關于灌區渡槽建設設計方案的幾點探討

劉 歡

（酒埠江灌區管理局，湖南 株洲 412307）

1 基本情況

渡槽在灌區的輸水體系中是一個非常重要的建筑物，酒埠江灌區干渠上共有渡槽48 座，經過多年的運行，許多渡槽出現了或多或少的問題，除了結構上的問題，主要集中在渡槽漸變段滲漏、漿砌石邊墩漏水開裂、伸縮縫滲漏等（見圖1～圖3）。根據多年的灌區運行管理經驗分析，渡槽滲漏問題除了施工技術、施工質量等外部因素影響以外也與當時的設計方案有一定的關系。在后續的渡槽建設過程中，建設方根據運行管理經驗對相關設計方案向設計單位進行了變更建議，經過了幾年的運行后，目前新建渡槽運行良好，尚未出現以前常見的問題，下面就幾個部位變更前后設計方案進行比較分析。

圖1 萬牛坪渡槽

圖2 鹿鳴嶺渡槽

圖3 市里渡槽

1999 年新建的萬牛坪渡槽，建成后不久，通水時坡腳一直滲漏，邊墩和伸縮縫找不到明顯的滲漏點。2014 年建成的鹿鳴嶺渡槽邊墩滲漏，疑似因漿砌石漸變段處滲漏引起。2015 年改建市里渡槽因面臨灌溉壓力，冒雨鋪填伸縮縫，質量控制不到位，通水后不久便出現伸縮縫滲漏。

2 方案比較分析

2.1 渡槽漸變段

渡槽漸變段原設計方案是采用M7.5 漿砌塊石砌筑側墻，底板采用細粒C10 混凝土鋪填20 cm 厚，然后澆筑C20 混凝土20 cm 厚，見圖4（a.原設計圖）。這種方案的優點是施工操作簡單，弧形斷面施工方便，外觀形象比較好控制；缺點是施工質量要求較高，不僅要滿足強度要求還要滿足防滲要求。在施工過程中，漿砌石擋墻要滿足防滲要求對施工質量的要求是很高的，實際施工中或多或少會出現塊石間的空隙，再加上回填土密實度不夠，很容易造成滲漏甚至垮塌風險，另外漸變段水流紊亂，在水流的長期淘刷下漿砌塊石也容易開裂滲漏，在漸變段與槽身接縫處及底板與側墻接縫處容易形成滲漏。變更方案是采用現澆鋼筋混凝土防滲，在渡槽出口端與漸變段連接處設置與渡槽一致的伸縮縫止水橡皮，防止漸變段底板與渡槽底板處伸縮縫滲漏，將進出口岸坡土方開挖成漸變段形狀，然后鋪設10 cm 厚細石混凝土墊層，然后綁扎面層結構鋼筋，模板安裝采用韌性較大的板材，利用管材等輔助材料固定模板，或直接采用定制曲面異型模板，底板采用單層鋼筋混凝土，鋼筋與側墻鋼筋綁扎連接，見圖4（b.變更圖）。變更方案的優點是鋼筋混凝土防滲效果較好，抗淘刷能力強，施工時很少破壞原狀土，減少回填土，有利于土體穩定，防滲效果好；缺點是，裝模難度較大、要求高，如果模板松動容易造成外觀形象不夠理想。

