淺談中型渠道襯砌改造設(shè)計(jì)
——以陜西省涇惠渠南一干渠襯砌改造工程為例

(陜西省涇惠涇惠渠灌溉管理局 陜西 咸陽 713800)

前言

涇惠渠灌區(qū)位于陜西省關(guān)中平原中部，東西長(zhǎng)約70km，南北寬約20km，總面積1180km2。涇惠渠南一干渠位于涇惠渠灌區(qū)中游，分為上下兩段，是涇惠渠灌區(qū)重要的輸水、灌溉渠道之一，控制灌溉面積40.41萬畝。涇惠渠南一干渠上段是由涇陽縣磨子橋分水閘開始，途徑三原縣安樂鎮(zhèn)、高陵縣灣子鄉(xiāng)，至北孫村東北的北孫閘與四支渠、南一干渠下段銜接，全長(zhǎng)6.25km，渠道設(shè)計(jì)流量為12.5m3/s，加大流量16m3/s，它承擔(dān)著南一干上段1.56萬畝農(nóng)田的灌溉和向涇惠渠南一干渠下段及涇惠渠四支渠38.85萬畝農(nóng)田輸水任務(wù)。涇惠渠南一干渠上段部分渠段、下段渠道在2001年利用世行貸款項(xiàng)目進(jìn)行襯砌及襯砌改造，陜西省涇惠渠灌2015年續(xù)建配套節(jié)水改項(xiàng)目對(duì)涇惠渠南一干渠上段0+000～1+400、2+900～6+250段共計(jì)4.75km渠道進(jìn)行了襯砌改造。

一、工程改造的必要性

涇惠渠南一干渠上段渠道，原來建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，加之年久失修，工程老化破損，長(zhǎng)期帶病、超負(fù)荷運(yùn)行，設(shè)計(jì)流量不能達(dá)到設(shè)計(jì)流量水平，致使灌溉效益不能正常發(fā)揮。而且隨著涇惠渠灌區(qū)續(xù)建配套項(xiàng)目的建設(shè)和水源工程的建設(shè)，使上段渠道的供水能力在一定程度上得到提高，下段渠道過流能力也相應(yīng)提高，這就必然要求恢復(fù)南一干渠的設(shè)計(jì)輸水能力，對(duì)南一干上段剩余渠道進(jìn)行改造就顯得十分必要。

二、水文地質(zhì)

涇惠渠南一干渠工程區(qū)地下水類型按埋藏條件和含水層性質(zhì)主要為第四系孔隙潛水。沖洪積層潛水分布于石川河的一級(jí)階地、渭河一、二級(jí)階地及高漫灘。其水位埋深一般4～60m，含水巖系為粉質(zhì)壤土層，具弱透水性，含水性較較差。

三、工程地質(zhì)

涇惠渠南一干渠位于渭河二級(jí)階地上，為半挖半墊形式渠道，一般墊方土層厚度1.5～2.0m，局部段厚度3.5m。場(chǎng)地濕陷類型屬非自重濕陷性場(chǎng)地，濕陷等級(jí)Ⅱ級(jí)。

四、工程等級(jí)及標(biāo)準(zhǔn)

(一)工程等級(jí)

根據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》GB/T 50600-2010，確定南一干渠改造工程級(jí)別為4級(jí)，中型規(guī)模。

(二)灌溉設(shè)計(jì)保證率

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50288—99)，確定南一干渠的灌溉保證率為75%。

(三)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)規(guī)范附錄A，南一干渠地震動(dòng)峰值加速度0.15g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度。

按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)、《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL203—97)確定南一干渠襯砌改造工程渠道及建筑物抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度。

(四)防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201—94)、《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50288—99)中有關(guān)規(guī)定，本次南一干渠襯砌改造工程渠道、建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)：20年一遇。

(五)工程設(shè)計(jì)

