【摘要】提出武山縣北順渠響河溝渡槽被毀的各種因素,針對渡槽被毀的各種因素,分析渡槽修復(fù)方案和工藝措施的科學(xué)合理性。
【關(guān)鍵詞】渡槽;修復(fù);技術(shù)
武山縣北順渠響河溝渡槽(下文中簡稱渡槽)1987年7月建成投運,位于武山縣東部渭河左岸一級支流響河溝下游距離溝口300m處,距離縣城約15km,是北順渠橫跨響河溝的配套建筑物,承擔(dān)著響河溝以東洛門鎮(zhèn)5個村4千余畝面積灌溉的輸水功能。渡槽共5跨全長50m,配套引渠40m(槽西端30m,槽東端10m),設(shè)計流量1.0m3/s。渡槽為簡支梁結(jié)構(gòu),槽墩為實心重力式現(xiàn)澆素混凝土結(jié)構(gòu),槽身為U型橫斷面預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
1、修復(fù)前現(xiàn)狀
1997年8月,響河溝流域普降暴雨產(chǎn)生山洪,發(fā)生泥石流,渡槽1#—3#墩(編號為自西向東排序)被沖毀,導(dǎo)致第1—3跨槽身塌落破壞。具體情況是:1#墩(即西端邊墩)有3條橫向裂縫斷裂成4段,基礎(chǔ)在現(xiàn)河床線下埋深僅有0.5m。2#墩基礎(chǔ)外露失穩(wěn)被山洪完全沖毀。3#墩在墩體與基礎(chǔ)的連接處完全斷裂,墩體被洪水沖走,基礎(chǔ)雖然是留在原位,但在現(xiàn)河床線下埋深只有0.8m。第1和第2跨槽身塌落被山洪沖毀。第3跨槽身斜搭在3#墩基礎(chǔ)和4#墩上面,并且有數(shù)條裂縫呈斷裂狀。渡槽西端的30m引渠及西端左側(cè)的20m護坡被毀。
2、問題的提出
2.1河床嚴(yán)重下切降低
響河溝發(fā)源于武山縣榆盤鎮(zhèn)關(guān)兒梁,由西北向東南流經(jīng)榆盤鎮(zhèn)鐘樓、武山縣水簾洞景區(qū)、洛門鎮(zhèn)改口、響河、石坪,于洛門鎮(zhèn)賈莊村匯入渭河,是渭河左岸(北部)武山縣較大的一級支流之一。由于流域內(nèi)植被覆蓋較差,巖體裸露,河床質(zhì)多以碎石土和砂土組成,溝口形成較大的沖積扇,導(dǎo)致渭河河道在此處向右岸彎曲。在1996年建設(shè)渭河賈莊段(響河溝溝口至洛門渭河大橋)堤防時,為了使渭河流線變直,水流直順,將該段渭河河道裁彎取直,沖積扇泥沙徹底清除,由此降低了響河溝溝口河床,即增大了渡槽處至溝口的溝道比降。1997年8月,響河溝流域普降暴雨,山洪將渡槽區(qū)段河床沖刷侵蝕下降十分嚴(yán)重,加之當(dāng)?shù)厝罕娫诠こ虆^(qū)段河床大量采挖砂土,造成槽址處河床降低2.0m以上。河床下降導(dǎo)致1#墩在河床線下埋深僅有0.5m,由于2#墩為河道主流區(qū),因此完全被毀,3#墩在河床線下埋深只有0.8m。
2.2河道彎曲,橫向侵蝕嚴(yán)重
由于河道的橫向沖刷侵蝕,河道彎曲的不斷變化發(fā)展,渡槽西端河岸成為凹岸,并且當(dāng)?shù)厝罕娕c河爭地現(xiàn)象突出,借助河道橫向侵蝕的自然特性,個別農(nóng)民在凸岸爭搶占灘攔河淤地,增大了槽址上游260m河段呈S型的彎曲程度,致使彎度高達110°。在河流的橫向侵蝕沖刷下,加上渠道尾水的沖刷,沖刷深度達5.0m以上,渡槽西端30m引渠及20m護坡塌陷破壞。
2.3河床比降大,水流沖擊力強
渡槽區(qū)段河床平均比降達29‰。響河溝流域內(nèi)生態(tài)條件差,水土保持措施薄弱,治理程度僅11.57%。流域內(nèi)降雨年內(nèi)分布不均,主要集中在6—8月份,且多以暴雨形式發(fā)生。響河溝流域面積88.9 km2,二十年一遇洪峰流量達157m3/s,流速高達11.5m/s,單位動能達6.7m。由于山洪常伴有泥石流,因此山洪對槽墩的沖擊力極大。原槽墩為素混凝土澆筑,且標(biāo)號偏低,在山洪的沖擊下,加之槽身下落造成的扭矩,1#墩產(chǎn)生了3條橫向裂縫,2#墩被山洪完全沖毀,3#墩在墩體與基礎(chǔ)連接處完全斷裂,墩體被洪水沖走,導(dǎo)致第1和第2跨槽身塌落被洪水沖毀破壞,第3跨槽身斜搭在3#墩基礎(chǔ)和4#墩上面,受震產(chǎn)生裂縫。
