宋永華

（遼寧省東港市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，遼寧東港 118300）

1 工程概況

鐵甲北五支渠道長(zhǎng)4 702 m，渠道比降1/9 000，灌溉面積1 507 hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.65，原設(shè)計(jì)流量3.10 m3/s?，F(xiàn)狀渠道斷面淤積，雜草叢生，過(guò)流能力僅能達(dá)到2.15 m3/s，不滿足灌溉流量3.10 m3/s的要求，亟需對(duì)該渠道進(jìn)行渠道硬化。輸水能力低下，嚴(yán)重影響灌溉。該段渠道滲漏比較嚴(yán)重，應(yīng)采取防滲措施減少損失，以便達(dá)到節(jié)水目的，改造設(shè)計(jì)對(duì)渠道采用現(xiàn)澆混凝土板襯砌。渠道底寬為1.5～3.0 m，邊坡1∶1.5。改造工程布置原則為不縮減原渠道斷面，不占渠道兩邊耕地。通過(guò)方案比選，提出了具體襯砌方案。

2 渠道襯砌方案

近幾年來(lái)東港灌區(qū)范圍內(nèi)渠道節(jié)水灌溉方面已建成多條渠道襯砌工程，主要結(jié)構(gòu)型式有以下3種。

2.1 梯形渠道襯砌

素土夯實(shí)+500 mm砂卵石墊層+100 mm厚現(xiàn)澆混凝土板。

梯形混凝土襯砌渠道，一般是從梯形土渠改造而來(lái)，因其邊坡較緩，占地面積大。

1）友誼總干減糙：全長(zhǎng)5 900 m，渠底寬7.20～10.50 m，渠道總深度3.20 m；護(hù)坡采用素土夯實(shí)+500 mm砂卵石墊層+100 mm厚現(xiàn)澆混凝土板，未護(hù)底；護(hù)腳為1 000 mm深、600 mm寬埋石混凝土護(hù)腳。

2）鐵甲6支襯砌：全長(zhǎng)4 520 m，渠底寬3.00～5.50 m，渠道總深度1.61～1.88 m；護(hù)坡、護(hù)底均采用素土夯實(shí)+500 mm砂卵石墊層+100 mm厚現(xiàn)澆混凝土板。

3）合隆聯(lián)干襯砌：全長(zhǎng)3 575 m，渠底寬4.00～5.00 m，渠道總深度2.40 m；護(hù)坡、護(hù)底均采用素土夯實(shí)+500 mm砂卵石墊層+100 mm厚現(xiàn)澆混凝土板。

4）鐵甲新民支襯砌：全長(zhǎng)1 350 m，渠底寬1.50～3.00 m，渠道總深度1.84～1.89 m；護(hù)坡、護(hù)底均采用素土夯實(shí)+500 mm砂卵石墊層+100 mm厚現(xiàn)澆混凝土板。

以上4項(xiàng)渠道減糙及襯砌工程均為東港灌區(qū)十期工程中的項(xiàng)目，涉及的渠道均為干、支渠。

2.2 U形渠道襯砌

素土夯實(shí)+砂卵石墊層+現(xiàn)澆（預(yù)制）混凝土U形槽。

U形渠道具有較佳的水力斷面，利于輸水輸沙，且具有較好的抗土基凍脹能力；同時(shí)，渠道占地少，便于管理；缺點(diǎn)是施工比較復(fù)雜，修復(fù)難度較大。

U形混凝土渠道施工分現(xiàn)澆和預(yù)制安砌兩種?，F(xiàn)澆時(shí)，設(shè)橫縫不設(shè)縱縫，為整體澆筑。預(yù)制時(shí)，預(yù)制塊為整體U形，對(duì)較大U形渠道，也可由兩塊對(duì)稱的半U(xiǎn)形塊對(duì)裝而成，安裝后的接縫用高強(qiáng)度水泥砂漿或細(xì)石混凝土填塞搗實(shí)，按二次澆筑混凝土處理；預(yù)制塊寬度為50～100 cm。填方渠段及U形渠土基必須填夯密實(shí)。

目前，灌區(qū)內(nèi)部分小流量支渠、斗渠、農(nóng)渠已建成U形渠道襯砌，其中稍大尺寸的U形混凝土渠道基本采用素土夯實(shí)+500 mm砂卵石墊層+100 mm厚現(xiàn)澆混凝土U形槽的形式；小尺寸U形混凝土渠道，譬如田間農(nóng)渠等采用素土夯實(shí)+100 mm砂石墊層+40～70 mm厚預(yù)制混凝土U形槽的形式。因灌區(qū)內(nèi)渠道比降非常小，已建成U形混凝土渠道設(shè)計(jì)流量基本都小于1.00 m3/s左右，最大圓弧直徑為2.00 m，最大渠道總深度1.80 m。

2.3 矩形渠道襯砌

素土夯實(shí)+500 mm砂卵石墊層+100 mm厚現(xiàn)澆混凝土矩形槽。

矩形混凝土渠道堅(jiān)固耐用，不易損壞，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，占地少，施工容易，管理方便，缺點(diǎn)是混凝土用量較大。在槽寬等同于U形渠道圓弧直徑、同等水深的情況下，其過(guò)水面積稍大于U形渠道過(guò)水面積。

