寶雞峽灌區塬上總干渠改造淺析

王偉　趙茜　胡義鋒

【摘 要】本文結合寶雞峽灌區總干渠的基本條件和現狀，分析了灌區總干渠目前的主要問題，并結合灌區實際，提出了改造的總體方案和設計，同時結合作者經驗，對后面施工中的要點進行了提煉，以期為同類工程提供參考。

【關鍵詞】寶雞峽灌區；總干渠；改造；砼襯砌

0 概況

寶雞峽灌區位于陜西省關中西部，地理坐標東經106°51′至108°48′，北緯34°44′，東西較長，南北狹窄，呈帶形分布。灌區地形在眉縣常興鎮以西，為狹窄的黃土陡坡和渭河、千河川臺地帶，常興鎮以東，則為開闊的黃土塬地帶，形成平坦的三階地臺塬區和二、一階地的川塬區，現常稱為塬上和塬下部分。灌區屬于大陸性氣候的半干旱地區，1954年～2004年長系列多年平均降水量570mm，年內分配不均，春夏多旱，秋季多澇。7～9月份降水量占全年的50%左右，且多以暴雨形式出現，很難利用。年平均氣溫13.2℃，最高氣溫43℃，最低氣溫-21.5℃，最冷月平均氣溫-1.8℃，結冰期一般在12月上旬至翌年3月上旬。凍土深度一般在10～30cm，灌區地下水埋深，渭河階地區一般為5～20m，黃土塬區5～80m，最深達百米。

寶雞峽引渭灌溉工程，是陜西省西部大型低壩引水工程，灌溉咸陽、寶雞兩市13個縣（區）170萬畝土地。渠首自寶雞峽口筑壩引水，樞紐工程系由攔河壩、引水隧洞、沉沙槽、沖刷閘和進水閘五部分組成。渠道設計流量50m3/s，校核流量60m3/s，總干渠全長180.2km。此段地質地貌極其復雜，有古、老、新滑坡170個，其中渠道直接通過98處。沿渠有窯洞、墳墓、地窖等隱患1600多處，出露泉水198處，塬坡參差不齊，跨越河溝200余條。渠道左岸塬邊陡峻，人工高邊坡高達30～74m，總長20余千米，地形險峻，工程艱巨?？偢汕角h壇子坊分水閘以下分東、西干渠。為保證渠道通過的滑坡體的穩定，減少輸水損失，將總干渠全長215.0km用混凝土襯砌。

總干渠改造項目區位于渭河左岸，黃土臺塬和渭河級階是項目區域的主要地形地貌，項目區土壤大部分為中壤、輕壤及少量沙壤土。項目區內地下水多為孔隙水，埋深約為5～100m之間，分布比較均勻，且常有呈層狀。項目區地下水補級來源主要為大氣降水、灌溉入滲水及北山基巖裂隙水，其入滲系數在黃土臺塬高階地地區一般為0.1～0.3，河漫灘及低階地地帶可達0.3～0.4，項目區第四系松散堆積厚度大、分布廣、含水性好，年均降雨量多在500m左右，補給條件較好，總的來說地下水較為豐富，地下水位較高。

1 寶雞峽總干渠現狀分析

寶雞峽總干渠自1971年建成通水以來，對寶雞峽灌區的農業生產發揮了不可估量的作用，是灌區實現經濟發展的基本保證，但是隨著時間的推移以及干渠工程運行年限的增加，一些新的問題又不斷暴露出來，茲待解決。

受自然條件以及運行壽命所限，部分干渠年久失修，干渠特別是位于渭河左岸的項目區，問題較多，主要分為兩類：渠道淤積、渠道滲漏。

1.1 渠道淤積

寶雞峽灌區干渠部分渠段存在渠道淤積問題，輸水時達不到相應的設計流量，從而影響整個渠段的輸水，特別是下游渠段灌溉用水的效率，給用水戶造成不便，降低了引水量和用渠水的積極性，而低引水量又間接造成渠道流速的降低，更易淤積，從而造成惡性循環。

