交口抽渭灌區西干渠斷面方案的探討

王震

摘要：本文以西干渠橫斷面設計為例，闡述了挖方渠道在地下水位埋深較淺時橫斷面設計方案比選方法。

關鍵詞： 渠道改造;橫斷面設計;方案論證;

一、工程概況

陜西省交口抽渭灌區西干渠位于灌區西部，在總干渠4+191處設閘引水，南北走向，全長12.26km，渠首設計流量3.77m3/s，承擔著西安市臨潼區、閻良區及渭南市臨渭區的相橋、田市、關山、康橋等四個鄉鎮11.6萬畝農田的灌溉輸水任務，是灌區抗旱保豐收、建立“兩高一優”農業的重要工程設施。西干渠全線于2000～2001年利用世行貸款項目資金進行了襯砌改造。由于區域地勢較低，地下水位埋深較淺，受持續強降雨影響，該地區地下水位急劇上升，出現大面積明水，使渠堤長時間浸泡在水中，由于凍脹及地下水頂托作用，導致該渠段渠堤內坡多處滑塌，襯砌板拱起滑落，再加之近幾年夏灌的長歷時、大流量、高強度運行，渠道損毀情況進一步加劇，影響正常運行，西干渠1+965～2+981、4+985～6+893段2.12km已列入交口抽渭灌區2017年續建配套節水項目進行了改造。

二、渠道設計方案論證

1）平面布置

經現場勘察調研，認為西干渠1+965～2+981、4+985～6+893段原渠線平面布置合理，不需要進行改線，工程平面布置維持原狀不變。

2）渠道縱斷面設計

西干渠1+965～2+981、4+985～6+893段原設計比降為1/2000，經現場勘測和調查分析，原設計比降合理，故維持原渠道設計比降不變。

3）渠道橫斷面設計

（1）橫斷面設計方案比選論證

西干渠1+965～2+981為興王站前深挖方渠段，設計流量3.77m3/s;4+985～6+893為小寨站前深挖方渠段，設計流量3.07m3/s。據灌區灌溉試驗站地下水動態觀測資料，近幾年年內除秋季外地下水埋深基本穩定在3.3m左右，但8、9月份多雨季節地下水位會有較快上升。多年運行實踐表明，當渠岸地下水位急劇上升時，該渠段邊坡襯砌板在地下水揚壓力作用下易發生滑塌，雖經多次修復但解決不了根本問題，嚴重威脅西干渠正常運行。根據現場踏勘、調研分析，影響該段渠道邊坡穩定的主要因素有以下幾個方面：

①高地下水給深挖方渠段邊坡穩定帶來不利影響。當地下水位上升較快時，會造成土體的軟化，在飽和狀態下其抗剪強度Cb、φb值降低，同時襯砌板在地下水揚壓力作用下極易發生滑塌。

②勘察區⑵層土體為黃土狀土，⑶層土體為粉土，土體本身穩定性差。

西干渠1+965～2+981段設計流量Q=3.77m3/s，結合工程實際，對于該段渠道橫斷面設計本次提出了以下三個方案進行比選。

方案一：矩形過水斷面、鋼筋混凝土結構

該方案過水斷面為矩形，采用C25現澆鋼筋混凝土結構。矩形斷面凈尺寸B×H=2.3m×2.4m，下部設置200mm×200mm倒角;側墻背水面為折線型，墻厚為0.3m～0.5m;底板厚0.4m，下設100mm厚C15素混凝土墊層、400mm厚碎石墊層。

方案二：弧腳梯形斷面、漿砌石襯砌結構

方案三：“U”型過水斷面、漿砌石擋土墻結構

該方案橫斷面為“U”型，半徑2.5m，圓心角120°，渠深2.3m，采用漿砌石擋土墻結構。擋墻頂寬0.3m，底寬6.14m，高2.7m，下設400mm厚碎石墊層。墻體采用M7.5水泥砂漿砌筑，M10水泥砂漿勾縫。

三種方案進行比較：

方案一采用C25現澆鋼筋混凝土結構，不僅整體性強、承載力高，抵抗外力條件好，且防滲效果佳，淤積量少，管理維護費用低。雖然工程投資偏高，但使用壽命長，經分析計算，若經濟計算期取50年，方案一總費用（工程投資+維護管理費用）為601.34萬元，方案二總費用（工程首次投資+維護管理費用+工程二次投資）為753.14萬元，方案三總費用（工程首次投資+維護管理費用+工程二次投資）為836.92萬元，因此從長遠分析，方案一更為經濟。東干渠蒲陽站前深挖方渠段2015年利用省財政專項資金項目、西干渠0+725～1+965、6+893～7+773段2016年利用續建配套節水項目資金進行了改造，橫斷面均由弧腳梯形斷面、漿砌石襯砌結構改造為矩形過水斷面、C25現澆鋼筋混凝土結構，目前運行情況良好。

方案二、方案三為漿砌石襯砌結構，與鋼筋混凝土結構相比，漿砌石勾縫多，結構整體性相對較差;施工過程以人力為主，施工質量不易保證;易破損，使用壽命相對較短，僅為混凝土結構的一半。交口抽渭灌區北干渠北倪站、東干渠蒲陽站、南王站等站前為深挖方渠段且地下水位較高，采用漿砌石襯砌，2011年持續強降雨，灌區地下水位急劇上升，出現大面積明水，站前渠道均水毀嚴重，內坡土方垮塌，砌石邊坡破損滑落，渠道淤積極為嚴重，直接導致泵站無法正常開機引水。

在初設階段，經多方研究反復論證，方案二、方案三不符合本次西干渠改造要求，方案一無論從整體性強、承載力高，抵抗外力條件都明顯優于其他方案，故方案一為推薦方案。

結語：

2017年利用續建配套節水項目資金進行了改造，橫斷面均由弧腳梯形斷面、漿砌石襯砌結構改造為矩形過水斷面、C25現澆鋼筋混凝土結構，目前運行情況良好，渠道淤積減少，年節約渠道清淤整修用工費用12萬元，可恢復灌溉面積0.22萬畝，改善灌溉面積1.20萬畝，年增灌溉效益206.99萬元。項目區經濟凈現值365.24萬元，經濟效益費用比1.16，經濟內部收益率10.31%。

陜西省交口抽渭灌溉中心 陜西 渭南 714000