寶雞峽灌區(qū)塬上總干渠改造淺析

王偉　趙茜　胡義鋒

【摘 要】本文結(jié)合寶雞峽灌區(qū)總干渠的基本條件和現(xiàn)狀，分析了灌區(qū)總干渠目前的主要問題，并結(jié)合灌區(qū)實(shí)際，提出了改造的總體方案和設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合作者經(jīng)驗(yàn)，對(duì)后面施工中的要點(diǎn)進(jìn)行了提煉，以期為同類工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】寶雞峽灌區(qū)；總干渠；改造；砼襯砌

0 概況

寶雞峽灌區(qū)位于陜西省關(guān)中西部，地理坐標(biāo)東經(jīng)106°51′至108°48′，北緯34°44′，東西較長，南北狹窄，呈帶形分布。灌區(qū)地形在眉縣常興鎮(zhèn)以西，為狹窄的黃土陡坡和渭河、千河川臺(tái)地帶，常興鎮(zhèn)以東，則為開闊的黃土塬地帶，形成平坦的三階地臺(tái)塬區(qū)和二、一階地的川塬區(qū)，現(xiàn)常稱為塬上和塬下部分。灌區(qū)屬于大陸性氣候的半干旱地區(qū)，1954年～2004年長系列多年平均降水量570mm，年內(nèi)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(xiàn)，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(jié)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(qū)地下水埋深，渭河階地區(qū)一般為5～20m，黃土塬區(qū)5～80m，最深達(dá)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(gè)縣（區(qū)）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(jìn)水閘五部分組成。渠道設(shè)計(jì)流量50m3/s，校核流量60m3/s，總干渠全長180.2km。此段地質(zhì)地貌極其復(fù)雜，有古、老、新滑坡170個(gè)，其中渠道直接通過98處。沿渠有窯洞、墳?zāi)?、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(dá)30～74m，總長20余千米，地形險(xiǎn)峻，工程艱巨。總干渠到乾縣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(wěn)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(xiàng)目區(qū)位于渭河左岸，黃土臺(tái)塬和渭河級(jí)階是項(xiàng)目區(qū)域的主要地形地貌，項(xiàng)目區(qū)土壤大部分為中壤、輕壤及少量沙壤土。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)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(xiàng)目區(qū)地下水補(bǔ)級(jí)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(shù)在黃土臺(tái)塬高階地地區(qū)一般為0.1～0.3，河漫灘及低階地地帶可達(dá)0.3～0.4，項(xiàng)目區(qū)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(bǔ)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(xiàn)狀分析

寶雞峽總干渠自1971年建成通水以來，對(duì)寶雞峽灌區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮了不可估量的作用，是灌區(qū)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本保證，但是隨著時(shí)間的推移以及干渠工程運(yùn)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(yùn)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(xiàng)目區(qū)，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(qū)干渠部分渠段存在渠道淤積問題，輸水時(shí)達(dá)不到相應(yīng)的設(shè)計(jì)流量，從而影響整個(gè)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(huán)。

究其原因，主要有兩方面：①由于寶雞峽灌區(qū)是引渭河水進(jìn)行灌溉，而渭河水有兩大特征：其一，徑流年內(nèi)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(xù)的引水比較困難，在汛期，由于降雨量相對(duì)較大，所需引水量也相對(duì)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(huì)造成總干渠工程無法連續(xù)運(yùn)行，而渠道輸水的不連續(xù)，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(shù)為2110t/km2，對(duì)于如此之大的含沙量，盡管在渠首部分采取了相應(yīng)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(shè)計(jì)的流速，渠道還是會(huì)淤積，這兩點(diǎn)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(jīng)過長期的雨水沖刷或者因地質(zhì)災(zāi)害，造成個(gè)別地段的滑坡，致使渠道淤積；另外，管護(hù)不夠，使得上游垃圾入渠，也是造成渠道淤積的一個(gè)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(yùn)行年代久遠(yuǎn)，很多襯砌已經(jīng)達(dá)到報(bào)廢年限，無法正常運(yùn)行，存在裂縫、塌陷、凍脹等問題，致使部分渠段滲漏嚴(yán)重。

