淺談交口抽渭灌區(qū)東干渠挖方段渠道斷面選型與施工質(zhì)量控制

曹 剛

（陜西省交口抽渭灌溉中心,陜西 渭南 714000）

交口抽渭灌區(qū)位于陜西省關(guān)中東部,是一個(gè)灌、排并舉的大型電力抽水灌區(qū),東西長(zhǎng)48.6 km,南北寬31.9 km,轄灌西安、渭南兩市所轄的臨潼、閆良、臨渭、富平、蒲城和大荔六個(gè)縣（區(qū)）,設(shè)施灌溉面積126.2 萬(wàn)畝,有抽（排）水站30 座,干支渠道40 條,長(zhǎng)度357.4 km,渠系建筑物1714 座,已襯砌長(zhǎng)度310.69 km,渠道襯砌率為87%。

1 工程概況

東干渠屬于交口抽渭灌區(qū)東干系統(tǒng),由總干渠末端引水,經(jīng)胡家站引至蒲城縣境內(nèi)的南王站,全長(zhǎng)10.48 km,渠首設(shè)計(jì)流量8.28 m3/s,承擔(dān)著臨渭區(qū)、大荔縣、蒲城縣的吝店、交斜、官路、張家、黨睦、下寨等九個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）31.64 萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉輸水任務(wù)。本次改造渠道樁號(hào)9+188～10+288,屬東干渠下游段,渠道南北走向,設(shè)計(jì)流量3.48 m3/s～1.98 m3/s,灌溉面積14.4 萬(wàn)畝。

渠道存在的主要問(wèn)題:

（1）渠道坍塌淤積嚴(yán)重,過(guò)流能力不斷降低

東干渠9+188～10+288 段為挖方渠道,梯形漿砌石襯砌結(jié)構(gòu),地下水埋深基本穩(wěn)定在3 m 左右, 由于近年來(lái)秋季持續(xù)強(qiáng)降雨天,造成地下水位不斷攀升, 內(nèi)澇嚴(yán)重；渠道漿砌石坍塌、滑落嚴(yán)重,造成淤積嚴(yán)重,渠道過(guò)水?dāng)嗝娌粩鄿p小,糙率加大,輸水能力不足原設(shè)計(jì)的60%,很難滿(mǎn)足農(nóng)作物抗旱需求,嚴(yán)重影響到下游10 余萬(wàn)畝農(nóng)作物的增產(chǎn)增收。

（2） 高水位小流量運(yùn)行下,維修管護(hù)成本不斷提高

該渠段位于南王抽水站站前,近年來(lái)高水位小流量狀況運(yùn)行是常態(tài),易形成壅水,造成渠堤漫頂事故,對(duì)沿線(xiàn)居民生活、生產(chǎn)造成威脅,灌溉運(yùn)行期間需派人24 小時(shí)巡查。同時(shí),因渠道淤積造成渠底太高,使上游蒲陽(yáng)抽水站揚(yáng)程相應(yīng)抬高,機(jī)組出水達(dá)不到設(shè)計(jì)工況,影響泵站安全正常運(yùn)行,增加機(jī)組維修成本。

2 渠道襯砌改造設(shè)計(jì)

2.1 渠道縱斷面設(shè)計(jì)

滿(mǎn)足灌區(qū)東干系統(tǒng)灌溉用水要求,結(jié)合原渠道上下游沿線(xiàn)地形、水力條件等因素,盡量減少渠道改建工程量,且工程投資經(jīng)濟(jì)合理,東干渠改造段維持原設(shè)計(jì)比降1/1750。

2.2 渠道橫斷面設(shè)計(jì)

2.2.1渠道橫斷面形式比選

東干渠作為深挖方渠段,漿砌石襯砌結(jié)構(gòu)。根據(jù)灌區(qū)試驗(yàn)站地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),近年來(lái)秋雨季節(jié)渠道沿線(xiàn)地下水位上升較快,漿砌石邊坡在地下水揚(yáng)壓力作用下容易發(fā)生滑落坍塌,管理站多次加固維修,但未從根本上解決問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)對(duì)于該段渠道橫斷面設(shè)計(jì)提出矩形斷面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、“U”型斷面漿砌石擋土墻結(jié)構(gòu)及弧腳梯形斷面漿砌石襯砌結(jié)構(gòu)三個(gè)方案進(jìn)行比較。

（1）矩形斷面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

圖1 矩形斷面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)圖

渠道斷面采用C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),寬2.7 m,深2.5 m,渠底設(shè)0.2 m×0.2 m 倒角；邊墻厚40 cm～50 cm；底板厚40 cm,下設(shè)10 cm C15 素混凝土墊層、40 cm 厚碎石墊層。

（2）弧腳梯形斷面漿砌石結(jié)構(gòu)

圖2 弧腳梯形斷面漿砌石結(jié)構(gòu)圖

過(guò)水?dāng)嗝娴讓?.9 m,弧腳半徑1.3 m,圓心角38.66°,坡比1∶1.25,渠2.3 m,邊坡厚0.3 m～0.60 mm,底板厚0.6 mm,下設(shè)0.4 m 厚碎石墊層。

