水庫(kù)移民農(nóng)田水利配套排水渠設(shè)計(jì)及施工分析

辛 龍 宋淑梅 劉玉慶

（呼倫貝爾市水利事業(yè)發(fā)展中心，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000）

近年來(lái)，早期修建的小型水庫(kù)壩坡變形和溢洪道阻塞淤積等問(wèn)題日益突出，生產(chǎn)運(yùn)行存在很大的安全隱患，需新建大中型水庫(kù)［1-3］。在保證當(dāng)?shù)卮笾行退畮?kù)建設(shè)的同時(shí)，如何保障移民搬遷之后的正常生活是亟待解決的問(wèn)題。針對(duì)此，以某大中型水庫(kù)移民后期農(nóng)田水利配套項(xiàng)目建設(shè)問(wèn)題為例，從排水渠排水量計(jì)算、排水渠布置方案選取、排水渠施工工藝及施工技術(shù)展開(kāi)研究，以保障水庫(kù)移民生產(chǎn)生活有序進(jìn)行。

1 工程概況

此次排水工程總投資共247萬(wàn)元，新挖排水渠781.27 m3，涵管工程312 m。排水渠寬度修建與底梁一致，排水渠縱坡不小于5‰，同時(shí)設(shè)計(jì)相關(guān)排水建筑物。在排水施工過(guò)程中秉持減少占地、科學(xué)施工的原則，選取復(fù)式斷面排水渠，既可排澇排堿，又可減少占用耕地，保證排水渠施工占地最少、施工成本最低［4-5］。

2 排水渠工程設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)方案比選

該排水渠建設(shè)區(qū)域建筑物較為密集，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)考察和對(duì)當(dāng)?shù)厮馁Y料和地理環(huán)境的調(diào)查研究，最終提出2種合理的排水渠施工方案。

第一，排水渠的建設(shè)需考慮當(dāng)?shù)亟ㄖ锓植己偷匦蔚貏?shì)的影響，設(shè)計(jì)在某村的西側(cè)開(kāi)挖排水渠，將水運(yùn)送至總排水渠。該方案的優(yōu)點(diǎn)是占用耕地面積相對(duì)較少，開(kāi)挖新渠總長(zhǎng)最短，排水渠施工位置建筑物少，施工空間大，可節(jié)省大量施工成本。

第二，排水渠在某村的南側(cè)改建，再穿過(guò)較為密集的建筑物進(jìn)行開(kāi)挖，最后將水運(yùn)送至總排水渠。該方案的優(yōu)點(diǎn)是可借助部分原有排水渠；缺點(diǎn)是當(dāng)?shù)孛芗慕ㄖ锎嬖诮徊?，施工難度較大，需穿過(guò)道路，排水渠也需采取較高大的結(jié)構(gòu)，施工成本大幅增加。

因此，考慮到施工成本和施工難度的影響，最終該排水工程采用第1種方案作為施工最優(yōu)方案。

2.2 水力計(jì)算

2.2.1 排水量計(jì)算。排澇模數(shù)可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：q=KRm An。式中，q為排澇模數(shù)；K為綜合系數(shù)；R為設(shè)計(jì)暴雨徑流深；A為設(shè)計(jì)排水面積，km2；m為峰量指數(shù)；n為遞減指數(shù)；m、n和K取值則按平原地區(qū)計(jì)算，K取0.02，m取1.1，n取0.3。由此可得出，設(shè)計(jì)排澇模數(shù)q為0.175m3/（s·km2）。

2.2.2 排水渠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。某村排水渠施工場(chǎng)地與農(nóng)田相鄰，考慮節(jié)省施工成本，減少占地，目前常用的排水渠主要有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和漿砌塊石結(jié)構(gòu)，二者的基本參數(shù)如表1所示。綜合考慮施工成本，本排水工程采用復(fù)合式明渠，即開(kāi)挖新的排水渠道，排水渠道下部利用砌石做防護(hù)擋坡，排水渠外側(cè)鋪設(shè)無(wú)紡?fù)凉げ?。排水渠底?.5 m，排水渠墻高0.8 m。

表1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和漿砌石塊結(jié)構(gòu)排水渠參數(shù)

表2 排水渠水力計(jì)算表

3 排水渠施工分析

3.1 材料要求

3.1.1 石料。漿砌石砌筑用石料（主要是塊石）應(yīng)達(dá)到質(zhì)地均勻、堅(jiān)硬、無(wú)裂縫、不易風(fēng)化等標(biāo)準(zhǔn)，且石面無(wú)風(fēng)化屑、泥跡、污垢。石料要通過(guò)抗壓試驗(yàn)，承受極限在25 MPa以上。選擇的塊石應(yīng)方正，無(wú)鋒楞凸角，頂面及底面應(yīng)較為平整，厚度不小于20 cm，并且大于自身的寬度及長(zhǎng)度。同時(shí)，要盡量選用較大的石塊砌筑。片石應(yīng)具有2個(gè)平行的面，厚度不小于15 cm，其中一條邊長(zhǎng)不小于30 cm。但大部分條件下施工段的石方多為風(fēng)化石，不滿(mǎn)足水保砌筑技術(shù)要求的材料條件，因此這種情況下需要購(gòu)買(mǎi)滿(mǎn)足條件的石料。