究其原因，主要有兩方面：①由于寶雞峽灌區是引渭河水進行灌溉，而渭河水有兩大特征：其一，徑流年內分配不均，干流以秋季流量最大，約占年徑流的38%～40%，這就使得均衡連續的引水比較困難，在汛期，由于降雨量相對較大，所需引水量也相對較少，而在非汛期所需引水量較大，而河道來水較少，引水困難，這勢必會造成總干渠工程無法連續運行，而渠道輸水的不連續，就易造成淤積。其二，來水含沙量大，馬渡王站含沙量為5.6kg/m3，年輸沙模數為2110t/km2，對于如此之大的含沙量，盡管在渠首部分采取了相應的排沙措施，但含沙量偏大，仍給干渠輸水提出了較高要求，一旦低于設計的流速，渠道還是會淤積，這兩點給干渠輸水造成了不利影響。②由于部分渠道是人工高邊坡，經過長期的雨水沖刷或者因地質災害，造成個別地段的滑坡，致使渠道淤積；另外，管護不夠，使得上游垃圾入渠，也是造成渠道淤積的一個原因。

1.2 渠道滲漏

總干渠是輸水灌溉工程的中樞，控制其滲漏是提高用水效率的重中之重，而目前，總干渠雖然全部采用混凝土襯砌，但是因工程運行年代久遠，很多襯砌已經達到報廢年限，無法正常運行，存在裂縫、塌陷、凍脹等問題，致使部分渠段滲漏嚴重。

究其原因主要有兩點：①凍脹破壞。項目區結冰期一般在12月上旬至翌年3月上旬，時間較長，且區內溫差較大，故而在年內會使渠道經歷多次凍融循環，為凍脹破壞提供了有利條件。同時，一旦某處混凝土襯砌因凍脹而產生裂縫，那么隨著渠水下滲，渠水會使渠基的填土發生更加嚴重的凍脹，從而進一步加劇襯砌的錯位、塌陷和破壞，最終使得渠道無法正常運行。②滲徑較短。渠道輸水或多或少都會有滲水，滲水會經過渠基補給地下水，而項目區沿線地下水豐富，補給條件較好，地下水位偏高，土質疏松，入滲系數可達0.4，易形成管涌、流土等滲漏破壞，威脅渠基安全，同時給渠基的凍脹也創造了條件，所以，渠道滲漏控制需要統籌考慮氣候、水文地質以及襯砌的特點，采取綜合措施，截斷滲流途徑。

2 總干渠改造方案

對于渠道淤積，在渠道改造的范圍內，一般只能通過清淤來解決問題，故本工程采取清淤的方法；對于渠道滲漏，其主要看渠道襯砌是否完好，是否能夠正常工作，鑒于本工程渠道襯砌運行時間較長，修復難度大，而且考慮到經濟性，決定采用更換襯砌、鋪土工膜的方式進行。另外，由于該區土質較為松軟，且為凍脹土，為保證襯砌安全，對渠基也進行換填處理。

2.1 總體施工方案

本次渠道工程總干渠為梯形斷面。依次進行渠道清淤、土方開挖及原砌體拆除，再進行素土換填、人工削模，最后進行渠道砼澆筑及渠堤整修。因工期比較緊，三個工作面同時進行施工（采用流水式作業方式進行，即邊清理渠內淤積、邊拆除、邊開挖邊進行素土換填、邊修整渠道內坡、邊襯砌的方式進行），渠道襯砌采用渠道襯砌機完成。

渠道襯砌工程：渠道清淤→拆除原襯砌板→渠底開挖后進行素土換填→渠道內坡修整→基準線設置→襯砌機就位→混凝土澆筑→混凝土抹面壓光→混凝土養護→伸縮縫處理→渠堤培土壓實（現狀渠堤高度達不到設計高度的）。

2.2 施工設計主要說明

（1）本次改造塬上總干渠范圍為15+619～16+045、19+134～19+400、30+290～30+430，長度共計832m。各改造渠段縱向比降維持現狀不變，設計流量50m3/s，加大流量60m3/s。

（2）渠道襯砌板采用C20W6F50砼現澆，襯砌板每4m設一道橫向伸縮縫，內坡腳各設一道縱向伸縮縫，同時在新舊渠道斷面結合處及斷面變化處設置橫向伸縮縫；襯砌板下鋪設膜厚0.5mm，基布150g/m2的一布一膜復合土工膜。