究其原因主要有兩點(diǎn)：①凍脹破壞。項(xiàng)目區(qū)結(jié)冰期一般在12月上旬至翌年3月上旬，時(shí)間較長，且區(qū)內(nèi)溫差較大，故而在年內(nèi)會(huì)使渠道經(jīng)歷多次凍融循環(huán)，為凍脹破壞提供了有利條件。同時(shí)，一旦某處混凝土襯砌因凍脹而產(chǎn)生裂縫，那么隨著渠水下滲，渠水會(huì)使渠基的填土發(fā)生更加嚴(yán)重的凍脹，從而進(jìn)一步加劇襯砌的錯(cuò)位、塌陷和破壞，最終使得渠道無法正常運(yùn)行。②滲徑較短。渠道輸水或多或少都會(huì)有滲水，滲水會(huì)經(jīng)過渠基補(bǔ)給地下水，而項(xiàng)目區(qū)沿線地下水豐富，補(bǔ)給條件較好，地下水位偏高，土質(zhì)疏松，入滲系數(shù)可達(dá)0.4，易形成管涌、流土等滲漏破壞，威脅渠基安全，同時(shí)給渠基的凍脹也創(chuàng)造了條件，所以，渠道滲漏控制需要統(tǒng)籌考慮氣候、水文地質(zhì)以及襯砌的特點(diǎn)，采取綜合措施，截?cái)酀B流途徑。

2 總干渠改造方案

對(duì)于渠道淤積，在渠道改造的范圍內(nèi)，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(duì)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(yùn)行時(shí)間較長，修復(fù)難度大，而且考慮到經(jīng)濟(jì)性，決定采用更換襯砌、鋪土工膜的方式進(jìn)行。另外，由于該區(qū)土質(zhì)較為松軟，且為凍脹土，為保證襯砌安全，對(duì)渠基也進(jìn)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(jìn)行渠道清淤、土方開挖及原砌體拆除，再進(jìn)行素土換填、人工削模，最后進(jìn)行渠道砼澆筑及渠堤整修。因工期比較緊，三個(gè)工作面同時(shí)進(jìn)行施工（采用流水式作業(yè)方式進(jìn)行，即邊清理渠內(nèi)淤積、邊拆除、邊開挖邊進(jìn)行素土換填、邊修整渠道內(nèi)坡、邊襯砌的方式進(jìn)行），渠道襯砌采用渠道襯砌機(jī)完成。

渠道襯砌工程：渠道清淤→拆除原襯砌板→渠底開挖后進(jìn)行素土換填→渠道內(nèi)坡修整→基準(zhǔn)線設(shè)置→襯砌機(jī)就位→混凝土澆筑→混凝土抹面壓光→混凝土養(yǎng)護(hù)→伸縮縫處理→渠堤培土壓實(shí)（現(xiàn)狀渠堤高度達(dá)不到設(shè)計(jì)高度的）。

2.2 施工設(shè)計(jì)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(jì)832m。各改造渠段縱向比降維持現(xiàn)狀不變，設(shè)計(jì)流量50m3/s，加大流量60m3/s。

（2）渠道襯砌板采用C20W6F50砼現(xiàn)澆，襯砌板每4m設(shè)一道橫向伸縮縫，內(nèi)坡腳各設(shè)一道縱向伸縮縫，同時(shí)在新舊渠道斷面結(jié)合處及斷面變化處設(shè)置橫向伸縮縫；襯砌板下鋪設(shè)膜厚0.5mm，基布150g/m2的一布一膜復(fù)合土工膜。

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

（4）現(xiàn)狀渠堤高度不足達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，回填補(bǔ)全，回填土壓實(shí)系數(shù)不小于0.95，超過設(shè)計(jì)高度時(shí)，渠頂只整修不削低。

2.3 施工改造要點(diǎn)

具體分項(xiàng)施工方案及施工方法在這里就不再贅述，但對(duì)施工中的幾個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行分析：