3.1.2 砌體及勾縫砂漿。砌體及勾縫砂漿均采用7.5號(hào)砂漿。砂漿所用水泥采用P.032.5R水泥，砂采用中砂或粗砂，要求顆粒潔凈，級(jí)配良好。砂漿的混合比例嚴(yán)格按照相關(guān)項(xiàng)目部要求的砂漿混合比例為標(biāo)準(zhǔn)，并且要求砂漿的混合材料如水泥、砂、水等的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與混凝土工程相應(yīng)材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相一致。砂漿制作時(shí)間控制在3～5 min，現(xiàn)配現(xiàn)用。砂漿中所用的砂宜采用中砂或粗砂。若是條件缺乏中砂及粗砂，也可采用細(xì)砂，但細(xì)砂的最大直徑不能超過(guò)5 mm，而且必須在此基礎(chǔ)上增加水泥用量。檢查砂漿的方式：抓一把砂漿放在手里，將砂漿揉捏成一個(gè)小團(tuán)，松手后觀察砂漿小團(tuán)的形成狀態(tài)。如果砂漿小團(tuán)沒(méi)有松散，也不是干硬狀態(tài)，即可使用。在正常的操作環(huán)境下，配置比例合格、稠度適宜的砂漿制作完成后，應(yīng)在3～4 h內(nèi)使用完畢，擱置時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)影響砂漿的質(zhì)量。在高溫環(huán)境下，如環(huán)境溫度在30℃以上，高溫會(huì)加快砂漿的變質(zhì)劣化速度，因此要比正常情況下提前1 h使用完畢，也就是將使用時(shí)間控制在2～3 h。眾多情況中，也不免出現(xiàn)一些特殊情況導(dǎo)致砂漿離析泌水。若出現(xiàn)這種問(wèn)題，應(yīng)重新配制融合砂漿，使其達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)后再投入利用。對(duì)于已經(jīng)徹底凝結(jié)的砂漿，目前沒(méi)有更值得借鑒的處理辦法，只能遺棄處理，然后重新配制砂漿。

3.2 測(cè)量放線(xiàn)

本排水工程根據(jù)當(dāng)?shù)馗骺刂凭W(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)和高程，布設(shè)三維網(wǎng)。在施工區(qū)設(shè)立了高程控制點(diǎn)，點(diǎn)位選擇在受自然環(huán)境干擾小、方便施工位置。同時(shí)，定期對(duì)坐標(biāo)高程控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)。施工測(cè)量放樣工作開(kāi)始之前，根據(jù)精度指標(biāo)，選擇用全站儀和水準(zhǔn)儀結(jié)合的放樣方法。

3.3 排水渠開(kāi)挖

開(kāi)挖的順序應(yīng)自上而下，自下而上的倒懸開(kāi)挖方法是絕對(duì)禁止的。開(kāi)挖前保持使用區(qū)域內(nèi)的整潔，務(wù)必將開(kāi)挖所用區(qū)域內(nèi)的障礙物清理干凈，常見(jiàn)的障礙物有樹(shù)根、雜草、垃圾等。在開(kāi)挖的過(guò)程中，相關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員要根據(jù)施工圖紙檢測(cè)、校對(duì)、審核開(kāi)挖平面位置、水平標(biāo)高、控制樁號(hào)、水準(zhǔn)點(diǎn)和邊坡度等是否滿(mǎn)足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)施工過(guò)程中的瑕疵部分進(jìn)行正確指導(dǎo)并提出整改方法，保證施工穩(wěn)定安全地進(jìn)行。施工途中要制作一定的坡勢(shì)用來(lái)排水，避免邊坡因穩(wěn)平而出現(xiàn)積水。施工時(shí)開(kāi)挖的土層易被風(fēng)化，若開(kāi)挖后不能及時(shí)回填，在風(fēng)化影響下容易發(fā)生崩解，因此需要在土層上建立保護(hù)層避免問(wèn)題發(fā)生。開(kāi)挖時(shí)，若遇到邊坡上有地下水滲流的情況，要及時(shí)采取有效的疏導(dǎo)和保護(hù)措施，為之后的邊坡修整和加固提供便利條件。在施工工作中，不免碰到狂風(fēng)暴雨天氣，雨水會(huì)沖刷邊坡，侵蝕地基和土壤，出于對(duì)整體工程施工質(zhì)量和安全性考慮，應(yīng)該采取有效措施預(yù)防此類(lèi)事故發(fā)生。