小型矩形渠道襯砌為整體式混凝土結(jié)構(gòu)，各部分厚度根據(jù)結(jié)構(gòu)受力而定。矩形混凝土渠道的結(jié)構(gòu)形式很多，除整體式外，還有側(cè)墻與底板分開(kāi)的分離式及中間有縱縫的兩塊L形對(duì)接式等形式。

目前，灌區(qū)內(nèi)部渠道因工程建設(shè)場(chǎng)地受限采用矩形渠道襯砌，此類渠道大都位于公路或居民區(qū)邊，尺寸稍大，形式均為側(cè)墻與底板分開(kāi)的分離式，流量均在2.00～3.00 m3/s。

鐵甲北五支襯砌設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)渠底高程及比降不變的情況下，均有護(hù)底，針對(duì)以上3種渠道襯砌形式進(jìn)行水力計(jì)算。各形式渠道尺寸及水利要素，見(jiàn)表1～3。

表1 梯形混凝土襯砌計(jì)算成果表

通過(guò)以上計(jì)算成果可看出，渠道上口寬度為梯形混凝土襯砌＞矩形混凝土襯砌＞U形混凝土襯砌。因該段渠道首尾高程及比降均不能變化，計(jì)算出的U形混凝土襯砌渠道受形體限制其渠道總深度最大，其余2種襯砌的計(jì)算條件控制渠道總深度不變。U形混凝土襯砌形式的渠頂高程較其他方案高。

考慮到襯砌頂部以上土堤超高放坡的影響：

表2 U形混凝土襯砌計(jì)算成果表

表3 矩形混凝土襯砌計(jì)算成果表

0+000～2+567段工程布置寬度，方案2較方案1兩岸合計(jì)減少約1.05 m，方案3較方案1兩岸合計(jì)減少約2.43 m；

2+567～3+585段工程布置寬度，方案2較方案1兩岸合計(jì)減少約1.04 m，方案3較方案1兩岸合計(jì)減少約2.62 m；

3+585～4+702段工程布置寬度，方案2較方案1兩岸合計(jì)減少約0.80 m，方案3較方案1兩岸合計(jì)減少約2.30 m。

3 方案優(yōu)缺點(diǎn)

方案1，因鐵甲北五支現(xiàn)狀即為梯形土渠，采用梯形混凝土襯砌比較適宜，不增加占地面積，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，抗凍性能好，施工方便，檢修維護(hù)方便。對(duì)地形的改變較小，渠道兩岸為斜坡，有利于田間動(dòng)物活動(dòng)遷徙，對(duì)灌區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)有益。

方案2，因鐵甲北五支現(xiàn)狀為寬淺型渠道，在保障渠底高程及比降不變的情況下，受U形渠形體限制，渠道總深度及水深均加大。該支渠水深加大，而干渠水位不變，致使渠道實(shí)際引水流量受限；另一方面渠道總深度的增加，使得渠堤頂高程增加，故而較方案1工程布置寬度節(jié)省僅1 m左右。

該U形混凝土襯砌3段的設(shè)計(jì)圓弧半徑分別為1.81，1.74，1.55 m，體形較大，須采用現(xiàn)澆施工方法。需采用背后加肋的方法，提高其抗凍脹及抗破壞能力。因體形較大，受沉降及凍脹要求，U形渠底及兩側(cè)土基必須填夯密實(shí)，且要求嚴(yán)格。方案中，方案2施工最為復(fù)雜，修復(fù)難度最大。

方案3，在保障渠底高程、比降及水深不變的情況下，進(jìn)行矩形混凝土襯砌設(shè)計(jì)，較方案1工程布置寬度節(jié)省2.30～2.62 m。

該矩形混凝土襯砌3段的設(shè)計(jì)底寬分別為4.63，4.19，3.90 m，體形較大，須采用現(xiàn)澆施工方法，形式為側(cè)墻與底板分開(kāi)的分離式，兩岸側(cè)墻按照獨(dú)立擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。也需考慮墻背及渠底凍脹力及建筑物抗破壞能力。對(duì)兩側(cè)墻基礎(chǔ)要求嚴(yán)格，施工相對(duì)復(fù)雜，修復(fù)難度較大。

4 結(jié)論

設(shè)計(jì)對(duì)上述3種鐵甲北五支襯砌型式進(jìn)行方案比選，對(duì)各襯砌方案的單位延長(zhǎng)米襯砌面積進(jìn)行比較，見(jiàn)表4。

表4 各襯砌方案的單位延長(zhǎng)米襯砌面積成果表m2

由表4可以看出在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，雖說(shuō)方案2單位延長(zhǎng)米襯砌面積最小，但由于方案2屬體形較大U形渠，須設(shè)置加強(qiáng)肋及渠頂橫向撐桿，渠底及兩側(cè)土基必須填夯密實(shí)。方案3較方案2單位延長(zhǎng)米襯砌面積略小，但其形式為側(cè)墻與底板分開(kāi)的分離式，兩岸側(cè)墻按照獨(dú)立擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)兩側(cè)墻基礎(chǔ)要求嚴(yán)格。綜上所述，從各方面優(yōu)缺點(diǎn)考慮，方案1要優(yōu)于其余方案。因此，該工程襯砌型式推薦采用方案1。

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