圖4 漸變段斷面圖

變更后的方案基本消除了漸變段伸縮縫、邊墻處的滲漏，如酒埠江灌區2016 年新建的圳上渡槽、長付沖渡槽、井頭渡槽等，均未發現漸變段處滲漏，變更方案達到了預期效果。

2.2 渡槽漿砌石邊墩

渡槽邊墩在酒埠江灌區大部分都是采用M7.5 漿砌塊石邊墩，地基承載力要求不小于150 kPa，見圖5（a.原設計圖）。方案的優點是施工簡單，造價較低。缺點是擋墻基礎需開挖漸變段底部的土體對重新回填土體夯實要求高，如遇長時間雨水天氣，容易造成土體水分含量超標，壓實達不到設計要求，擋墻基礎可能因回填土的不密實造成不均勻沉降導致擋墻裂縫等情況，特別是有些山體邊坡不穩可能造成滑坡等風險，且邊墩一般建在山肩，坡陡山高交通不便，石材運輸往往特別困難。變更方案是采用人工挖孔樁至弱風化巖，深入巖基不少于2 m，地基承載力達到1 200 kP 以上，孔樁為鋼筋籠加C25 混凝土灌注樁，孔樁鋼筋深入承臺0.5 m，與承臺鋼筋連接，見圖5（b.變更圖）。變更方案的優點是挖孔樁施工不容易受天氣影響，工藝成熟簡單，孔樁直接深入巖基，基礎比較穩定，對四周土體破壞較小，回填土比較少，對漸變段基礎影響較小，鋼筋混凝土強度和耐久性比漿砌塊石要好，混凝土澆筑可以選用泵送混凝土，建材運輸方便。缺點是造價相對較高。

圖5 渡槽邊墩斷面圖

2.3 伸縮縫止水

伸縮縫止水是渡槽建設中問題比較突出的部位，這與止水的安裝難度和設計方案有一定的關系。常見的止水方案是止水橡膠加不銹鋼壓板再加密封膏密封，在槽身施工中先預留20 cm 寬的凹槽，待槽身混凝土澆筑完成后再安裝止水橡皮，見圖6（a.原設計圖）。在實際施工過程中存在如下幾方面的困難：

1）預留槽磨平工序費工費時。預留槽拆除方木后，凹凸不平，需要用砂輪打磨，施工時粉塵較大，施工環境惡劣，且非常耗時。

2）工序較多，質量難以保障。止水橡皮安裝工序包括：磨平、鋪設止水橡皮、壓鋼板、固定螺栓、安裝聚乙烯嵌縫板、鋪填炳乳砂漿、鋪填聚硫密封膏。每一道工序質量要求都比較高，稍有不慎都有可能影響止水效果。

3）受雨水天氣影響較大，工期較長。止水橡皮施工要求在干燥晴熱天氣施工比較好，但南方大部分渡槽止水橡皮施工工期都安排在春季，很可能因天氣原因影響止水橡皮的安裝，或影響止水橡皮的安裝質量，同時因施工難度大、耗時長，往往因春灌通水壓力大、時間緊等因素而降低質量標準。在以往的部分新建渡槽通水時都出現了止水橡皮伸縮縫漏水現象，這可以說是渡槽施工的一大難點。

變更止水橡皮施工方案采用預埋式：安裝每節槽身模板的擋頭模板可直接采用瀝青杉板，按設計要求將止水橡皮壓在合適的位置，在止水橡皮的邊沿用扎絲穿孔，利用槽身鋼筋將橡皮固定，橡皮采用30 cm 寬，橡皮兩邊各預埋4 cm，中間用方木和瀝青杉板隔開，方木預留空隙采用瀝青砂漿填埋。預埋式的關鍵是牢固固定止水橡皮在合適的位置，避免槽身澆筑混凝土時止水橡皮移位。另外中間預留的22 cm 填充瀝青砂漿是考慮到以后橡皮損壞更換方便，可以直接鑿除瀝青砂漿，將破損的止水橡皮切割，然后選用較窄的止水橡膠按原設計方案進行更換，見圖6（b.變更圖）。這個方案的優點是：施工工序較少，操作簡單，大大節約了施工時間，質量容易控制，造價較低。

圖6 渡槽伸縮縫斷面圖

3 新方案實際效果

酒埠江灌區2016 年項目改建的圳上渡槽、井頭渡槽和2017 年項目改建的橫田垅渡槽、楠竹山渡槽的漸變段、邊墩、伸縮縫改造方案均采用上述變更方案，渡槽通水多年了，一直沒有出現漸變段、伸縮縫、邊墩滲漏等現象。實踐證明變更后的方案更能保證工程的質量和效果（見圖7、圖8）。

圖7 圳上渡槽

圖8 橫田垅渡槽

4 結 語

渡槽的設計方案不僅要考慮結構的安全和滿足工程參數要求，還要兼顧施工質量控制和工程運行效果。這幾個部位的變更設計方案是在實踐過程中總結發現的成功案例，解決了灌區渡槽在運行過程中遇到的一些現實問題，希望能給水利工作者帶來一些啟發和借鑒。