興國縣長岡灌區渠系建筑物設計分析

鄧文琴

(江西省水投工程咨詢集團有限公司，江西 南昌 330000)

1 工程概況

長岡灌區始建于20世紀60年代末，位于江西省贛州市興國縣，是一座以長岡大(2)型水庫為水源的中型蓄引灌溉工程。灌區設計總灌溉面積3400.0 hm2。從20世紀70年代至今，經過長期的建設配套與維修改造，長岡灌區已基本形成了以自流灌溉為主的渠系工程格局。但由于多方面的原因，灌區灌溉面積和效益逐年衰減，現實際灌溉面積僅為2056.0 hm2，其中煙田面積466.7 hm2。

灌區設有總干渠、左干渠、右干渠三條干渠，干渠沿線設有大小支渠96條，干渠沿線隧洞、渡槽、排砂槽、排洪陰涵、涵洞、泄洪閘、公路橋等各類渠系建筑物279座。三條干渠共設96個支渠分水口。

長岡灌區總干渠起于長岡水庫電站尾水處，止于石門村長岡灌區管理站。總干渠現狀總長4.005 km，設計總灌溉面積3400.0 hm2，設計引用流量4.158 m3/s。

總干渠在石門村長岡灌區管理站，分為左、右兩條干渠，其中左干渠經長岡鄉、江背鎮、瀲江鎮、園藝場、埠頭鄉，共兩鄉兩鎮一場，終止于埠頭鄉旺口村的壬午山附近。左干渠現狀總長21.269 km，設計總灌溉面積1624.0 hm2，設計引用流量1.989 m3/s。 右干渠全線均在長岡鄉范圍內穿越，橫貫長岡鄉的東西向，是長岡鄉的水利大動脈。干渠在長岡鄉高塅村附近與濊水匯合。右干渠現狀總長27.912 km，設計總灌溉面積1662.0 hm2，設計引用流量2.030 m3/s。

2 灌區存在的主要問題

(1)渠道淤積嚴重，渠道從崗地山坡上通過，大部分渠段植被差，全強風化基巖裸露，巖石風化較強烈，泥質粉細砂巖段風化劇烈，在雨水沖刷作用下水土流失較嚴重，導致渠道易淤積。(2)深挖方巖質渠道段兩側植被差，以及開挖邊坡高陡導致邊坡穩定性差，局部渠段存在易滑塌體，極易形成塌方，阻塞渠道，土質渠道段局部邊坡陡處也存在邊坡穩定問題。(3)干渠土質渠道組成渠身的地層巖性為第四系殘坡積粉質壤土、粉土質礫及第四系沖積粉質壤土、砂壤土等，部分渠段為開挖渠道時的棄渣新堆積，渠道均存在滲漏現象，局部滲漏較嚴重。(4)分水口無閘控制，無法對灌溉水量進行節制，造成灌溉用水不均勻，靠近水源點的耕地用水過多，嚴重浪費灌溉水量，而灌區尾部水量則嚴重不足，甚至會產生得不到水量補給的現象。(5)渠道底坡糙率大，縱坡緩，局部出現倒坡，極不合理。(6)渠系建筑物破損、老化、淤堵，局部斷面影響渠道過流能力。 目前灌溉水利用系數僅為0.45，致使灌區灌溉面積由3400.0 hm2萎縮到現在的2056.0 hm2，僅為設計灌溉面積的60%，灌溉工程不能充分發揮效益，已嚴重制約了當地農業生產的發展[1-4]。

3 工程總體布置

3.1 渠道工程

(1)對總干渠樁號K總0+000～K總4+005現狀已襯護質量較差明渠段，拆除原襯護體，重新做防滲襯護，總長3.921 km。

(2)對左干渠樁號K左10+318～K左16+785現狀已襯護質量較差明渠段，拆除原襯護體，重新做防滲襯護，總長5.667 km；對左干渠樁號K左19+035～K左21+269段現狀未襯護土質渠道或巖質渠道，進行防滲襯護，總長1.828 km。

