武山縣北順渠響河溝渡槽修復(fù)技術(shù)

【摘要】提出武山縣北順渠響河溝渡槽被毀的各種因素，針對渡槽被毀的各種因素，分析渡槽修復(fù)方案和工藝措施的科學(xué)合理性。

【關(guān)鍵詞】渡槽；修復(fù)；技術(shù)

武山縣北順渠響河溝渡槽（下文中簡稱渡槽）1987年7月建成投運，位于武山縣東部渭河左岸一級支流響河溝下游距離溝口300m處，距離縣城約15km，是北順渠橫跨響河溝的配套建筑物，承擔(dān)著響河溝以東洛門鎮(zhèn)5個村4千余畝面積灌溉的輸水功能。渡槽共5跨全長50m，配套引渠40m（槽西端30m，槽東端10m），設(shè)計流量1.0m3/s。渡槽為簡支梁結(jié)構(gòu)，槽墩為實心重力式現(xiàn)澆素混凝土結(jié)構(gòu)，槽身為U型橫斷面預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

1、修復(fù)前現(xiàn)狀

1997年8月，響河溝流域普降暴雨產(chǎn)生山洪，發(fā)生泥石流，渡槽1#—3#墩（編號為自西向東排序）被沖毀，導(dǎo)致第1—3跨槽身塌落破壞。具體情況是：1#墩（即西端邊墩）有3條橫向裂縫斷裂成4段，基礎(chǔ)在現(xiàn)河床線下埋深僅有0.5m。2#墩基礎(chǔ)外露失穩(wěn)被山洪完全沖毀。3#墩在墩體與基礎(chǔ)的連接處完全斷裂，墩體被洪水沖走，基礎(chǔ)雖然是留在原位，但在現(xiàn)河床線下埋深只有0.8m。第1和第2跨槽身塌落被山洪沖毀。第3跨槽身斜搭在3#墩基礎(chǔ)和4#墩上面，并且有數(shù)條裂縫呈斷裂狀。渡槽西端的30m引渠及西端左側(cè)的20m護坡被毀。

2、問題的提出

2.1河床嚴(yán)重下切降低

響河溝發(fā)源于武山縣榆盤鎮(zhèn)關(guān)兒梁，由西北向東南流經(jīng)榆盤鎮(zhèn)鐘樓、武山縣水簾洞景區(qū)、洛門鎮(zhèn)改口、響河、石坪，于洛門鎮(zhèn)賈莊村匯入渭河，是渭河左岸（北部）武山縣較大的一級支流之一。由于流域內(nèi)植被覆蓋較差，巖體裸露，河床質(zhì)多以碎石土和砂土組成，溝口形成較大的沖積扇，導(dǎo)致渭河河道在此處向右岸彎曲。在1996年建設(shè)渭河賈莊段（響河溝溝口至洛門渭河大橋）堤防時，為了使渭河流線變直，水流直順，將該段渭河河道裁彎取直，沖積扇泥沙徹底清除，由此降低了響河溝溝口河床，即增大了渡槽處至溝口的溝道比降。1997年8月，響河溝流域普降暴雨，山洪將渡槽區(qū)段河床沖刷侵蝕下降十分嚴(yán)重，加之當(dāng)?shù)厝罕娫诠こ虆^(qū)段河床大量采挖砂土，造成槽址處河床降低2.0m以上。河床下降導(dǎo)致1#墩在河床線下埋深僅有0.5m，由于2#墩為河道主流區(qū)，因此完全被毀，3#墩在河床線下埋深只有0.8m。

2.2河道彎曲，橫向侵蝕嚴(yán)重

由于河道的橫向沖刷侵蝕，河道彎曲的不斷變化發(fā)展，渡槽西端河岸成為凹岸，并且當(dāng)?shù)厝罕娕c河爭地現(xiàn)象突出，借助河道橫向侵蝕的自然特性，個別農(nóng)民在凸岸爭搶占灘攔河淤地，增大了槽址上游260m河段呈S型的彎曲程度，致使彎度高達110°。在河流的橫向侵蝕沖刷下，加上渠道尾水的沖刷，沖刷深度達5.0m以上，渡槽西端30m引渠及20m護坡塌陷破壞。

2.3河床比降大，水流沖擊力強

渡槽區(qū)段河床平均比降達29‰。響河溝流域內(nèi)生態(tài)條件差，水土保持措施薄弱，治理程度僅11.57%。流域內(nèi)降雨年內(nèi)分布不均，主要集中在6—8月份，且多以暴雨形式發(fā)生。響河溝流域面積88.9 km2，二十年一遇洪峰流量達157m3/s，流速高達11.5m/s，單位動能達6.7m。由于山洪常伴有泥石流，因此山洪對槽墩的沖擊力極大。原槽墩為素混凝土澆筑，且標(biāo)號偏低，在山洪的沖擊下，加之槽身下落造成的扭矩，1#墩產(chǎn)生了3條橫向裂縫，2#墩被山洪完全沖毀，3#墩在墩體與基礎(chǔ)連接處完全斷裂，墩體被洪水沖走，導(dǎo)致第1和第2跨槽身塌落被洪水沖毀破壞，第3跨槽身斜搭在3#墩基礎(chǔ)和4#墩上面，受震產(chǎn)生裂縫。

