MNSH灌區(qū)渠道主體建筑物改造及施工

（阜康市水利局，新疆 阜康 831500）

1 工程概況

MNSH灌區(qū)位于新疆天山北麓，灌區(qū)總?cè)丝?9.26萬(wàn)人，面積21.09萬(wàn)hm2，年灌溉用水量16億m3，是全國(guó)特大型灌區(qū)之一。MNSH灌區(qū)渠道建設(shè)于20世紀(jì)70年代，興建時(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，防滲性不高，再加上腐蝕老化破壞，其主體建筑物損壞日益嚴(yán)重。經(jīng)實(shí)地考察，設(shè)定改造項(xiàng)目范圍涉及到MNSH灌區(qū)建設(shè)兵團(tuán)第六師轄屬的新湖二場(chǎng)、新湖四場(chǎng)、新湖六場(chǎng)和新湖七場(chǎng)4個(gè)農(nóng)牧場(chǎng)，改造項(xiàng)目工程主要包括改建灌溉渠道137.04km，本次主要涉及到主體建筑物的閘門(mén)、農(nóng)橋、涵洞改造。

2 主體建筑物設(shè)計(jì)

2.1 閘門(mén)

2.1.1 閘門(mén)類(lèi)型

本改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)共建閘門(mén)118座，閘門(mén)類(lèi)型有兩種：①一節(jié)制一分水式單向分水閘；②一節(jié)制式雙向分水閘。為保證閘門(mén)穩(wěn)固性，設(shè)計(jì)干渠節(jié)制閘、分水閘均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土“一字型”結(jié)構(gòu)；支渠節(jié)制閘根據(jù)流量不同分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土“一字型”結(jié)構(gòu)（大流量）和“封閉式”結(jié)構(gòu)（小流量）兩種［1］；支渠分水閘均采用封閉式閘門(mén)，該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、抗凍脹性好。

2.1.2 閘門(mén)材料

本項(xiàng)目區(qū)所用“一字型”結(jié)構(gòu)閘門(mén)均采用平板鋼閘門(mén)，啟閉設(shè)備采用手電兩用式啟閉機(jī)。要求閘墩混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，抗?jié)B等級(jí)為W6，抗凍等級(jí)為F200。與土基接觸的部分刷防腐瀝青兩遍［2］。

2.1.3 閘門(mén)通過(guò)流量

閘門(mén)通過(guò)流量Q直接決定了渠系灌溉能力，其計(jì)算公式如式（1）［3］，結(jié)合理論計(jì)算和工程實(shí)際，閘門(mén)參數(shù)（部分）如表1。

表1 本項(xiàng)目閘門(mén)參數(shù)（部分）

續(xù)表1

式中 σ為淹沒(méi)系數(shù)；ε為側(cè)收縮系數(shù)；m為流量系數(shù)；n為閘孔孔數(shù)；b為每孔凈寬；H0為水頭，包括行進(jìn)流速的堰前水頭，即H0=H+V20/2g；V0為行進(jìn)流速。

2.2 農(nóng)橋

2.2.1 農(nóng)橋基礎(chǔ)

本改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)共建農(nóng)橋9座，均為正交現(xiàn)澆混凝土板橋，橋臺(tái)采用重力式。經(jīng)地質(zhì)勘測(cè)項(xiàng)目區(qū)為Ⅲ類(lèi)場(chǎng)地，特征周期0.45s，抗震設(shè)防烈度為7°，地震加速度值0.10g。要求地基承載力應(yīng)大于130kPa，設(shè)計(jì)對(duì)橋基礎(chǔ)用砂礫石墊層置換50cm［4］。與土基接觸的部分刷防腐瀝青兩遍。

2.2.2 農(nóng)橋參數(shù)

設(shè)計(jì)橋墩混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25，抗?jié)B等級(jí)W6，抗凍等級(jí)F200，橋面板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，抗?jié)B等級(jí)W6，抗凍等級(jí)F200。橋體按四級(jí)路面設(shè)計(jì)，汽車(chē)荷載按公路Ⅱ級(jí)。橋面凈寬均為7m，采用C30混凝土現(xiàn)澆，上部鋪設(shè)10cm細(xì)石混凝土。具體過(guò)渠農(nóng)橋參數(shù)如表2。

表2 過(guò)渠農(nóng)橋參數(shù)統(tǒng)計(jì)（部分） 單位：m

2.3 涵洞

當(dāng)渠道穿越道路時(shí)需修建涵洞，本項(xiàng)目需設(shè)涵洞59座。設(shè)計(jì)均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土矩形蓋板涵，凈跨徑2.0～3.0m，涵面寬3.5m，涵面鋼筋混凝土厚0.25m。

