MNSH灌區渠道主體建筑物改造及施工

（阜康市水利局，新疆 阜康 831500）

1 工程概況

MNSH灌區位于新疆天山北麓，灌區總人口69.26萬人，面積21.09萬hm2，年灌溉用水量16億m3，是全國特大型灌區之一。MNSH灌區渠道建設于20世紀70年代，興建時設計標準偏低，防滲性不高，再加上腐蝕老化破壞，其主體建筑物損壞日益嚴重。經實地考察，設定改造項目范圍涉及到MNSH灌區建設兵團第六師轄屬的新湖二場、新湖四場、新湖六場和新湖七場4個農牧場，改造項目工程主要包括改建灌溉渠道137.04km，本次主要涉及到主體建筑物的閘門、農橋、涵洞改造。

2 主體建筑物設計

2.1 閘門

2.1.1 閘門類型

本改造項目設計共建閘門118座，閘門類型有兩種：①一節制一分水式單向分水閘；②一節制式雙向分水閘。為保證閘門穩固性，設計干渠節制閘、分水閘均采用現澆鋼筋混凝土“一字型”結構；支渠節制閘根據流量不同分為現澆鋼筋混凝土“一字型”結構（大流量）和“封閉式”結構（小流量）兩種［1］；支渠分水閘均采用封閉式閘門，該設計結構簡單、造價低、抗凍脹性好。

2.1.2 閘門材料

本項目區所用“一字型”結構閘門均采用平板鋼閘門，啟閉設備采用手電兩用式啟閉機。要求閘墩混凝土強度等級為C25，抗滲等級為W6，抗凍等級為F200。與土基接觸的部分刷防腐瀝青兩遍［2］。

2.1.3 閘門通過流量

閘門通過流量Q直接決定了渠系灌溉能力，其計算公式如式（1）［3］，結合理論計算和工程實際，閘門參數（部分）如表1。

表1 本項目閘門參數（部分）

續表1

式中 σ為淹沒系數；ε為側收縮系數；m為流量系數；n為閘孔孔數；b為每孔凈寬；H0為水頭，包括行進流速的堰前水頭，即H0=H+V20/2g；V0為行進流速。

2.2 農橋

2.2.1 農橋基礎

本改造項目設計共建農橋9座，均為正交現澆混凝土板橋，橋臺采用重力式。經地質勘測項目區為Ⅲ類場地，特征周期0.45s，抗震設防烈度為7°，地震加速度值0.10g。要求地基承載力應大于130kPa，設計對橋基礎用砂礫石墊層置換50cm［4］。與土基接觸的部分刷防腐瀝青兩遍。

2.2.2 農橋參數

設計橋墩混凝土強度等級C25，抗滲等級W6，抗凍等級F200，橋面板混凝土強度等級C30，抗滲等級W6，抗凍等級F200。橋體按四級路面設計，汽車荷載按公路Ⅱ級。橋面凈寬均為7m，采用C30混凝土現澆，上部鋪設10cm細石混凝土。具體過渠農橋參數如表2。

表2 過渠農橋參數統計（部分） 單位：m

2.3 涵洞

當渠道穿越道路時需修建涵洞，本項目需設涵洞59座。設計均采用現澆鋼筋混凝土矩形蓋板涵，凈跨徑2.0～3.0m，涵面寬3.5m，涵面鋼筋混凝土厚0.25m。

上下游采用漿砌卵石扭面連接，連接處止水采用651止水帶，填縫采用瀝青砂漿。蓋板混凝土采用C30，F200，W6；其余構件混凝土采用C20，F200，W6。與土基接觸的部分刷防腐瀝青兩遍。涵洞凈寬b可按寬頂堰計算如式（2）［5］，經計算涵洞寬度設計為3.5m。

式中 Q為設計流量（m3/s）；H0為計入行進流速水頭的上游洞底以上水頭；m為流量系數。

3 主體建筑物改造重點工序施工

本次渠道主要建筑物改造工程均涉及到基礎開挖排水、砂礫石墊層鋪設及土方回填、混凝土澆注3項重點工序，相關要求完全一致。

3.1 基礎開挖和排水

主體工程基礎開挖采用“機械+人工”形式，挖掘機進行大致輪廓開挖（注意：最小欠挖20cm，不可超挖）。之后利用推土機將開挖土料放置基坑20m以外（盡量小于30m），人工修整基槽。由于項目區地下水埋藏淺，需進行基坑排水，根據施工塊段實際情況主要采取以下措施：①沿基坑四周挖排水溝，將水引入河道（渠道）；②附近無河道（渠道），利用挖掘機在適當位置開挖積水坑；③若附近均是耕地，可采用架設水泵排水。

3.2 砂礫石墊層鋪設及土方回填

為提高基礎穩定性和抗震性，對基礎土層進行砂礫石墊層換填處理。要求石料壓碎值不大于30%；細長和扁平狀顆粒含量不超過20%（若超過則進行摻配）；塑性指數與0.5mm以下顆粒含量的乘積不大于120。根據實際地質和工程條件，本項目墊層厚度范圍在25～30cm。同時要求砂礫石墊層相對密度不小于0.75，并逐層壓實。

在土方回填前對土料進行篩分處理，要求其不得含有磚瓦塊、石塊、雜草等雜質；有機含量不得超過5%；土料顆粒最大不得超過15mm；土料含水量控制在22.1%。利用推土機將開挖出的土料進行分層回填（每層厚度控制在20cm），2.2kW蛙式打夯機壓實土方。

3.3 混凝土澆注施工

本改造項目混凝土澆注主要包括：墊層混凝土澆注、支模板、混凝土澆注、混凝土養護等。

墊層采用C15商混凝土，厚度控制在20～30cm。待墊層混凝土強度達1.2MPa后進行鋼筋安扎，綁扎完成后底面設計保護層厚度和水泥墊塊厚度保持一致，間距不得大于1000mm。

混凝土澆注采用分層進行，每層厚度不超過振動棒的有效振動長度，不同層澆注間隔時間不得超過初凝時間（一般應小于2h）；采用插入式振搗器，在鋼筋密集處應利用鋼管預先插入，振動棒插入間隔不得大于半徑1.5倍，棒頭不得靠近模板。

已澆筑完成的混凝土在12h內覆蓋 （散土或草墊）并灑水養護，一般常濕養護不少于7d。當澆注混凝土所有棱角不再變形時便可拆除模板，不得用大錘砸。

4 結語

灌區渠道主體建筑物改造需結合工程實際，盡量不侵占耕地，不妨礙正常灌溉。MNSH灌區渠道主體工程有閘門、農橋、涵洞，均按照灌區實際條件進行設計，完全滿足灌區多年以后的灌溉需求，通過科學的施工工序，有效保證了各部分工程質量。

參考文獻：

［1］庫爾班·艾克木.灌區節水改造工程中渠道防滲的施工技術應用［J］.水利技術監督，2016，24（4）：114-116.

［2］王琳.淺談王石灌區節水改造二期工程施工組織設計［J］.地下水，2015（5）：119-120.

［3］彭新顏.關于謝寨引黃灌區續建配套與節水改造工程施工組織設計探討［J］.中國水運月刊， 2016，16（1）：166-167.

［4］駱明熙.惠女水庫灌區總干渠節水改造施工質量管理與控制［J］.水利建設與管理，2012（8）：44-46.

［5］劉清泉，李曉燕，王楊，等.灌區節水改造施工中應注意的幾個問題［J］.中國農村水利水電，2001（S1）：116-117.