3、修復(fù)方案

在多種因素的綜合作用下，渡槽的1#—3#槽墩、第1— 3跨槽身、西端30m引渠及20m護坡被毀，不能正常輸水，數(shù)十年，響河溝以東4千余畝農(nóng)地的灌溉用水只能依靠當(dāng)?shù)貦C井提水供給，得不到保障，且增加了農(nóng)戶的放水成本，嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟的不斷發(fā)展。同時，誘使部分個體戶無步驟、無計劃的盲目打井，過度開采地下水資源，對環(huán)境也造成了一定影響，因此采取科學(xué)合理的修復(fù)方案，成功修復(fù)渡槽意義重大。針對渡槽被毀的各種因素及渡槽現(xiàn)狀，擬定修復(fù)方案如下。

3.1 新建槽墩

根據(jù)現(xiàn)狀，1#—3#槽墩需要重新建設(shè)。渡槽區(qū)段河床比降較大，經(jīng)測算，槽址處河床高出溝口河床8.6m。確定新建墩基礎(chǔ)埋深5.5m，高出溝口河床3.1m，可避免河床下切造成懸空失穩(wěn)的威脅。為了提高抗沖能力，采用鋼筋混凝土澆筑。由于地基為碎石土和砂土，承載力較低，故采取等系數(shù)多級放大腳基礎(chǔ)（詳見圖1）。

3.2 加固槽墩

4#、5#槽墩和東端護坡位于凸岸淤積區(qū)，由于當(dāng)?shù)貍€別農(nóng)民與河爭地，通過數(shù)年的攔河淤地，基礎(chǔ)埋深雖然達3.0m，但在深泓線以下僅有0.5m，為保證其安全可靠，4#、5#墩采取不等系數(shù)多級放大腳空腹基礎(chǔ)加固（詳見圖2）。加固基礎(chǔ)深泓線以下采用素混凝土澆筑，深泓線以上采用鋼筋混凝土澆筑，以增強抗沖能力。東端護坡采取加深加固，加深2.3m，加深部分與原護坡用戧臺連接，戧臺寬1.0m（詳見圖3）。

3.3 槽身

為了與原槽身互相統(tǒng)一，外觀整齊美觀，新建槽身與原槽身橫斷面結(jié)構(gòu)完全相同，亦采用U型橫斷面預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

3.4 引渠

西端引渠，填方深度較大，最深達5.8m，且土質(zhì)為濕陷性強的砂土、黃土，故采取鋼筋混凝土澆筑襯砌，且縱向每隔1 0m設(shè)一個4.5m混凝土樁基。

3.5河道整治工程

為了避免河道橫向沖刷侵蝕對槽頭及引渠造成的威脅，清除非法搶占的河灘淤地，將槽址處呈S型的彎曲河段裁彎取直，改善河道流線，使河流順直通暢。在凹岸（西岸）布設(shè)防洪堤防150m，穩(wěn)定主流，確保渡槽安全。根據(jù)水文分析及水力計算結(jié)果，確定堤防總高度4.5m，其中深泓線以上高度2.5m，基礎(chǔ)埋深深泓線以下2.0m，堤防采用C15混凝土澆筑襯砌護面（詳見圖4），縱向每隔5米設(shè)置一條橫向伸縮縫，縫寬2—3cm，伸縮縫用瀝青砂漿填塞。

4、建議

加強工程區(qū)段河道管理，杜絕河道“三亂”現(xiàn)象，保證河道穩(wěn)定且通暢，確保渡槽長期安全度汛，管好工程，使渡槽發(fā)揮最大經(jīng)濟效益。

5、結(jié)論

2002年11月底，渡槽修復(fù)竣工，十余年間渡槽運行正常。自修復(fù)建成至現(xiàn)在，響河溝流域曾多次普降暴雨，每到汛期，每遇洪水，渡槽度汛安全，尤其是在2006年9月響河溝流域內(nèi)發(fā)生了一次強降雨，渡槽安全完好無損。

實踐證明，新建槽墩采用等系數(shù)多級放大腳基礎(chǔ)，加固槽墩采用不等系數(shù)多級放大腳空腹基礎(chǔ)，改善河道流線，布設(shè)必要的堤防等技術(shù)措施，是科學(xué)合理和實用的。

作者簡介：宋軍清，1966年9月生，男，漢族， 職稱：高級工程師，工作單位：武山縣水務(wù)局