（3）徹底清理渠槽內淤積、拆除原襯砌板后，對渠底襯砌板以下30cm厚基土采用素土換填，回填土壓實系數不小于0.95，對渠道內坡進行人工修整。

（4）現狀渠堤高度不足達不到設計要求時，回填補全，回填土壓實系數不小于0.95，超過設計高度時，渠頂只整修不削低。

2.3 施工改造要點

具體分項施工方案及施工方法在這里就不再贅述，但對施工中的幾個要點進行分析：

2.3.1 清理雜物

開挖時，為安全起見，不允許在開挖范圍的上側棄土，必須在邊坡上部堆置棄土時應確保開挖邊坡的穩定，并經監理人批準。使用機械開挖土方時，實際施工的邊坡坡度應適當留有修坡余量，再用人工修整，應滿足施工圖紙要求的坡度和平整度。土方明挖應從上至下分層分段依次進行，嚴禁自下而上或采取倒懸的開挖方法，施工中隨時作成一定的坡勢，以利排水，開挖過程中應避免邊坡穩定范圍形成積水。

2.3.2 軟基段3：7灰土換填

備土、鋪土時，用于石灰土的土必須符合規范要求，不含樹皮、草根等雜物。本工程由于工程量較小，計劃采用裝載機直接堆方備土，按照每平米的松土用量及每斗的運土量，用石灰粉標出每次的卸土位置（劃出方格），直接整齊地卸土于渠槽上。但須注意備土時縱向必須成行，每運次的運土量要基本準確，同一作業段內土質基本均勻一致。

檢查時，對于翻漿、輪跡明顯、表面松散、起皮嚴重、土塊超標等有外觀缺陷的不準驗收，應徹底處理。標高不合適的，高出部分用平地機刮除，低下的部分不準貼補，標高合格率不低于85%，實行左中右3條線控制標高。壓實度、強度必須全部滿足要求，否則應返工處理。

2.3.3 土工膜鋪設

渠道底部防滲土工膜鋪設順序為從下游向上游，由渠道一岸向另一岸鋪設；渠道邊坡防滲土工膜鋪設順序為從下游向上游，由邊坡底向邊坡頂鋪設；土工膜的連接采用搭接法。底及土方邊坡修整：渠底及邊坡土方修整采用人工修整方式，修整時在渠底坡腳處和邊頂處設控制樁點，根據設計高程，掛線施工，修整順序為自上而下，最后平整渠底，如有局部超挖，則利用原回填土灑水夯實，清理出的土方及時運出渠外。

2.3.4 渠道砼襯砌

本工程渠道砼配合比采用C20砼強度，在渠道襯砌之前，必須到有檢測資質的單位做砼配合比試驗，包括原材料的檢驗，在施工中必須嚴格遵守由監理工程師簽字的可以進行施工的配合比材料用量，同時做好砼試模的檢測。

在設備進入施工現場后，根據設備的外形尺寸，為防止道軌壓壞土工膜，因此在道軌下焊上一400*300*8mm厚鐵板，鐵板間距為1.5m，然后在墊板下鋪枕木，通過不停的轉移枕木和道軌進行澆搗，因此對渠底襯砌機道軌高程控制精度較高。

對于已經出現的裂縫及時進行處理：將裂縫范圍內沿原縱橫縫位置和距裂縫邊緣10cm處的混凝土切割、鑿除，清理干凈，在切割鑿除混凝土時應注意對土工膜的保護，盡量不把土工膜破壞，混凝土清除完成后，檢查基面復合土工膜，對局部損壞了的土工膜應進行修補達到無滲漏。

3 結語

寶雞峽灌區塬上總干渠改造項目自2015年4月實施以來，一直嚴格按照上述總體方案和工期施工，施工中嚴格依照分項施工方法，牢牢抓住施工要點，確保施工能夠安全、高質量的進行。項目竣工后，干渠運行狀況良好，說明此次塬上總干渠改造項目改造效果較好。

[責任編輯：王楠]