沫板進行保溫，中苯板的厚度取5cm。

（2）方案Ⅱ：砼板護砌防沖、塑膜防滲、細砂抗凍體抗凍脹橫斷面結構

橫斷面其結構：①邊坡：自外向里依次為C20砼預制六棱板6cm、2cm砂漿找平層、0.3mm聚乙烯塑膜和細砂抗凍體35～50cm；預制板結構縫采用C20細礫砼勾縫，勾縫寬度為2.5cm，9.5m設一道伸縮縫，伸縮縫采用2cm厚閉孔塑料板；b、渠底：自上而下依次為C20砼現(xiàn)澆板8cm、0.3mm聚乙烯塑膜、細砂抗凍體50cm?，F(xiàn)澆砼板2.0m設一道結構縫，結構縫采用2cm厚閉孔塑料板。工程抗凍脹材料選用砂礫石抗凍體，渠道邊坡和底面的抗凍厚度分別為35～50cm、50cm。

2.2 比選分析

對兩種型式橫斷面進行比選分析，其結果見1。

3、工程施工效果分析

工程投入運行之后，對渠道變形情況進行監(jiān)測，監(jiān)測時期為冬季，并將其與原渠道同一時期的渠道變形量進行分析。分析出渠道變形主要以凍脹變形為主，最大變形量發(fā)生在陰坡坡頂和渠道坡腳位置，且渠道填縫兩側的變形量有明顯區(qū)別。原渠道陰坡、陽坡和渠底的最大變形量分別為71mm、25mm和51mm，而新設計渠道在對應區(qū)域的變形量為3.1mm、4.1mm和6.7mm，平均下降幅度達到90%。考慮到區(qū)域渠道的安全變形量為10mm，變形量均在安全允許范圍內(nèi)，這亦說明渠道設計方案較為合理。除此之外，渠道在運行階段防滲效果良好。綜合工程施工進度與建設投入費用，本次方案設計較為合理。

4、結語

運用此種方式確定梯形渠道斷面可能存在一定的主觀隨意性，但基本可滿足工程建設需求，且工程投資建設費用也會在一個合理的范圍內(nèi)。工程實際中可結合經(jīng)濟因素，對各個方案進行詳細的經(jīng)濟技術比較。綜合分析，工程設計方案較為成功，工程質量可靠，預算合理，對指導本地區(qū)渠道斷面設計具有較高的參考價值。

參考文獻：

[1]張學榮. 阿克蘇地區(qū)渠道防滲結構型式探究[J]. 塔里木大學學報，2011，02：100-104.

[2]米熱古麗·努爾. 阿市東岸大渠渠道防滲改建工程渠道橫斷面設計[J]. 內(nèi)蒙古水利，2016，04：8-9.

作者簡介：雷鳴，（1969.11—），男，新疆阜康人，工程師，主要從事水利工程建設管理。