(3) 對右干渠樁號K右0+000～K右4+754、樁號K右5+096～K右5+292、K右5+444～K右5+673、樁號K右5+877～K右7+025、樁號K右7+059～K右7+337、樁號K右8+507～K右8+630、樁號K右9+320～K右10+508現狀已襯護質量較差明渠段，拆除原襯護體，重新做防滲襯護，總長7.201 km；對右干渠樁號K右19+308～K右27+912段現狀未襯護土質渠道或巖質渠道，進行防滲襯護，總長7.333 km。

3.2 渠系建筑物工程

配套加固維修完善總干及左、右干渠沿線渠系建筑物，主要內容如下:對灌區64個支渠分水口拆除重建；對47座隧洞(總長3.315 km)進行混凝土防滲襯砌；續建社富支渠隧洞20座(0.961 km)、渡槽16座。

4 渠道加固設計

4.1 渠道加固整治設計方案

4.1.1 總干渠加固整治設計方案

設計擬對總干渠明渠已襯護但施工質量較差段進行拆除，重新做防滲襯護處理。渠道防滲加固依據渠段地形地質條件，邊坡及底板都采用現澆C20混凝土襯護。底板取12 cm厚C20混凝土襯護，土質邊坡較緩段(坡比<1∶1)取厚12 cm C20混凝土襯護，土質邊坡在坡比>1∶1時取厚16 cm C20混凝土襯護，以增加邊坡穩定性，巖質邊坡取12 cm厚C20混凝土襯護，沿渠道水流方向，混凝土襯護每隔5 m設置橫向縫，縫寬1 cm，縫內用瀝青砂膠填充，外露部分用M30水泥砂漿抹平。為防止渠頂土體崩塌，淤塞渠道，對防滲襯砌頂部兩側土體按1∶1削坡整治，并進行草皮護坡。對深挖方巖質渠道邊坡巖體按1∶0.75進行削坡整治。

總干渠渠道工程加固內容如下:總干渠樁號K總0+000～K總0+006明渠段、樁號K總0+080～K總3+165明渠段、樁號K總3+175～K總4+005明渠段現狀已襯護質量較差明渠段拆除原襯護體，重新做防滲襯護。

總干渠明渠段本期項目加固改造防滲襯砌累計總長3.921 km，開挖疏浚整治累計總長3.921 km。

4.1.2 左干渠加固整治設計方案

渠道防滲加固依據渠段地形地質條件，邊坡及底板都采用現澆C20混凝土襯護。底板取12 cm 厚C20混凝土襯護，土質邊坡較緩段(坡比<1∶1)取厚12 cm C20混凝土襯護，土質邊坡坡比>1∶1 時取厚16 cm C20混凝土襯護，以增加邊坡穩定性。巖質邊坡取12 cm厚C20混凝土襯護，沿渠道水流方向，混凝土襯護每隔5 m設置橫向縫，縫寬1 cm，縫內用瀝青砂膠填充，外露部分用M30水泥砂漿抹平。為防止渠頂土體崩塌，淤塞渠道，對防滲襯砌頂部兩側土體按1∶1削坡整治，并進行草皮護坡。對深挖方巖質渠道邊坡巖體按1∶0.75進行削坡整治。

左干渠渠道工程加固內容如下:對左干渠樁號K左10+318～K左16+785現狀已襯護質量較差明渠段拆除原襯護體，重新做防滲襯護；對左干渠樁號K左19+035～K左21+269段現狀未襯護土質渠道或巖質渠道進行防滲襯護。