上下游采用漿砌卵石扭面連接，連接處止水采用651止水帶，填縫采用瀝青砂漿。蓋板混凝土采用C30，F(xiàn)200，W6；其余構(gòu)件混凝土采用C20，F(xiàn)200，W6。與土基接觸的部分刷防腐瀝青兩遍。涵洞凈寬b可按寬頂堰計(jì)算如式（2）［5］，經(jīng)計(jì)算涵洞寬度設(shè)計(jì)為3.5m。

式中 Q為設(shè)計(jì)流量（m3/s）；H0為計(jì)入行進(jìn)流速水頭的上游洞底以上水頭；m為流量系數(shù)。

3 主體建筑物改造重點(diǎn)工序施工

本次渠道主要建筑物改造工程均涉及到基礎(chǔ)開(kāi)挖排水、砂礫石墊層鋪設(shè)及土方回填、混凝土澆注3項(xiàng)重點(diǎn)工序，相關(guān)要求完全一致。

3.1 基礎(chǔ)開(kāi)挖和排水

主體工程基礎(chǔ)開(kāi)挖采用“機(jī)械+人工”形式，挖掘機(jī)進(jìn)行大致輪廓開(kāi)挖（注意：最小欠挖20cm，不可超挖）。之后利用推土機(jī)將開(kāi)挖土料放置基坑20m以外（盡量小于30m），人工修整基槽。由于項(xiàng)目區(qū)地下水埋藏淺，需進(jìn)行基坑排水，根據(jù)施工塊段實(shí)際情況主要采取以下措施：①沿基坑四周挖排水溝，將水引入河道（渠道）；②附近無(wú)河道（渠道），利用挖掘機(jī)在適當(dāng)位置開(kāi)挖積水坑；③若附近均是耕地，可采用架設(shè)水泵排水。

3.2 砂礫石墊層鋪設(shè)及土方回填

為提高基礎(chǔ)穩(wěn)定性和抗震性，對(duì)基礎(chǔ)土層進(jìn)行砂礫石墊層換填處理。要求石料壓碎值不大于30%；細(xì)長(zhǎng)和扁平狀顆粒含量不超過(guò)20%（若超過(guò)則進(jìn)行摻配）；塑性指數(shù)與0.5mm以下顆粒含量的乘積不大于120。根據(jù)實(shí)際地質(zhì)和工程條件，本項(xiàng)目墊層厚度范圍在25～30cm。同時(shí)要求砂礫石墊層相對(duì)密度不小于0.75，并逐層壓實(shí)。

在土方回填前對(duì)土料進(jìn)行篩分處理，要求其不得含有磚瓦塊、石塊、雜草等雜質(zhì)；有機(jī)含量不得超過(guò)5%；土料顆粒最大不得超過(guò)15mm；土料含水量控制在22.1%。利用推土機(jī)將開(kāi)挖出的土料進(jìn)行分層回填（每層厚度控制在20cm），2.2kW蛙式打夯機(jī)壓實(shí)土方。

3.3 混凝土澆注施工

本改造項(xiàng)目混凝土澆注主要包括：墊層混凝土澆注、支模板、混凝土澆注、混凝土養(yǎng)護(hù)等。

墊層采用C15商混凝土，厚度控制在20～30cm。待墊層混凝土強(qiáng)度達(dá)1.2MPa后進(jìn)行鋼筋安扎，綁扎完成后底面設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度和水泥墊塊厚度保持一致，間距不得大于1000mm。

混凝土澆注采用分層進(jìn)行，每層厚度不超過(guò)振動(dòng)棒的有效振動(dòng)長(zhǎng)度，不同層澆注間隔時(shí)間不得超過(guò)初凝時(shí)間（一般應(yīng)小于2h）；采用插入式振搗器，在鋼筋密集處應(yīng)利用鋼管預(yù)先插入，振動(dòng)棒插入間隔不得大于半徑1.5倍，棒頭不得靠近模板。

已澆筑完成的混凝土在12h內(nèi)覆蓋 （散土或草墊）并灑水養(yǎng)護(hù)，一般常濕養(yǎng)護(hù)不少于7d。當(dāng)澆注混凝土所有棱角不再變形時(shí)便可拆除模板，不得用大錘砸。

4 結(jié)語(yǔ)

灌區(qū)渠道主體建筑物改造需結(jié)合工程實(shí)際，盡量不侵占耕地，不妨礙正常灌溉。MNSH灌區(qū)渠道主體工程有閘門(mén)、農(nóng)橋、涵洞，均按照灌區(qū)實(shí)際條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，完全滿(mǎn)足灌區(qū)多年以后的灌溉需求，通過(guò)科學(xué)的施工工序，有效保證了各部分工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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［3］彭新顏.關(guān)于謝寨引黃灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程施工組織設(shè)計(jì)探討［J］.中國(guó)水運(yùn)月刊， 2016，16（1）：166-167.

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