武肖莉

（山西省禹門口水利工程管理局，山西 太原030002）

汾南灌區(qū)二級干渠改造工程簡述

武肖莉

（山西省禹門口水利工程管理局，山西 太原030002）

闡述了汾南灌區(qū)二級干渠現(xiàn)狀，針對實際情況提出相應(yīng)的改造方案，指出，汾南灌區(qū)二級干渠改造后，防洪標(biāo)準(zhǔn)能達(dá)到20年一遇校核，可發(fā)揮其防洪、節(jié)制、蓄水、灌溉作用，為山西省工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會繁榮穩(wěn)定起到重要作用。

二級干渠；現(xiàn)狀問題；改造方案；汾南灌區(qū)

1 工程概況

汾南灌區(qū)位于運城市稷山和萬榮兩縣汾河南岸的二級階地，高程約450～525m，地形南高北低，地面坡度1/200～1/300。灌區(qū)以黃土和黏土為主，適合農(nóng)作物生長，多年平均降雨量489.7mm。設(shè)計規(guī)模為六級六站，總裝機(jī)26臺，裝機(jī)容量10200 kW，總揚程157m，提水流量4.5m3/s，設(shè)計灌溉面積1.509 3萬hm2，灌溉稷山、萬榮6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，70多個行政村，受益人口15萬，其中稷山境內(nèi)1.193 3萬hm2，萬榮境內(nèi)0.313 3萬hm2。灌區(qū)現(xiàn)有一至六級總干渠，總長11.85 km；分干渠8條，總長85 km；支渠84條，總長165 km。共有各類骨干渠道建筑物2 803座。

本次設(shè)計汾南灌區(qū)的內(nèi)容為：二級干渠進(jìn)行防滲處理，并對渠系有關(guān)建筑物進(jìn)行配套改造。二級干渠渠道設(shè)計流量16.0m3/s，根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》確定二級干渠級別為4級。

2 工程現(xiàn)狀及改造方案

2.1 渠道

二級干渠樁號0+000—3+765.7段原設(shè)計為矩形渠道，渠寬4.0m，渠深3.6m，現(xiàn)狀渠道基本完好，部分渠道襯砌損壞。經(jīng)水力復(fù)核計算后渠道設(shè)計水深3.11m，原渠道超高0.49m，規(guī)范要求超高0.98m，不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，原設(shè)計渠道襯砌混凝土強(qiáng)度等級為C15，沒有抗凍和抗?jié)B要求，現(xiàn)狀渠道襯砌運行水位下由于凍融破壞，出現(xiàn)不同程度的剝蝕，本次改造設(shè)計對原渠道清淤后，對渠道襯砌剝蝕的渠段進(jìn)行鑿除并重新砌筑厚10 cm的C20混凝土襯砌，混凝土抗凍等級要求不低于F150，抗?jié)B等級要求不低于W4，并對渠道根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求進(jìn)行加高處理。

二級干渠樁號3+765.7—8+078.7段原設(shè)計流量14.5m3/s，改造設(shè)計流量16.0m3/s?，F(xiàn)狀樁號3+765.7—8+078.7段渠道原設(shè)計為梯形斷面，底寬1.6m，內(nèi)邊坡系數(shù)1.5。改造設(shè)計為弧底梯形斷面，考慮到渠道改造不產(chǎn)生新的永久占地和盡量減小加高渠道對巡渠路寬度的影響，渠道加高采用在原渠頂現(xiàn)澆混凝土擋墩，在渠道襯砌與混凝土擋墩間設(shè)沉降縫。二級干渠樁號3+765.7—8+078.7段渠道改造為弧底梯形斷面，底弧半徑2.5m，弧段弦長2.77m，圓心角67.38°，渠道內(nèi)邊坡系數(shù)1.5，渠深3.3m。渠道采用厚10 cm現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土襯砌，其下鋪設(shè)PE復(fù)合土工膜（兩布一膜）進(jìn)行防滲，膜厚0.35mm，密度不小于920g/m3，膜重不小于320 g/m2，布重400 g/m2，總重720 g/m2。填方段渠道外邊坡系數(shù)1.0，挖方段渠頂留1.0m寬的馬道，渠堤以上開挖邊坡采用1∶0.7，坡腳設(shè)C20混凝土排水溝，排水溝采用矩形斷面，口寬40 cm，深30 cm，厚度15 cm。渠道左堤為土路，作為人行道，右堤頂采用30 cm厚泥結(jié)石路面，作為行車巡渠路。

根據(jù)地質(zhì)資料，改造段二級干渠多數(shù)渠段地基存在不同程度的濕陷性，設(shè)計時考慮到該段渠道已運行近20年，渠道沉陷基本趨于穩(wěn)定，本次設(shè)計在原有渠道基礎(chǔ)上進(jìn)行防滲改造處理，原有渠道不拆除，渠道改造不產(chǎn)生新的永久占地，故不存在地基及邊坡的安全性問題。