3.4 砌石工程

砌筑前將準(zhǔn)備好的石料沖洗干凈，確保石料清潔，保證石料表面濕潤(rùn)，符合砌筑的要求。沙漿砌石的砌石方式采用的是分層法，在壘砌石塊前，要在基礎(chǔ)底層鋪一層濃稠的沙漿，厚度要求為3～5 cm。

砌石的順序?yàn)榻鞘⒚媸?、腹石。其中，角石發(fā)揮著舉足輕重的作用，用來(lái)標(biāo)記建筑物的位置和作為砌石開(kāi)頭的基礎(chǔ)，因此選用角石需要更加小心。角石的選擇要求是方正的，在有略微瑕疵的部位可以稍加修鑿，然后可以將符合標(biāo)準(zhǔn)的角石進(jìn)行安放。放置角石時(shí)注意擺放位置，一切完成妥當(dāng)后開(kāi)始砌石，砌完角石后再把樣線(xiàn)放上去。面石的選擇要求沒(méi)有角石苛刻，由于面石需要與腹石參差擺放，因此面石的選取更傾向于長(zhǎng)短不一。和砌角石前的準(zhǔn)備一樣，面石也需要稍加修砌改鑿，放置面石前在角石表面上鋪好一層沙漿，然后安置面石，這時(shí)需要將面石下壓擠緊沙漿，增強(qiáng)砌石的穩(wěn)固性。腹石的選擇要求是體積小，其放置在砌石整體的最上面，因此不必要過(guò)于關(guān)注其形狀。同樣，在安放腹石前也要鋪一層沙漿。第1個(gè)的腹石擺放應(yīng)該把更大的腹石面朝下放穩(wěn)，為了使石與石之間的縫隙縮至最小。對(duì)于存在的縫隙，處理方法是將沙漿充填進(jìn)去，充填的空間為1/3～1/2，剩余的1/2與2/3可以用小石塊來(lái)填滿(mǎn)，使用錘子將小石塊輕輕錘到縫隙里，避免小石塊脫出，影響砌石整體的穩(wěn)固性。

砌石的方式為分層式，每層鋪滿(mǎn)三四個(gè)石塊，之后每一層都要以這個(gè)要求鋪設(shè)，要求每層的高度相一致，交錯(cuò)放置石塊產(chǎn)生的細(xì)縫要大于8.0 cm，砌縫的寬度控制在2.0～3.5 cm，砌石的整體高度務(wù)必≤1.2 m。必要情況下可以設(shè)置拉結(jié)石，禁止在外面使用大塊石、中間直接填心，也要避免石塊與石塊之間直接接觸，以免導(dǎo)致砌石整體的穩(wěn)固和安全存在隱患。若是工作過(guò)程不連續(xù)發(fā)生中斷，必須保留最大高度不超過(guò)1 m的階梯形斜搓。待可以繼續(xù)施工時(shí)，沙漿的強(qiáng)度要超過(guò)2.5 MPa，才符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 沉降縫、勾縫及養(yǎng)生

根據(jù)施工段20～50 m分段砌筑的長(zhǎng)度，設(shè)置沉降縫應(yīng)在10～15 m，再用瀝青、麻絮或其他防水材料填充沉降縫。勾縫以凹縫的形式呈現(xiàn)出來(lái)，其使用的沙漿強(qiáng)度為M7.5，要求勾縫嵌入砌縫深20 mm。這就需要砌縫有足夠的深度給予勾縫嵌頓進(jìn)去的條件。如果出現(xiàn)砌縫的縫槽深度不足的情況，就要打鑿縫槽到足夠深再勾縫。養(yǎng)生是用濕潤(rùn)的草簾覆蓋砌好的部分，并且定時(shí)在草簾上灑水保持濕潤(rùn)狀態(tài)。這種養(yǎng)生持續(xù)時(shí)間至少是7 d，多則15 d。養(yǎng)生過(guò)程中也要注意對(duì)砌石的保護(hù)，外部的激烈碰撞、震動(dòng)，或使砌石承受強(qiáng)的重力，都會(huì)在一定程度上影響?zhàn)B護(hù)的效果。

3.6 池底滲水處理

農(nóng)村的蓄水池時(shí)常因?yàn)榈撞康牧芽p等其他原因出現(xiàn)滲水漏水現(xiàn)象，為解決此問(wèn)題，目前使用價(jià)值最高的是聚乙烯土工膜。聚乙烯土工膜是一個(gè)理想的防滲材料，在出現(xiàn)裂縫或經(jīng)常漏水的部位貼上土工膜，可以有效防滲。土工膜最明顯的特點(diǎn)是防滲、安裝簡(jiǎn)單。此外，其存在價(jià)值是能提高蓄水池水資源利用率，減少電能消耗，具備良好的衛(wèi)生條件，在充分發(fā)揮其使用價(jià)值的同時(shí)達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

