闞家山水庫輸水渠道防滲改造設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究

馬 飛

(思南縣合朋溪鎮(zhèn)水務(wù)站，貴州 思南 565100)

闞家山水庫輸水渠道防滲改造設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究

馬 飛

(思南縣合朋溪鎮(zhèn)水務(wù)站，貴州 思南 565100)

在闞家山水庫輸水工程中，輸水渠道是非常重要的組成部分，在我國水利工程中起到了非常重要的作用。隨著需水量的不斷增加，以及環(huán)境對渠道破壞的不斷增加，輸水渠道的輸水能力大大的降低，必須加強(qiáng)對其進(jìn)行防滲處理。文章主要闡述了闞家山水庫輸水渠道改造設(shè)計(jì)與施工技術(shù)。

闞家山水庫；輸水渠道；改造設(shè)計(jì)；施工；混凝土；防滲

0 引 言

闞家山水庫工程管理所是思南縣小(2)型灌區(qū)之一，由合朋溪鎮(zhèn)水務(wù)站2名工作人員統(tǒng)一管理。工程建成后進(jìn)行了一次性渠系配套建設(shè)，渠道總長8.2km，渠道建成后沒進(jìn)行過改造，多年的山洪自然災(zāi)害已造成渠道損害大，加之思林電站建成后，灌區(qū)被淹沒大部分。所以發(fā)揮的效益逐漸減小，必須加強(qiáng)對其改造。

1 工程概況

闞家山水庫屬小(2)型蓄水工程，位于貴州省東北部思南縣西南面合朋溪鎮(zhèn)抗家山村境內(nèi)，坐落在烏江水系六池河，距思南縣城80km，距合朋溪鎮(zhèn)政府所在地15km，壩基離公路0.5km。

水庫集雨面積1.5km2，多年平均降水量1050mm，總庫容75萬 m3，設(shè)計(jì)洪水位513.93m，校核洪水位514.63m，設(shè)計(jì)灌面86.67hm2。

大壩為土壩，壩頂寬5.2m，壩頂長74m，溢洪道底高程512.2m，溢洪道泄水量28.23m3/s，放水閘閥布置在左岸，由放水閥控制放水，放水孔泄水量0.15m3/s。是一座以灌溉為主的水庫，水庫對下游的影響有人口700人，耕地26.67hm2。

2 渠道設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容及工程布置與措施，本項(xiàng)目工程建設(shè)涉及渠道的改造防滲襯砌以及配套的渠系建筑物，具體設(shè)計(jì)如下：

2.1 渠道斷面設(shè)計(jì)

本工程基本是在原有渠道上進(jìn)行改造防滲襯砌。渠道斷面的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有渠道情況和實(shí)際渠線經(jīng)過的地形，做到科學(xué)合理，運(yùn)行條件好，工程量小，投資省[1]。各項(xiàng)目區(qū)渠道斷面設(shè)計(jì)主要包括以下5個(gè)方面內(nèi)容：

2.1.1 渠道設(shè)計(jì)流量

在渠道流量設(shè)計(jì)中，考慮到各項(xiàng)目區(qū)渠道是以灌溉輸水任務(wù)為主，其設(shè)計(jì)流量全部為農(nóng)業(yè)灌溉用水，渠道灌溉方式按續(xù)灌設(shè)計(jì)，渠道設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算確定：

(1)

式中：Q為渠道的設(shè)計(jì)流量，m3/s；q為設(shè)計(jì)灌水率，取12.92m3/s·萬hm2；A為渠段的灌溉面積，萬hm2；η為灌溉水利用系數(shù)，干渠取0.70，支渠取0.75。

2.1.2 渠道橫斷面設(shè)計(jì)

為節(jié)約寶貴的土地資源，減少渠道工程量，減少投資，結(jié)合實(shí)際地形和地質(zhì)土壤性質(zhì)，原有斷面情況，對各種渠道斷面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方法為：

1)按《灌溉與排水工程》(GB50288—99)附錄H梯形渠道水力最佳斷面水力要素，計(jì)算公式，求出水力最佳斷面水深h0和水力最佳斷面底寬b0。

2)結(jié)合實(shí)際地形和地質(zhì)土壤性質(zhì)和施工工藝，對b0進(jìn)行調(diào)整，以流量計(jì)算公式反算渠道水深，并考慮續(xù)灌等灌溉方式，對相應(yīng)規(guī)模渠道按規(guī)范加上渠道超高，得出設(shè)計(jì)渠高h(yuǎn)和寬b。

相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算公式：

1)梯形渠道水力最佳斷面水力要素計(jì)算公式：

(2)

b0=2[(1+m2)1/2-m]h0

(3)