圖3 “U”型斷面漿砌石擋墻結(jié)構(gòu)圖

（3）“U”型斷面漿砌石擋墻結(jié)構(gòu)斷面半徑為2.5 m,深2.3 m,圓心角120°,擋墻頂寬0.3 m,底寬6.14 m,高2.7 m,設(shè)0.4 m 碎石墊層。

2.2.2渠道橫斷面形式的確定綜上對(duì)比,方案一優(yōu)于其他兩個(gè)方案,故東干渠改造段橫斷面形式選用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

表1 東干渠改造段設(shè)計(jì)方案對(duì)比表

續(xù)表1

2.2.3渠道斷面相關(guān)參數(shù)的確定

1） 渠深的擬定

東干渠該做的原設(shè)計(jì)渠深、襯砌深為1.9 m。由于東干系統(tǒng)機(jī)組無(wú)變頻設(shè)備,水量調(diào)度不便,站前需雍水運(yùn)行,難免造成水位超過(guò)襯砌板高度,使渠道內(nèi)坡土壤含水量增大,浸潤(rùn)線(xiàn)上升,邊坡自身穩(wěn)定性有所降低。故本設(shè)計(jì)考慮該段渠道雍水超高,擬定渠深為2.2 m。

2） 渠道水力計(jì)算、復(fù)核

表2 渠道改造段改造后水力要素

3）不淤流速?gòu)?fù)核

灌區(qū)夏灌期間,渭河水源含沙量較大,易造成淤積,本次設(shè)計(jì)以渠首抽水含沙量10%（106.7 kg/m3）做不淤流速校核,采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

式中：C為根據(jù)灌區(qū)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)結(jié)合泥沙組成取0.64；R為取最小流量時(shí)相應(yīng)水力半徑；計(jì)算得不淤流速為0.398 m/s,渠道最小流速滿(mǎn)足不淤要求。

綜合分析,確定東干渠改造段過(guò)水?dāng)嗝鏋榫匦?C25F50 W6鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),渠道寬寬2.7 m,深2.5 m,邊墻厚0.3 m～0.5 m,底板厚0.4 m,設(shè)0.1 m 素混凝土墊層及0.4 m 碎石墊層,邊墻設(shè)兩處φ80PVC 排水管,梅花樁布設(shè),間距3 m。橫向伸縮縫采用M5 遇水膨脹止水橡膠填充,M10.0 水泥砂漿封口, 每9 m 設(shè)一道。

3 矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)斷面施工技術(shù)

3.1 土方開(kāi)挖施工

3.1.1測(cè)量放線(xiàn)

施工水準(zhǔn)布置按照由高到低逐等控制。（1）施工放樣前,對(duì)已有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、施工圖縱橫斷面尺寸進(jìn)行詳細(xì)校核。（2）施工前,對(duì)平面控制點(diǎn)進(jìn)行加密布設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)控制樁。（3）確定渠道中線(xiàn)及邊坡開(kāi)挖線(xiàn),釘好樁撒上白灰控制線(xiàn)。（4）施工過(guò)程中, 需對(duì)邊坡控制點(diǎn)、中心線(xiàn)及高程進(jìn)行多次校核, 有條件的, 在地質(zhì)條件較差部位設(shè)置觀測(cè)點(diǎn), 定時(shí)對(duì)變形情況進(jìn)行觀測(cè)。

3.1.2施工排水

東干渠分布在渭河三級(jí)階地,地下水淺層水主要以潛水形式存在,潛水埋深一般在2 m～3 m,潛水深度高出原渠底1 m～1.5 m,本次改造段選用PVC 塑料井點(diǎn)排水,渠道單側(cè)布設(shè),井間距20 m,深15 m,井徑φ600 mm,管機(jī)井,小流量低揚(yáng)程過(guò)載保護(hù)智能潛水泵集中抽排。

3.1.3清淤、拆除、清表

渠道清淤采用1 m3挖掘機(jī)進(jìn)行清理、用自卸汽車(chē)運(yùn)至指定的棄土場(chǎng),渠道表層樹(shù)根、雜草、雜物、塊石、淤泥、腐植土等清除干凈；破舊漿砌石拆除采用機(jī)械+人工的方法進(jìn)行,拆除必須干凈,并清理殘留碎塊,拆除物要堆放在指定處,按要求堆放整齊；對(duì)整個(gè)回填范圍和取土場(chǎng)進(jìn)行除雜清表,將樹(shù)根、淤泥、腐植土等雜物清除干凈,清理厚度不小于0.3 m。清理出的雜物運(yùn)至指定地點(diǎn),不得摻入土料中使用。

3.2 土方回填

回填采用分層壓實(shí)的方法進(jìn)行,主要施工步驟如下：

1）嚴(yán)格掌握鋪土厚度,達(dá)到均勻一致,每層厚度30 cm,做到隨鋪隨壓,碾壓工具選用壓路機(jī)及蛙式電夯、立式電夯等,壓實(shí)系數(shù)不小于0.93。