2.2 建筑物

本次改造段二級干渠建筑物主要包括節(jié)制泄水閘、輸水隧洞及暗涵、排洪涵洞、橋。

2.2.1 節(jié)制泄水閘

本次改造一級干渠由于渠線改線，新建1座分水閘向龍門灌區(qū)供水。改造段二級干渠樁號0+000—8+ 078段布置節(jié)制閘3座，泄水閘3座，干斗口6座?，F(xiàn)狀1號節(jié)制泄水閘由于渠道變形閘門無法啟吊，已拆除，本次改造設(shè)計在原位置樁號2+440.9新建1號節(jié)制泄水閘；2號節(jié)制泄水閘由于泄水閘下游溝槽已建廠礦，下泄水流已無出路，故將現(xiàn)狀2號節(jié)制泄水閘拆除，新建泄水閘建于向上游改移76m至二級干渠樁號3+689.2處。

2.2.2 隧洞及暗涵

二級干渠原樁號0+135.4—0+550段渠道位于邊山地帶，原設(shè)計渠線是沿等高線在山邊繞行，渠道斷面為矩形斷面上增加拱頂，隨著當(dāng)?shù)毓I(yè)的發(fā)展，埋涵周邊的地形地貌均已發(fā)生變化，當(dāng)?shù)卮迕窠ㄆ鹆瞬墒瘡S，使山洪水流流向發(fā)生了變化，特別是近幾年來，每到汛期埋涵段渠道均發(fā)生險情。目前，已對暗涵個別段采取了臨時防護(hù)措施，現(xiàn)狀暗涵右岸邊墻側(cè)為20m左右的陡山坡，暗涵一旦發(fā)生險情將威脅到山西鋁廠石礦、龍門水泥廠和龍門新村的安全，影響整個二級干渠的安全運行。根據(jù)現(xiàn)狀暗涵情況，在暗涵右岸邊墻外做一道漿砌石防護(hù)墻對暗涵右側(cè)邊墻基礎(chǔ)進(jìn)行加固，其防護(hù)作用不大，故本次改造設(shè)計將該段暗涵改線采用隧洞方案通過。

考慮到隧洞洞線布置不影響原1號隧洞出口處山洪溝攔洪壩及其東側(cè)排洪渠，本側(cè)改線段隧洞進(jìn)口布置在排洪渠東側(cè)，出口處布置在1號渡槽前山洪溝東側(cè)，隧洞全長373m，設(shè)計過流能力16m3/s，設(shè)計縱坡采用原渠道設(shè)計縱坡1/4 000，糙率0.014。為了便于隧洞與上游暗涵和下游矩形渠的銜接，隧洞過水?dāng)嗝鏋橹眽A拱式C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，凈寬4m，直墻高2.3m，上部為180°半圓拱，設(shè)計水深3.15m。

改線段2號隧洞位于二級干渠樁號0+181.2—0+ 554.2，全長373m，其中進(jìn)口明挖段長33.1m，出口明挖段長66.1m，穿越Ⅵ類圍巖長112.0m，穿越Ⅴ類圍巖段長161.8m。設(shè)計根據(jù)圍巖類別分為三種襯砌類型：Ⅳ類圍巖采用Ⅰ型襯砌斷面型式；Ⅴ類圍巖采用Ⅱ型襯砌斷面型式；進(jìn)出口明洞段采用Ⅲ型襯砌斷面型式。Ⅰ型襯砌斷面型式為：頂拱范圍內(nèi)設(shè)直徑25mm系統(tǒng)錨桿，長2.0m，間排距1.0m，梅花型布置，頂拱及側(cè)墻掛直徑8m，間距150 cm的鋼筋網(wǎng)，并噴10 cm厚C20混凝土，必要時輔以鋼拱架支護(hù)，隧洞襯砌底板厚45 cm，側(cè)墻及頂拱厚35 cm的C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；Ⅱ型襯砌斷面型式為：頂拱范圍內(nèi)設(shè)直徑25mm的系統(tǒng)錨桿，長2.0m，間排距1.0m，梅花型布置，頂拱及側(cè)墻掛直徑8 m，間距150 cm的鋼筋網(wǎng)，并噴15 cm厚C20混凝土，必要時采取超前小導(dǎo)管注漿加鋼拱架支護(hù)，隧洞襯砌底板厚50 cm，側(cè)墻及頂拱厚40 cm的C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；Ⅲ型襯砌斷面型式為：采用底板、側(cè)墻和頂拱厚均為40 cm的C30鋼筋混凝土斷面。

Ⅴ類圍巖進(jìn)出口洞段由于隧洞洞挖巖體破碎、松散，穩(wěn)定性極差，極易坍塌，在隧洞進(jìn)出口各30m范圍內(nèi)擬采用管棚加鋼拱架支護(hù)方案；Ⅴ類圍巖除進(jìn)出口洞段，隧洞開挖采用超前小導(dǎo)管加鋼拱架支護(hù)方案；Ⅳ類圍巖洞段采用鋼拱架支護(hù)方案。