式中：h0為水力最佳斷面水深，m；n為渠床糙率；Q為渠道設(shè)計(jì)流量，m3/s；m為渠道內(nèi)邊坡系數(shù)，矩形渠道為0；i為渠底坡降；b0為水力最佳斷面底寬，m。

2)梯形斷面流量計(jì)算公式：

(4)

其中：h為渠道設(shè)計(jì)水深，m；b為渠道底寬，m；n為渠床糙率；Q為渠道設(shè)計(jì)流量，m3/s；m為渠道內(nèi)邊坡系數(shù)，矩形渠道為0；i為渠底坡降；本次設(shè)計(jì)渠道均為5級渠道，渠道超高△h：取0.2～0.3m，并按20%的加大流量復(fù)核其輸水能力。

2.1.3 縱斷面設(shè)計(jì)

縱斷面的設(shè)計(jì)主要是渠道底坡的設(shè)計(jì)，渠道底坡的選擇對已建渠道盡量結(jié)合原渠道的底坡，避免出現(xiàn)較大的挖方和填方；對續(xù)建渠道除避免出現(xiàn)較大的挖方和填方外，還應(yīng)滿足渠道灌溉和排水的高程要求[2]。

該項(xiàng)目為渠道改造工程，是對原渠道進(jìn)行襯砌、改造、修復(fù)和防滲等處理，以提高渠道的輸水能力，滿足下游農(nóng)業(yè)用水需求，因此本次渠段的縱斷面設(shè)計(jì)是以渠系建筑物的進(jìn)出口高程作為固定高程，以此來推求渠段的縱斷面坡降。

2.1.4 糙率的取值

糙率的取值對渠道斷面的設(shè)計(jì)起重要的作用，是斷面設(shè)計(jì)中主要的參數(shù)之一。本次糙率的選擇以《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50288—99)[3]為主要參照依據(jù)。

同時(shí)結(jié)合各項(xiàng)目區(qū)渠道實(shí)際情況選取綜合糙率混凝土渠道為0.017，漿砌石渠道為0.025。

2.1.5 流速控制

為保證渠道的不沖不淤，渠道斷面設(shè)計(jì)應(yīng)選取合理的流速，流速過慢則導(dǎo)致渠道淤積，流速過快則會造成沖刷影響，給下一級渠道取水帶來不利影響，特別是各項(xiàng)目區(qū)渠道渠線較彎曲，水流過快將對渠道邊坡穩(wěn)定造成不利影響[4]。

由于本次設(shè)計(jì)渠道地勢平坦，底坡較緩，渠線長，流速慢，對其進(jìn)行“三面光”防滲處理后渠道水流含沙量很小，泥沙淤積威脅不大，但為了防止渠道長草，影響輸水能力，渠道平均流速宜≥0.3～0.4m/s。

渠道斷面的設(shè)計(jì)要綜合以上幾個(gè)方面同時(shí)考慮，選取最優(yōu)斷面。

2.2 渠道防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

渠道防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括襯砌材料選擇和渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。

2.2.1 襯砌材料選擇

渠道節(jié)水續(xù)建配套工程襯砌材料的選擇將關(guān)系到工程節(jié)水效果、投資，管理等多方面因素。經(jīng)分析研究，項(xiàng)目在山區(qū)、平壩區(qū)都有分布，結(jié)合當(dāng)?shù)匾酝┕そ?jīng)驗(yàn)，考慮到項(xiàng)目區(qū)石料儲量少，而且本次規(guī)劃渠道斷面偏小，綜合考慮，本規(guī)劃渠道防滲材料全部采用C15混凝土澆筑[5-6]。

2.2.2 渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)渠道斷面型式均采用矩形斷面，邊墻及渠底均采用C15混凝土澆筑，邊墻厚0.2m，底板厚0.15m，底板下鋪設(shè)0.1m厚的碎石墊層。現(xiàn)澆渠道每隔5～8m設(shè)一道橫向伸縮縫和縱向伸縮縫，伸縮縫寬度≥1.5cm，并安裝止水帶。

3 輸水渠道防滲混凝土施工要點(diǎn)

輸水渠道防滲混凝土施工要點(diǎn)主要包括：混凝土攤鋪、混凝土鋪攤和振搗、養(yǎng)護(hù)和伸縮縫處理4個(gè)方面。

3.1 混凝土攤鋪

混凝土攤鋪由G0MACO皮帶布料機(jī)來完成。皮帶布料機(jī)為桁架結(jié)構(gòu)，由工作主機(jī)推動(dòng)沿軌行走，皮帶布料機(jī)的所有動(dòng)作是由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，布料機(jī)桁架可以由一端加長或減短，適用于大面積攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。皮帶布料機(jī)布置在襯砌機(jī)的前面，進(jìn)行混凝土料的均勻攤鋪，粗略整平[7]。

