寶雞峽塬上總干五支渠滑塌成因及改線工程設計

韓曉寧

（陜西省寶雞峽引渭灌溉管理局 陜西 咸陽 712000）

1 工程概況

寶雞峽塬上總干五支渠修建于1971年，由總干渠143+870處設閘引水,全長9.545km，灌溉著乾縣周城、武功縣蘇坊2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)2.62萬畝農(nóng)田。渠道原設計為梯形斷面，設計流量1.09m3/s，校核流量1.5m3/s。2013年3月31日，乾縣周城鎮(zhèn)漠谷河右岸發(fā)生嚴重滑塌，滑塌高度50m，滑塌方量30萬m3，導致總五支渠200m渠道滑塌中斷用水，造成下游2.4萬畝農(nóng)田無法灌溉。為滿足下游群眾灌溉抗旱要求，經(jīng)實際勘測決定對塌方段渠道進行改線，同時對土渠段進行襯砌改造，徹底消除該段渠道安全隱患。

2 滑坡成因分析

根據(jù)滑坡所在的地形地質環(huán)境和滑坡特征綜合分析，發(fā)生滑坡主要原因如下：

（1）黃土地區(qū)獨特的地形地質條件是滑坡產(chǎn)生的主要原因。該處屬黃土梁峁地形，漠谷河岸塬邊黃土岸坡高且陡峻，近乎直立，邊坡高差達50m左右，為滑塌變形提供了理想的臨空條件；岸坡地層為黃土，干燥時強度較高，但隨含水量增加，強度極易迅速降低，滑坡、坍塌類地質災害極易發(fā)生。調查發(fā)現(xiàn)漠谷河沿線滑坡很多，僅大北溝水庫下游段2km河段兩岸就發(fā)育此類滑坡五處，都是自然地形地質環(huán)境造成的。

（2）溝底長期人為攔截蓄水，使岸坡地下水位抬升，土體強度降低，為滑坡發(fā)生埋下隱患。原溝道滑坡坡腳為群眾修建的蓮菜池，有較長時段蓄水過程；同時漠谷河滑坡段下游150m右岸建有一小型抽水站，堤壩長期蓄水且對塬區(qū)抽灌。兩處蓄水致使該段岸坡坡腳長期浸泡，降低岸坡坡腳土體強度，易引起岸坡滑塌。同時由于漠谷河是該區(qū)兩岸塬區(qū)地下水位最低排泄點，蓮菜池及堤壩的長期蓄水也致使塬內地下水排泄不暢，造成岸坡內深部地下水位壅高，不僅增加坡體內土體含水量，降低土體強度，同時也引起岸坡土體內孔隙水壓力的升高，為滑坡發(fā)生埋下隱患。

（3）塬頂溝邊農(nóng)田大水漫灌使岸坡土體含水量增加，影響邊坡穩(wěn)定?；掳l(fā)生前，當?shù)厝罕娫鴮η劳鈧溶敎线咞溙锊捎么笏喾绞竭M行了灌溉。大水漫灌除會引起塬面上部黃土飽和增加坡體重量外，也會沿黃土垂直裂隙入滲至土體深部，降低土體強度，使邊坡穩(wěn)定變差。

（4）灌溉渠道行水入滲也是引起本次滑坡的不利因素之一?；掳l(fā)生時該段寶雞峽總干五支渠正在行水灌溉，渠道深2m～4m，未進行襯砌，本次滑坡發(fā)生前渠道引水0.13m3/s，歷時一周。從現(xiàn)場調查知，該段渠道位于滑塌體的中后部，滑坡兩側壁可見沿渠道底部滲水后形成的浸潤輪廓線，而滑壁后緣上部段土體干燥。由于該渠道修建于上世紀60年代，通水運行已40多年，可以排除渠道通水引起的濕陷問題；但引水時部分渠水入滲，增加其底部土體的重量從而增加滑坡體的滑動力，也降低了土體的強度。

3 工程設計方案優(yōu)化

3.1 工程方位比選

寶雞峽塬上總干五支渠道恢復方位有兩種選擇，即原位置恢復或向西改線恢復渠道通水。由于滑塌段渠道位于漠谷河右岸，滑塌深度達50m，若采取原位置修復方案，首先必須對滑塌渠部位進行砌筑修復，土石方工程總計達30萬m3，工程量很大，工程投資也很大，據(jù)專家估算在5000萬元以上；加之修復過程在水庫溝道臨空作業(yè)，大型施工機械進場難，技術要求高，人員安全保障難度大，所以從地質、地勢、工程量、投資、技術、安全等方面綜合比較，不利因素很多。而采取向西改線恢復渠系方案，可以撇開不利的地質、地勢等條件，工程投資只有534.62萬元，施工質量、安全保證有利條件多，所以工程設計未考慮原位置方案，決定采用向西改線修復方案。

3.2 渠道線路比選

根據(jù)現(xiàn)場踏勘，結合少占地、方便施工的原則，設計擬定兩條改線線路。線路1：由樁號2+947處向西平移180m改線繞過塌方段后在樁號3+488處與原渠道銜接，改線總長753m。線路2：由樁號2+947處向西平移85m改線繞過塌方段后在樁號3+488處與原渠道銜接，改線總長599.7m。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)線路2雖然線路較短，但因地形影響，渠道挖深大，開口較大，土方量多，需直接穿過多處果園，不僅征地費用大，而且將當?shù)厝罕姮F(xiàn)有耕地一分為二，不利群眾耕種。線路1雖然渠線相比較長，但挖方量小，果園占地小，征地費用相對較小，又不破壞群眾現(xiàn)有耕作田塊，施工阻力小。線路1距塬邊較遠，從長遠來說有利于渠道安全運行，且在渠線東側有一條生產(chǎn)路便于施工，所以設計采用線路1作為改線方案。另外，為徹底解決土渠滲漏危及塬邊渠道安全問題，除對塌方段進行改線外，還對塌方段上下游現(xiàn)有土渠進行襯砌改造1332m。