3.6.1 土工膜簡(jiǎn)單的粘接制作。首先需要構(gòu)建出蓄水池的形狀，測(cè)量蓄水池的大體尺寸，按照這些標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備足夠的土工膜，遵從寧多勿少的原則，土工膜的每個(gè)方向都要有5%的空余。將準(zhǔn)備好的土工膜用聚乙烯黏合劑粘好，以備后續(xù)使用。

3.6.2 蓄水池內(nèi)壁和底部的處理。安裝土工膜前，要在蓄水池底部鋪設(shè)油氈紙或薄膜，避免土工膜直接與蓄水池底部接觸而出現(xiàn)被劃破現(xiàn)象。蓄水池的內(nèi)壁用沙漿處理即可。

3.6.3 土工膜安裝。整體安裝前，先把粘好的土工膜按蓄水池的長(zhǎng)、寬方向大致鋪好，等待安裝。最需要注意的是，在有預(yù)埋管處，土工膜的安裝。步驟如下：先找到預(yù)埋管的預(yù)埋位置，找到后將土工膜對(duì)準(zhǔn)預(yù)埋管的管頭，用橡膠墊把土工膜套在預(yù)埋管管頭上，之后套上壓墊，最后套上螺母并且擰緊，再把堵在預(yù)埋管關(guān)口的土工膜剪開(kāi)。這種方法既能對(duì)蓄水池起到保護(hù)作用，也能不影響預(yù)埋管的使用。

安裝土工膜時(shí)，不少地方需要進(jìn)行搭接縫合。搭接寬度為15 cm。搭接的主要方式是采用縫紉機(jī)將土工膜下方的土工布縫合，再用熱焊機(jī)焊接縫合搭接處，焊縫2道。此外，在焊接之前搭接面務(wù)必保持干凈清潔，可以使用干燥清潔的抹布清理縫合后的土工膜和土工布。最后使用充氣法檢驗(yàn)土工膜焊縫的質(zhì)量。

3.6.4 土工膜老化條件和更換期限。任何物品不注重防護(hù)和保養(yǎng)，使用年限都不會(huì)長(zhǎng)久，土工膜也不例外。若是土工膜長(zhǎng)期暴露在風(fēng)吹日曬、冰霜雨雪的環(huán)境里，老化時(shí)間會(huì)大大加快，幾乎不到3 a就會(huì)失去其彈性而變老變脆，喪失使用價(jià)值。短期內(nèi)更換土工膜花費(fèi)的人力物力與其帶來(lái)的價(jià)值相比更高。相關(guān)資料表明，放置在地下或者水中，避免直接接觸外界環(huán)境的土工膜，保存時(shí)間高達(dá)30 a。這一項(xiàng)科學(xué)統(tǒng)計(jì)解決了土工膜快速老化的問(wèn)題。事實(shí)上，蓄水池的使用年限最多為20 a，因此注意土工膜的放置環(huán)境，那么在蓄水池使用期間不用考慮更換土工膜的問(wèn)題，除非人為破壞，否則不會(huì)影響使用。

4 施工問(wèn)題與改進(jìn)措施

排水渠工程完工后，最大的問(wèn)題在于局部地方的砼壓頂開(kāi)裂，影響了整體的美觀性。經(jīng)反復(fù)查究確定是由于砂漿攪拌機(jī)工作失誤，促使沙漿質(zhì)量不合格而導(dǎo)致堅(jiān)固性受損。這就迫使施工人員親自配制、拌合砂漿，耗費(fèi)人力的同時(shí)阻礙了施工進(jìn)度。這種解決辦法的時(shí)間成本較高，因此不提倡采用。對(duì)此，目前提出了2種改進(jìn)方法：第一，施工前務(wù)必檢查此項(xiàng)工程需要使用的全部砂漿攪拌設(shè)備，性能差、故障多的不合格設(shè)備一律不予使用，杜絕設(shè)備“帶病”作業(yè)的情況發(fā)生；第二，施工過(guò)程中，曲線(xiàn)段做加密處理，保證每2～3 m設(shè)置1個(gè)控制樁，用以確保產(chǎn)生圓順的曲線(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)詳細(xì)介紹水庫(kù)移民配套工程排水渠設(shè)計(jì)及施工，針對(duì)工程排水量計(jì)算、排水渠布置方案、排水渠施工工藝進(jìn)行分析。項(xiàng)目完成后，提高了水資源利用率，節(jié)約了電能，可徹底解決該地區(qū)農(nóng)村排澇排堿問(wèn)題，最大限度地避免洪澇災(zāi)害對(duì)當(dāng)?shù)馗丶熬用裆畹挠绊懀Ｕ纤畮?kù)移民的日常生產(chǎn)生活。