左干渠明渠段本期項目加固改造防滲襯砌累計總長7.505 km，開挖疏浚整治累計總長7.505 km。

4.1.3 右干渠加固整治設計方案

渠道防滲加固依據渠段地形地質條件，邊坡及底板都采用現澆C20混凝土襯護。底板取12 cm 厚C20混凝土襯護，土質邊坡較緩段(坡比<1∶1)取厚12 cmC20混凝土襯護，土質邊坡坡比>1∶1 時取厚16 cmC20混凝土襯護，以增加邊坡穩定性。巖質邊坡取12 cm厚C20混凝土襯護，沿渠道水流方向，混凝土襯護每隔5 m設置橫向縫，縫寬1 cm，縫內用瀝青砂膠填充，外露部分用M30水泥砂漿抹平。為防止渠頂土體崩塌，淤塞渠道，對防滲襯砌頂部兩側土體按1∶1削坡整治，并進行草皮護坡。對深挖方巖質渠道邊坡巖體按1∶0.75進行削坡整治。

右干渠渠道工程加固內容如下:對右干渠樁號K右0+000～K右4+754、樁號K右5+096～K右5+292、樁號K右5+444～K右5+673、樁號K右5+877～K右7+025、樁號K右7+059～K右7+337、樁號K右8+507～K右8+630、樁號K右9+320～K右10+508現狀已襯護質量較差明渠段拆除原襯護體，重新做防滲襯護，該段總長7.201 km；對右干渠樁號K右19+308～K右27+912段現狀未襯護土質渠道或巖質渠道進行防滲襯護，總長7.333 km。

右干渠明渠段本次項目加固改造防滲襯砌累計總長14.534 km，開挖疏浚整治累計總長14.534 km。

4.2 渠道加固整治邊坡穩定計算

襯護邊坡穩定計算斷面主要選取干渠邊坡較陡斷面進行計算， 穩定計算成果見表1。

表1 穩定計算成果

由表1可知，渠道襯護邊坡抗滑穩定滿足規范要求。

5 渠系建筑物設計

長岡灌區現有渠系建筑物一共279座，設計結合渠系建筑物現狀存在的問題并結合灌區管理單位意見，渠系建筑物加固維修主要內容如下:對灌區64個支渠分水口拆除重建；隧洞47座混凝土防滲襯砌；續建社富支渠隧洞20座(0.961 km)、渡槽16座。

5.1 支渠分水口加固設計

長岡灌區現狀3條干渠支渠分水口共計96座，其中總干渠9座，左干渠24座，右干渠63座。各支渠分水口設計灌溉面積均不大，為6.67～203.33 hm2，根據《灌溉與排水工程設計標準》(GB 50288—2018)，萬畝以上灌區的支渠采用續灌方式設計，各支渠分水口控灌面積和最大引用流量為0.008～0.249 m3/s。

(1)工程現狀及存在的主要問題?，F有的分水口基本上是與干渠同期修建，大多已運行幾十年，磚石或漿砌石結構老化、破損、水毀嚴重?，F有分水口結構大多采用溝埋式，無閘門控制，存在較嚴重的水資源浪費，一定程度上降低了灌溉效益。

(2)分水口加固設計。2011—2013年長岡灌區業主通過其他渠道爭取資金，已對32個支渠分水口進行了拆除重建設計(其中左干渠5座，右干渠27座)，并為準備實施項目。根據各支渠分水口現狀存在的主要問題及灌區信息化管理要求，結合灌區管理單位意見，本次設計擬對其余的64座分水口拆除重建。

支渠控灌面積66.67 hm2以下的分水口，分水流量只有0.008～0.082 m3/s，分水流量較小，故本次加固設計擬對分水流量較小支渠分水口全部采用閘閥，閘閥型號為DN300。其余支渠控灌面積66.67 hm2以上的分水口，采用圓形閘門分水閘。

現有支渠分水口破堤拆除后，在原址處重建，重建的支渠分水口由閘室進水段、涵身段及上下游漸變段等組成。閘室進水段為C20鋼筋混凝土結構，閘室順水流方向長1.50 m，高為渠道設計水位加0.40 m，閘墩寬0.30 m，頂部長1.70 m，迎水面坡率與所在渠道襯砌邊坡相同，高為渠道設計水深加0.20 m。啟閉機均采用LQ-2T手動側搖螺桿式啟閉機。啟閉機安裝高程較設計水位高0.40 m，啟閉機及其配套設施采用全封閉型式。圓管涵身段由C30鋼筋混凝土預制管和C15混凝土管座組成，管座寬管外徑加0.30 m，高0.35 m。