2.3.1 清理雜物

開挖時(shí)，為安全起見，不允許在開挖范圍的上側(cè)棄土，必須在邊坡上部堆置棄土?xí)r應(yīng)確保開挖邊坡的穩(wěn)定，并經(jīng)監(jiān)理人批準(zhǔn)。使用機(jī)械開挖土方時(shí)，實(shí)際施工的邊坡坡度應(yīng)適當(dāng)留有修坡余量，再用人工修整，應(yīng)滿足施工圖紙要求的坡度和平整度。土方明挖應(yīng)從上至下分層分段依次進(jìn)行，嚴(yán)禁自下而上或采取倒懸的開挖方法，施工中隨時(shí)作成一定的坡勢，以利排水，開挖過程中應(yīng)避免邊坡穩(wěn)定范圍形成積水。

2.3.2 軟基段3：7灰土換填

備土、鋪土?xí)r，用于石灰土的土必須符合規(guī)范要求，不含樹皮、草根等雜物。本工程由于工程量較小，計(jì)劃采用裝載機(jī)直接堆方備土，按照每平米的松土用量及每斗的運(yùn)土量，用石灰粉標(biāo)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?xí)r縱向必須成行，每運(yùn)次的運(yùn)土量要基本準(zhǔn)確，同一作業(yè)段內(nèi)土質(zhì)基本均勻一致。

檢查時(shí)，對(duì)于翻漿、輪跡明顯、表面松散、起皮嚴(yán)重、土塊超標(biāo)等有外觀缺陷的不準(zhǔn)驗(yàn)收，應(yīng)徹底處理。標(biāo)高不合適的，高出部分用平地機(jī)刮除，低下的部分不準(zhǔn)貼補(bǔ)，標(biāo)高合格率不低于85%，實(shí)行左中右3條線控制標(biāo)高。壓實(shí)度、強(qiáng)度必須全部滿足要求，否則應(yīng)返工處理。

2.3.3 土工膜鋪設(shè)

渠道底部防滲土工膜鋪設(shè)順序?yàn)閺南掠蜗蛏嫌?，由渠道一岸向另一岸鋪設(shè)；渠道邊坡防滲土工膜鋪設(shè)順序?yàn)閺南掠蜗蛏嫌?，由邊坡底向邊坡頂鋪設(shè)；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(shí)在渠底坡腳處和邊頂處設(shè)控制樁點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)高程，掛線施工，修整順序?yàn)樽陨隙拢詈笃秸?，如有局部超挖，則利用原回填土灑水夯實(shí)，清理出的土方及時(shí)運(yùn)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(qiáng)度，在渠道襯砌之前，必須到有檢測資質(zhì)的單位做砼配合比試驗(yàn)，包括原材料的檢驗(yàn)，在施工中必須嚴(yán)格遵守由監(jiān)理工程師簽字的可以進(jìn)行施工的配合比材料用量，同時(shí)做好砼試模的檢測。

在設(shè)備進(jìn)入施工現(xiàn)場后，根據(jù)設(shè)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(zhuǎn)移枕木和道軌進(jìn)行澆搗，因此對(duì)渠底襯砌機(jī)道軌高程控制精度較高。

對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫及時(shí)進(jìn)行處理：將裂縫范圍內(nèi)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?xí)r應(yīng)注意對(duì)土工膜的保護(hù)，盡量不把土工膜破壞，混凝土清除完成后，檢查基面復(fù)合土工膜，對(duì)局部損壞了的土工膜應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)達(dá)到無滲漏。

3 結(jié)語

寶雞峽灌區(qū)塬上總干渠改造項(xiàng)目自2015年4月實(shí)施以來，一直嚴(yán)格按照上述總體方案和工期施工，施工中嚴(yán)格依照分項(xiàng)施工方法，牢牢抓住施工要點(diǎn)，確保施工能夠安全、高質(zhì)量的進(jìn)行。項(xiàng)目竣工后，干渠運(yùn)行狀況良好，說明此次塬上總干渠改造項(xiàng)目改造效果較好。

[責(zé)任編輯：王楠]