混凝土經(jīng)攪拌運(yùn)輸車運(yùn)至皮帶布料機(jī)集料斗，混凝土通過上料皮帶機(jī)運(yùn)輸?shù)讲剂掀C(jī)上，布料皮帶機(jī)將混凝土從上向下運(yùn)輸?shù)耐局校晒伟鍣C(jī)構(gòu)的刮刀將混凝土刮到要求的厚度，將混凝土攤鋪在渠道表面。

在施工中，工作人員在現(xiàn)場觀察攤鋪情況，對個(gè)別欠鋪的部位，操作布料機(jī)重新補(bǔ)料保證混凝土襯砌厚度，鋪料整平后，應(yīng)高于設(shè)計(jì)頂面1～2cm，保證振搗密實(shí)后襯砌厚度能滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 混凝土鋪攤和振搗

擬采用混凝土攤鋪機(jī)，采取支立模板，連倉澆筑的施工方法，由于公路襯砌機(jī)履帶位于襯砌倉面范圍線以內(nèi)，施工時(shí)不需要留工作帶，履帶不會損壞已成型混凝土面。

混凝土攤鋪機(jī)具有自動(dòng)感應(yīng)找平功能，在渠道混凝土攤鋪時(shí)，能保證渠底混凝土攤鋪平整度。縱縫位置采用 8cm定型鋼模板,外側(cè)采用鋼管連接加固；橫縫位置采用 8cm定型鋼板作為擋板，擋板與縱縫模板用螺栓連接，保證擋板的穩(wěn)定。模板支立根據(jù)高程和邊線控制樁支立底板模板[8-9]。

混凝土攤鋪?zhàn)韵葷仓倪吰乱粋?cè)渠道底板開始施工，由混凝土攪拌車運(yùn)輸混凝土至渠道馬道位置，由輕型布料機(jī)輸送混凝土至攤鋪機(jī)集料斗，布料系統(tǒng)把混凝土均勻的攤鋪在底板倉面上，后由攤鋪模板對混凝土進(jìn)行整平。

采用振搗梁對底板混凝土振搗找平，振搗時(shí)，振搗梁架設(shè)在擋板上，沿垂直于渠道中心線方向行走振搗混凝土，現(xiàn)場施工人員控制振搗梁在底板混凝土上往復(fù)行走次數(shù)，防止漏振及過振。

3.3 養(yǎng)護(hù)

采用土工膜直接覆蓋養(yǎng)護(hù)法，一般在混凝土出面后12～18h即開始養(yǎng)護(hù)，先在混凝土表面上均勻?yàn)⑸弦粚铀儆猛凉つじ采w在上面，搭接部位應(yīng)重疊10～20cm，用磚石或方木將土工膜或麻袋片壓好。

混凝土澆筑完畢后，養(yǎng)護(hù)前宜避免太陽光暴曬；混凝土在澆筑完畢后，按照規(guī)范要求，開始灑水養(yǎng)護(hù)保持混凝土表面濕潤；混凝土應(yīng)連續(xù)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)始終使混凝土表面保持濕潤；混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間，≥28d，有特殊要求的部位宜適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

當(dāng)日平均氣溫<0℃時(shí)，土工膜上必須加蓋草簾，加以保溫以防混凝土受凍，平均氣溫<5℃時(shí)，不得灑水[10]。

3.4 伸縮縫處理

渠道專用聚硫密封膠，渠道通縫伸縮縫的下部和半縫伸縮縫下部隔縫材料為聚氯乙烯閉孔泡沫板，隔縫材料要鋪設(shè)在先澆筑的襯砌板滑模模板內(nèi)側(cè)，頂部20mm加厚度20mm的板條，澆筑混凝土后，直接黏貼于混凝土側(cè)面上，閉孔泡沫板安放不能超高，施工時(shí)，預(yù)留尺寸要大于設(shè)計(jì)尺寸20mm，把聚硫密封膠的空間先預(yù)留出來，待伸縮縫兩側(cè)的襯砌板澆筑完成混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，取掉頂部的20mm厚的板條，在閉孔泡沫塑料板上填充聚硫密封膠。

4 結(jié) 語

對該水庫渠道進(jìn)行改造施工屬于公益性質(zhì)工程，不僅具有經(jīng)濟(jì)效益，而且具有一定的社會效益，能夠促進(jìn)高效農(nóng)業(yè)發(fā)展，全面提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，可對周邊區(qū)域起到輻射帶動(dòng)作用。

同時(shí)可以改善生產(chǎn)條件，還可以改善勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。總之，該項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益和社會效益均較顯著，應(yīng)盡早實(shí)施。

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1007-7596(2014)03-0097-03

2013-10-10

馬飛(1973-)，男，苗族，貴州思南人，工程師，從事水利水電施工、設(shè)計(jì)及管理工作。

TV672

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