5.2 隧洞加固(續建)設計

(1)干渠隧洞現狀及存在的主要問題。長岡灌區左、右干渠現共設有60座隧洞，左干渠39座，右干渠21座。左干渠隧洞均為城門洞形，洞寬2.7～1.2 m之間，隧洞均未襯護，大部分進出口及洞身段圍巖為強～弱風化粉砂巖，巖體穩定性一般，洞身圍巖類別為Ⅲ～Ⅳ類。少數隧洞洞身存在塌方，隧洞均存在不同程度的淤積問題。右干渠隧洞均為城門洞形，洞寬3.5～2.0 m之間，洞身均未襯護，少量掉塊現象，現狀基本穩定，有淤積，洞身圍巖為強～弱風化細砂巖，穩定性較差，為Ⅲ～Ⅳ類圍巖。經計算復核，隧洞現狀斷面過流能力均滿足要求。

(2) 干渠隧洞加固處理設計。長岡灌區左、右干渠沿線現狀隧洞數量較多，大部分都未襯護，2011～2013年長岡灌區業主通過其他渠道爭取資金，已對其中13座隧洞進行了混凝土防滲襯砌設計(其中左干渠10座，總長553 m，右干渠3座，總長351 m)，合并為準備實施項目。本次設計擬對長岡灌區左、右干渠其余47座隧洞(總長3.315 km)進行防滲襯護加固。

加固擬對隧洞洞身全段斷面采用C20鋼筋混凝土進行襯砌處理，襯砌厚度0.25 m。為了填充襯砌與圍巖之間的空隙，使襯砌與圍巖緊密結合，隧洞襯砌后對其進行回填灌漿處理，回填灌漿孔排距1.5 m，灌漿孔從預埋鋼管中鉆進，要求進入巖體100 mm，每排斷面頂部布置1或2個灌漿孔，并按30°交角徑向布置，排間呈梅花型布置，孔徑50 mm。灌漿壓力初定為0.25 MPa，環間分二序孔進行灌漿，水泥漿液灌漿漿液的水灰比采用0.5或0.6。

5.3 續建社富支渠渠系建筑物設計

(1) 社富支渠續建隧洞設計。 社富支渠續建隧洞共20座，總長961.0 m，隧洞采用城門洞型，底凈寬1.2 m，凈高1.8 m，其中矢高0.6 m，為C20鋼筋混凝土結構，隧洞襯砌厚度為0.25 m。為了填充襯砌與圍巖之間的空隙，使襯砌與圍巖緊密結合，隧洞襯砌后對其進行回填灌漿處理。

(2)社富支渠續建渡槽設計。 社富支渠續建渡槽共16座，總長1150.0 m，渡槽由進出口段、槽身、支承結構和基礎等部分組成。①進出口段:為使槽內水流與渠道水流平順銜接，減小水頭損失并防止沖刷，渡槽進出口設置包括漸變段、與兩岸渠道連接的擋土墻等。②槽身:主要起輸水作用,槽身橫斷面型式采用矩形，采用C20鋼筋混凝土結構，凈寬0.8 m，凈高1.0 m，槽身壁厚0.1 m。③支承結構:其作用是將支承結構以上的荷載通過它傳給基礎，再傳至地基。渡槽的支承結構采用C20鋼筋混凝土排架型式。④基礎:柱下基礎采用現澆C20混凝土階梯形式獨立基礎,基礎底寬2.1 m，長2.8 m。

6 結 論

興國縣長岡灌區改造項目工程實施后，項目區渠道輸水能力得到明顯改善，項目區灌溉水利用系數由原來的0.45提高到0.65，灌溉保證率達到85%，實際灌溉總面積達到3400.00 hm2，其中新增灌溉面積220.00 hm2，恢復灌溉面積1126.67 hm2，改善灌溉面積2053.33 hm2，年節水能力1471萬m3。