某干渠防滲改建工程渠道橫斷面設(shè)計分析

王旭東　劉運波

【摘要】渠道規(guī)劃設(shè)計應(yīng)考慮渠道沿線的地層巖性、地下水埋深、建筑材料分布等因素，力求在保證工程建設(shè)質(zhì)量基礎(chǔ)上，降低工程投資費用。文章以某干渠防滲改造工程為例，結(jié)合渠線地質(zhì)條件分析了影響渠道斷面設(shè)計的主要影響因素，并比選分析確定了最經(jīng)濟實用的渠道斷面。

【關(guān)鍵詞】防滲渠道；橫斷面設(shè)計；影響因素；方案比選

0、工程概況

某干渠所在區(qū)域耕地面積有17.4萬畝，防滲斗渠9條，總長度為10.233km。近年來，隨著水資源的日益緊張，設(shè)計對地區(qū)水利設(shè)施進行續(xù)建配套與節(jié)水改造。

工程區(qū)平均海拔在1028～1064m，地面坡降1/2500～1/4000，地勢由西北向東南傾斜，地形較為平坦，地貌單一。渠道沿線地層巖性主要為粘土、砂壤土、壤土和粉細砂。地層巖性的地基持力層及主要受力層多為粉土，土黃色，稍濕～很濕，結(jié)構(gòu)呈稍密～中密狀態(tài)，表層含有大量根系，并夾少量薄層粉砂透鏡體；該層土以粉粒為主，干強度與韌性屬于低～中等，層底埋深大于10m，弱透水性。地下潛水～承壓水混合水水位埋深一般為11～25m，標(biāo)準(zhǔn)凍深為1.50m。

2、渠道橫斷面設(shè)計

根據(jù)灌區(qū)農(nóng)田用水需求，干渠斷面形式采用梯形，設(shè)計流量在0.22～0.35m3/s，防滲渠道級別為5級，屬于小（1）型工程。梯形渠道設(shè)計考慮因素主要為襯砌材料、邊坡系數(shù)、抗凍脹材料、糙率等。

2.1 渠道邊坡系數(shù)

梯形渠道實用經(jīng)濟斷面計算中最為重要的參數(shù)為渠道邊坡系數(shù)。但需注意的是，邊坡系數(shù)與其它水力參數(shù)存在一定的矛盾關(guān)系，增加邊坡系數(shù)對于渠道施工有利，而邊坡系數(shù)的增加會加大渠道過水?dāng)嗝婷娣e，并降低渠道水流流速，這會增加渠道水面蒸發(fā)量和渠道費用?？紤]渠道沿線地層巖性主要為粘土、砂壤土、壤土和粉細砂組成，地層巖性良好；在對各種土質(zhì)進行了詳細的室內(nèi)及現(xiàn)場的物理力學(xué)試驗，結(jié)合相關(guān)規(guī)定及區(qū)域已建工程設(shè)計經(jīng)驗，確定渠道邊坡系數(shù)為1.5

2.2 抗凍脹材料

根據(jù)對項目區(qū)地質(zhì)調(diào)查，擬改建渠道沿線土壤屬凍脹性土，必須考慮凍害影響因素。工程設(shè)計中對全線渠道剛性襯砌層下面設(shè)抗凍層。針對項目區(qū)特點，細砂抗凍體對砂樣要求嚴(yán)格，壓實質(zhì)量較難控制，并且細砂抗凍體的運距較遠。中密度苯板具有施工速度快、易于安裝的優(yōu)點。考慮當(dāng)?shù)乜箖雒洸牧戏植记闆r和運輸距離，渠道抗凍脹材料選擇中密度苯板。

3、渠道橫斷面的確定

3.1 橫斷面設(shè)計方案

（1）方案Ⅰ：砼板護砌防沖、塑膜防滲、中密度苯板抗凍脹橫斷面結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為：①邊坡：自外向里依次為C20預(yù)制六棱板cm、M5砂漿找平層cm、mm聚乙烯塑模和cm苯板抗凍體。②渠底：自上而下依次為現(xiàn)澆砼板cm、mm聚乙烯塑模和cm苯板抗凍體，渠道頂部采用寬×厚=25×6cm的砼封頂板，渠堤堤頂寬度為m。渠道預(yù)制邊板伸縮縫橫向每9.5米伸縮縫一道，6cm的聚氨酯砂漿閉縫。渠道采用六棱塊預(yù)制襯砌，抗凍抗?jié)B分別為和W6；每塊六棱塊長度為48cm，塊件分封cm，并采用細粒砼砌縫。封頂板采用C15現(xiàn)澆砼板，每間隔m分縫一道，縫寬為mm，并用改性油氈填縫。填方段壓實度≥0.98，干密度1.6t/m，相對密度≥0.75。

（2）方案Ⅱ：砼板護砌防沖、塑膜防滲、細砂抗凍體抗凍脹橫斷面結(jié)構(gòu)

其結(jié)構(gòu)：①邊坡：自外向里依次為砼預(yù)制六棱板cm、cm砂漿找平層、mm聚乙烯塑膜和細砂抗凍體35～50cm；預(yù)制板結(jié)構(gòu)縫采用細礫砼勾縫，勾縫寬度為cm，9.5m設(shè)一道伸縮縫，伸縮縫采用cm厚閉孔塑料板；b、渠底：自上而下依次為C20砼現(xiàn)澆板cm、mm聚乙烯塑膜、細砂抗凍體50cm。現(xiàn)澆砼板2.0m設(shè)一道結(jié)構(gòu)縫，結(jié)構(gòu)縫采用2cm厚閉孔塑料板。工程抗凍脹材料選用砂礫石抗凍體，渠道邊坡和底面的抗凍厚度分別為35～50cm、50cm。

3.2 比選分析

對兩種型式橫斷面進行比選分析，其結(jié)果下表。

兩種橫斷面型式從投資、施工、運行安全及建筑材料等方面進行比較，方案渠道橫斷面型式具有投資少、施工方便等特點，其單公里工程造價可比方案節(jié)省4.39萬元，而本工程干渠線路較長，綜合總工程投資費用節(jié)省是非?？陀^的；同時，方案能夠充分利用建筑材料加快施工進度。綜合分析確定將方案橫斷面型式作為本工程推薦方案。

4、結(jié)語

工程投入運行之后，對渠道變形情況進行監(jiān)測，監(jiān)測時期為冬季，并將其與原渠道同一時期的渠道變形量進行分析，渠道填縫兩側(cè)的變形量有明顯區(qū)別。原渠道陰坡、陽坡和渠底的最大變形量分別為71mm、25mm和51mm，而新設(shè)計渠道在對應(yīng)區(qū)域的變形量為、mm和mm，平均下降幅度達到90%?？紤]到區(qū)域渠道的安全變形量為10mm，變形量均在安全允許范圍內(nèi)，這亦說明渠道設(shè)計方案較為合理。除此之外，渠道在運行階段防滲效果良好。綜合工程施工進度與建設(shè)投入費用，本次方案設(shè)計較為合理。

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