2）機(jī)械碾壓保持中速行使,防止漏壓,搭接寬度要不小于0.5 m,機(jī)械壓不到部位,要采用人工電夯,確保碾壓的質(zhì)量。

3）質(zhì)量控制：攤鋪厚度不要超厚。特殊部位須用人工鋪土和小型機(jī)具進(jìn)行壓實(shí),厚度不得超過(guò)20 cm。降雨天氣,應(yīng)停止施工,雨后恢復(fù)施工,填筑面應(yīng)經(jīng)晾曬、復(fù)壓處理并待質(zhì)檢合格后及時(shí)進(jìn)行復(fù)工。

3.3 碎石墊層

東干渠改造段為矩形渠道,底層為0.4 m 厚碎石墊層。應(yīng)采用20 mm～40 mm 粒徑的質(zhì)地堅(jiān)硬的碎石。碎石中不能含有塑料紙、樹(shù)葉、根根和雜草等有機(jī)雜物。最大粒徑不得超過(guò)虛鋪厚度的2/3,并不能大于50 mm。主要的工藝流程：碎石質(zhì)量的檢驗(yàn)——分層鋪筑—進(jìn)行夯實(shí)——找平——質(zhì)量驗(yàn)收。

3.4 鋼筋的制安

鋼筋制安主要做好以下幾個(gè)方面：

（1）鋼筋進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后,應(yīng)按照規(guī)范,嚴(yán)格對(duì)鋼筋的數(shù)量、品種、廠(chǎng)家、外觀質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量合格證進(jìn)行查驗(yàn),分類(lèi)堆放,并立牌識(shí)別。

（2）鋼筋安裝前,應(yīng)將表面漆、油污、銹鱗銹等清除干凈,應(yīng)做拉力、冷彎試驗(yàn)和焊接工藝試驗(yàn)。鋼筋的彎制、末端的彎鉤和接頭,應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙的要求。

（3）鋼筋的安裝應(yīng)符合施工詳圖和有關(guān)規(guī)范的規(guī)定。安裝好的鋼筋,應(yīng)具有足夠的剛度和穩(wěn)定性,保證在砼澆筑的過(guò)程中,其位置不變,避免發(fā)生錯(cuò)位變形,嚴(yán)禁為澆筑混凝土方便,未經(jīng)許可擅自移動(dòng)或切割鋼筋。

3.5 砼模板

東干渠改造段為矩形渠道,模板采用竹膠板制作,立模時(shí)用40 mm×60 mm 方木進(jìn)行加固,模板采用對(duì)拉絲進(jìn)行固定。模板的制作、安裝、移動(dòng)、拆除與維修須滿(mǎn)足施工技術(shù)規(guī)范、施工圖紙和招標(biāo)文件的要求?；炷翝仓霸敿?xì)檢查地基處理、模板等,并做好記錄。在全部符合施工詳圖要求并經(jīng)項(xiàng)目監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收合格后方可澆筑。模板安裝好后,其表面的平整度和垂直度必須符合規(guī)范要求（垂直偏差不大于3 mm）,接縫嚴(yán)密,上下層模板不得有錯(cuò)臺(tái),相鄰模板高差不大于3 mm。

3.6 砼澆筑

東干渠改造段砼入倉(cāng)采用安裝溜槽,人工輔助入倉(cāng)的方式。卸料后由人工將混凝土送入溜槽,溜槽每隔3 m 設(shè)置一道緩沖裝置,并由人工輔助進(jìn)入倉(cāng)面。澆筑砼時(shí),嚴(yán)禁在倉(cāng)內(nèi)加水,不合格的砼嚴(yán)禁入倉(cāng),已入倉(cāng)的不合格砼必須清除。在澆筑模內(nèi),無(wú)法使用振搗器的部位,應(yīng)輔以人工搗固,以保證砼的質(zhì)量。

3.7 砼養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完后要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù),灑水養(yǎng)護(hù)不少于14 天,養(yǎng)護(hù)應(yīng)在澆筑完畢后的12 小時(shí)以?xún)?nèi),對(duì)混凝土加以覆蓋和灑水。日平均氣溫低于5℃時(shí),不得灑水。在塑料布覆蓋養(yǎng)護(hù)時(shí),應(yīng)覆蓋嚴(yán)密,保持布內(nèi)有凝結(jié)水；在混凝土表面不便灑水或使用塑料布養(yǎng)護(hù)時(shí),宜涂刷薄膜保護(hù)劑,防止混凝土內(nèi)部蒸發(fā),用養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)的部位應(yīng)經(jīng)監(jiān)理同意。

4 結(jié)論

隨著近幾年矩形斷面在灌區(qū)東干渠、西干渠的實(shí)施,逐步解決了灌區(qū)東干、西干系統(tǒng)地下水位埋深下骨干渠道正常運(yùn)行的主要問(wèn)題,恢復(fù)了灌溉面積,干支渠渠系水利用系數(shù)由0.74 提高到0.75,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著,結(jié)果可供同類(lèi)項(xiàng)目參考。