1.灌溉面積復(fù)核及流量確定。在2000年涇惠渠南一干渠進(jìn)行改造時(shí)，陜西省水利廳的以文號(hào)“省水計(jì)發(fā)【2000】357號(hào)”文件對(duì)南一干渠襯砌改造工程進(jìn)行的批復(fù)，審批的涇惠渠南一干渠控制灌溉面積40.41萬畝，上段設(shè)計(jì)流量12.5m3/s，加大流量16m3/s。本次改造工程是在原改造工程的基礎(chǔ)上進(jìn)行續(xù)建改造，且南一干渠的控制的灌溉面積近幾年變化不大，故本次仍然維持原設(shè)計(jì)流量不變。

2.渠道平面布置。在1949年涇惠渠南一干渠建成以后，涇惠渠灌區(qū)經(jīng)過2次大規(guī)模的改善變動(dòng)，渠系走向已基本合理，故在這次改造中，不進(jìn)行改線設(shè)計(jì)，渠道中心線基本不變。

3.渠道縱斷面設(shè)計(jì)。涇惠渠南一干渠上段渠系為已成渠道，并已運(yùn)行多年，本次計(jì)劃改造段比降基本合理，本次設(shè)計(jì)仍維持原設(shè)計(jì)比降，即0+000～3+431設(shè)計(jì)比降1/3000,3+431～6+250設(shè)計(jì)比降1/2500。

4.橫斷面及襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)橫斷面及襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

A.橫斷面。斷面形式為弧形坡腳梯形斷面，渠底水平段寬4.0m，弧角半徑1.2m，內(nèi)邊坡比1:1，襯砌高度2.2m，渠道深度2.6m。

渠道水力要素表

B.襯砌結(jié)構(gòu)。砼性能指標(biāo)：根據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》GB/T50600-2010，南一干渠襯砌改造工程項(xiàng)目區(qū)屬于大型灌區(qū)的溫和地區(qū)，查表得到砼性能指標(biāo)為C15F50W6，本次設(shè)計(jì)砼性能指標(biāo)選為C20F50W6。

砼厚度：根據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》GB/T50600-2010，水流中含礫石類推移質(zhì)時(shí)，渠底板的最小厚度為12cm，楔形板在坡腳處的厚度，比中部宜增加2cm～4cm。板膜復(fù)合結(jié)構(gòu)的混凝土板厚度可適當(dāng)減小，但不得小于4cm。本次設(shè)計(jì)渠道弧腳和渠底板厚13cm，邊坡為楔形板，上部為10cm，下部為13cm。

伸縮縫：根據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》GB/T50600-2010，混凝土伸縮縫間距為3m～5m。本次設(shè)計(jì)渠道橫向伸縮縫間距為3.0cm。

襯砌結(jié)構(gòu)：弧形坡腳梯形斷面為現(xiàn)澆砼板膜復(fù)合結(jié)構(gòu)，板下全斷面鋪設(shè)0.3mm厚150g/m2復(fù)合防滲土工膜。橫向伸縮縫間距為3m，縱向分別在渠底兩側(cè)各設(shè)一道縱向伸縮縫，縫寬2.0cm，縫內(nèi)填PT嵌縫膠泥，表面用M10水泥砂漿抹平。

渠堤設(shè)計(jì)：對(duì)于部分渠堤寬度不足3.0m，應(yīng)回填至3.0m；對(duì)于部分渠段的渠道深度不足2.6m，應(yīng)回填至2.6m處，保證渠道最小深度為2.6m。

結(jié)論

涇惠渠南一干渠斷面采用現(xiàn)澆砼板膜復(fù)合結(jié)構(gòu)，砼性能指標(biāo)選為C20F50W6，形式為弧形坡腳梯形斷面，渠底水平段寬4.0m，底板及渠道弧腳厚13cm，內(nèi)邊坡比1:1，邊坡為楔形板，上部厚10cm，下部厚13cm，襯砌高度2.2m，弧角半徑為1.2m，渠道深度2.6m，渠堤寬度3.0m。