3.3 暗涵設計比選

本著因地制宜、縮短工期的原則，本次設計暗涵采用鋼筋砼箱涵和漿砌石蓋板涵方案進行了比較。

3.3.1 鋼筋砼箱涵方案

箱涵斷面采用矩形斷面，底寬1.5m，凈高1.7m，底板及側墻厚度0.25m，涵頂最大覆土厚度4m，涵底設計比降1/2000。箱涵采用C25砼，抗?jié)B等級W6，抗凍等級F100。涵底設計C10砼墊層，寬度2.3m，厚度0.1m。

3.3.2 漿砌石蓋板涵方案

漿砌石蓋板涵采用矩形斷面，側墻采用M7.5漿砌石重力式擋墻設計，墻高1.4m。底板為M7.5漿砌石底板，厚度0.5m。涵底設3∶7灰土墊層，厚度0.3m，寬度4.83m。涵頂最大覆土厚度4m，涵底設計比降1/2000。涵洞內側采用M10水泥砂漿抹面。蓋板采用預制C25鋼筋砼，厚度0.22m。

經(jīng)比較，M7.5漿砌石蓋板涵土方開挖斷面大，土方開挖和回填工程量大，施工中材料存在運輸不便及二次倒運，砼蓋板預制安砌施工工期長，施工難度增大。鋼筋砼箱涵開挖斷面相對較小，土方量小，砼澆注可采用商品砼，泵車直接入倉澆注，工期短，施工方便。通過對兩個方案預算建安工程費進行對比發(fā)現(xiàn)，鋼筋砼箱涵造價3271.25元/米，漿砌石蓋板涵造價3401.8元/米，所以暗涵斷面推薦采用鋼筋砼箱涵設計。

4 渠道襯砌設計

4.1 渠道縱斷面設計

根據(jù)改線后渠道布局，上游改造起點以原襯砌渠道末端（樁號2+568）底板高程控制，下游以渠道完好建筑物底坎高程作為控制點，在改造末端（歸化4+653）與原渠底自然銜接。設計渠道比降也考慮了改造渠段斗渠高程的影響，同時為保證改線段渠道水流通暢，通過原渠道跌水的調節(jié)作用，計算確定樁號2+568～歸化3+300段比降為1/2500，規(guī)劃3+300～4+463段比降1/1800，歸化4+463～歸化4+653段比降1/1300，渠底比降滿足斗門引水要求。

4.2 渠道橫斷面設計

本次改線渠長753m，同時對改線渠段上下游1332m原渠道進行襯砌改造。從現(xiàn)場地形來看，本次改造的渠道屬深挖方斷面，開挖深度2.5m～6.5m不等。若全部采用明渠斷面，其中753m改線部分渠岸開挖邊坡按1∶0.75設計，渠道開口最大處寬度達到12.7m，經(jīng)計算需永久占地面積12畝，征地費用過大，浪費土地資源，且深挖方渠道分割現(xiàn)狀田塊，不利群眾耕種。為減小占地費用，便于運行管理，本次改造設計將改線渠段和改造渠段統(tǒng)籌規(guī)劃，按照渠道開挖深度大小分別進行結構布局。規(guī)劃由樁號2+568～歸化3+300段采用弧底梯形斷面，該段長353m，從歸化3+300樁號處（深挖方段）開始至歸化4+363段1063m采用暗涵斷面，工程施工完成后，暗涵上部回填至原狀地面高程；歸化4+363～歸化4+653（原樁號4+440）段290m斷面形式采用弧底梯形斷面。即2.085km改造渠道兩頭1022m渠道為弧底梯形斷面，便于和上下游渠道銜接，中間1063m渠道為暗涵斷面，適合于深挖方渠段，便于造田復耕。暗涵頂填土整平土地后可進行復耕，該方案可節(jié)約永久占地面積7.3畝，也不破壞群眾現(xiàn)有的耕作田塊，方便群眾開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

4.3 橫斷面尺寸擬定

753 m改線渠段上下游原渠道為梯形斷面，底寬1.0m，內邊坡1∶1，按照少挖少填，降低造價的原則，水流條件相對較好的弧底梯形斷面比較適合。改線渠段明渠部分沿用弧底梯形斷面。根據(jù)原渠斷面和渠道流量初擬弧底梯形斷面的弧底半徑1.1m，弧心角90°，內邊坡1∶1，渠深 1.55m，設計比降為 1/2500、1/1800和1/1300。

5 結語

通過對滑塌病險渠段的改造，可以恢復渠道過水能力，提高灌溉水的利用率和水的生產(chǎn)率，改善和適度擴大有效灌溉面積，促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收，實現(xiàn)水資源的高效持續(xù)利用。寶雞峽總干五支渠滑塌改線工程設計，結合實際多方優(yōu)化方案，節(jié)約投資，提升效能，為工程建設提供了良好依據(jù)，應盡快立項實施，早日造福一方民眾。陜西水利