隧洞回填灌漿在頂拱中心角120°范圍內(nèi)進(jìn)行，回填灌漿孔間距2.0m，排距2.0m，Ⅳ類圍巖洞段灌漿壓力0.2MPa，Ⅴ類圍巖洞段灌漿壓力0.1MPa。

洞身段每8m設(shè)一道沉降縫，縫寬2 cm，沉降縫采用651橡膠止水帶進(jìn)行止水，臨水面填3 cm厚雙組份聚硫密封膏，止水帶內(nèi)外側(cè)填PE低發(fā)泡沫板。

2.2.3 排洪涵洞

本次改造段二級干渠現(xiàn)狀共布置有8座排洪涵洞，經(jīng)現(xiàn)場勘察，多數(shù)排洪涵洞內(nèi)有不同程度的滲水現(xiàn)象，原涵洞漿砌石勾縫已損壞，勾縫砂漿脫落，4號排洪涵洞淤泥已滿，上游洪溝內(nèi)洪水無法下泄，本次改造設(shè)計對4號排洪涵洞進(jìn)行拆除改建；對其余排洪涵洞進(jìn)行清淤后，再對排洪涵洞溝槽上游40m，下游30m范圍內(nèi)影響行洪的斷面進(jìn)行整修，再在溝底做一層厚50 cm的格賓石籠護(hù)底，最后對排洪涵洞洞身漿砌石重新進(jìn)行勾縫。

4號排洪涵洞由進(jìn)口豎井段、洞身段和排洪渠三部分組成。由于地面高程在渠底附近，因此在進(jìn)口布置豎井段，洪水通過進(jìn)口豎井段進(jìn)入渠底洞身段，通過排洪渠排泄至下游已建排洪渠，排洪涵洞洞身及排洪渠設(shè)計底坡1/35。進(jìn)口豎井段長8.0m，深2.1m，采用M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，底板厚度0.5m，邊墻為貼坡式，坡度1∶1，側(cè)墻頂寬0.5m，底寬1.5m。洞身為矩形斷面，洞身段長30m，采用1孔C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。斷面尺寸為凈寬3.0m，凈高1.6m。涵洞頂板、側(cè)墻和底板厚均40 cm，洞身每10.0m設(shè)一道沉降縫，縫寬3 cm，采用651橡膠止水帶進(jìn)行止水。混凝土抗凍等級F150，抗?jié)B等級W4。出口排洪渠采用矩形斷面，底寬3.0m，高2.0m，長63.0m，與下游已建排洪渠相接。

排洪涵洞基礎(chǔ)處理采用厚50 cm3∶7灰土墊層進(jìn)行換填處理，基底夯實壓實系數(shù)要求不低于0.95，灰土墊層壓實系數(shù)要求不低于0.97。

2.2.4 橋

本次二級干渠改造段干渠渠道上共布置各類橋24座，拆除2座影響渠道過流的廢棄機(jī)耕橋，其中1座機(jī)耕橋和1座公路橋改造為輸水涵洞（上部行車），本次改造橋共12座，其中改造公路橋1座，進(jìn)村橋1座，機(jī)耕橋10座。

新改造橋凈跨尺寸均大于渠道口寬，橋面寬度基本采用根據(jù)現(xiàn)狀橋?qū)?。根?jù)實際情況，公路橋的荷載設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)采用公路—Ⅰ級荷載標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)村橋的荷載設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)采用公路—Ⅱ級荷載標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)耕橋的荷載設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)采用農(nóng)橋—Ⅰ級荷載標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)地質(zhì)勘探資料，本次改造橋的基礎(chǔ)處理共采用兩種處理方案。對地基具有Ⅲ級濕陷性和Ⅱ級濕陷性公路橋基礎(chǔ)處理采用直徑1 200mm的C30鋼混凝土灌注樁進(jìn)行處理；對Ⅱ級和Ⅰ級濕陷性，Ⅰ級輕微濕陷性地基，機(jī)耕橋和進(jìn)村橋采用擴(kuò)大基礎(chǔ)換填厚100 cm3∶7灰土墊層進(jìn)行處理?；娱_挖后，基底夯實及灰土墊層壓實系數(shù)要求不低于0.95。

3 結(jié)語

汾南灌區(qū)二級干渠改造后，防洪標(biāo)準(zhǔn)將達(dá)到20年一遇校核，設(shè)計引水流量16.0m3/s，可發(fā)揮其防洪、節(jié)制、蓄水、灌溉作用，為山西省工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會繁榮穩(wěn)定起到重要作用。

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］1004-7042（2016）08-0010-02

武肖莉（1983-），女，2011年畢業(yè)于河海大學(xué)水利水電工程專業(yè)，助理工程師。

2016-06-04；

2016-07-12