3、修復(fù)方案
在多種因素的綜合作用下,渡槽的1#—3#槽墩、第1— 3跨槽身、西端30m引渠及20m護坡被毀,不能正常輸水,數(shù)十年,響河溝以東4千余畝農(nóng)地的灌溉用水只能依靠當(dāng)?shù)貦C井提水供給,得不到保障,且增加了農(nóng)戶的放水成本,嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟的不斷發(fā)展。同時,誘使部分個體戶無步驟、無計劃的盲目打井,過度開采地下水資源,對環(huán)境也造成了一定影響,因此采取科學(xué)合理的修復(fù)方案,成功修復(fù)渡槽意義重大。針對渡槽被毀的各種因素及渡槽現(xiàn)狀,擬定修復(fù)方案如下。
3.1 新建槽墩
根據(jù)現(xiàn)狀,1#—3#槽墩需要重新建設(shè)。渡槽區(qū)段河床比降較大,經(jīng)測算,槽址處河床高出溝口河床8.6m。確定新建墩基礎(chǔ)埋深5.5m,高出溝口河床3.1m,可避免河床下切造成懸空失穩(wěn)的威脅。為了提高抗沖能力,采用鋼筋混凝土澆筑。由于地基為碎石土和砂土,承載力較低,故采取等系數(shù)多級放大腳基礎(chǔ)(詳見圖1)。
3.2 加固槽墩
4#、5#槽墩和東端護坡位于凸岸淤積區(qū),由于當(dāng)?shù)貍€別農(nóng)民與河爭地,通過數(shù)年的攔河淤地,基礎(chǔ)埋深雖然達3.0m,但在深泓線以下僅有0.5m,為保證其安全可靠,4#、5#墩采取不等系數(shù)多級放大腳空腹基礎(chǔ)加固(詳見圖2)。加固基礎(chǔ)深泓線以下采用素混凝土澆筑,深泓線以上采用鋼筋混凝土澆筑,以增強抗沖能力。東端護坡采取加深加固,加深2.3m,加深部分與原護坡用戧臺連接,戧臺寬1.0m(詳見圖3)。
3.3 槽身
為了與原槽身互相統(tǒng)一,外觀整齊美觀,新建槽身與原槽身橫斷面結(jié)構(gòu)完全相同,亦采用U型橫斷面預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
3.4 引渠
西端引渠,填方深度較大,最深達5.8m,且土質(zhì)為濕陷性強的砂土、黃土,故采取鋼筋混凝土澆筑襯砌,且縱向每隔1 0m設(shè)一個4.5m混凝土樁基。
3.5河道整治工程
為了避免河道橫向沖刷侵蝕對槽頭及引渠造成的威脅,清除非法搶占的河灘淤地,將槽址處呈S型的彎曲河段裁彎取直,改善河道流線,使河流順直通暢。在凹岸(西岸)布設(shè)防洪堤防150m,穩(wěn)定主流,確保渡槽安全。根據(jù)水文分析及水力計算結(jié)果,確定堤防總高度4.5m,其中深泓線以上高度2.5m,基礎(chǔ)埋深深泓線以下2.0m,堤防采用C15混凝土澆筑襯砌護面(詳見圖4),縱向每隔5米設(shè)置一條橫向伸縮縫,縫寬2—3cm,伸縮縫用瀝青砂漿填塞。
4、建議
加強工程區(qū)段河道管理,杜絕河道“三亂”現(xiàn)象,保證河道穩(wěn)定且通暢,確保渡槽長期安全度汛,管好工程,使渡槽發(fā)揮最大經(jīng)濟效益。
5、結(jié)論
2002年11月底,渡槽修復(fù)竣工,十余年間渡槽運行正常。自修復(fù)建成至現(xiàn)在,響河溝流域曾多次普降暴雨,每到汛期,每遇洪水,渡槽度汛安全,尤其是在2006年9月響河溝流域內(nèi)發(fā)生了一次強降雨,渡槽安全完好無損。
實踐證明,新建槽墩采用等系數(shù)多級放大腳基礎(chǔ),加固槽墩采用不等系數(shù)多級放大腳空腹基礎(chǔ),改善河道流線,布設(shè)必要的堤防等技術(shù)措施,是科學(xué)合理和實用的。
作者簡介:宋軍清,1966年9月生,男,漢族, 職稱:高級工程師,工作單位:武山縣水務(wù)局