麥蓋提縣五零渠0+000～12+400段襯砌設(shè)計(jì)探討

陳 亮

（新疆世紀(jì)農(nóng)豐土地科技有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

麥蓋提縣五零渠節(jié)水改造工程是麥蓋提縣農(nóng)業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要引水工程，麥蓋提縣五零渠位于葉爾羌河流域中下游的細(xì)土平原區(qū)，地形平緩，渠道滲漏比較嚴(yán)重，建議對(duì)渠道全線進(jìn)行防滲處理。工程區(qū)主要通過(guò)Ⅱ級(jí)階地，本渠的地基巖性以粉土、細(xì)砂和淤泥為主。淤泥質(zhì)土分布于中部，物理力學(xué)性質(zhì)差，邊坡有變形破壞的可能。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)試驗(yàn)所得的成果，建議內(nèi)坡不應(yīng)陡于1∶1.75，外坡不應(yīng)陡于1∶1.5。渠道沿線建筑物地基持力層為粉土、細(xì)砂和淤泥質(zhì)土，基承載力粉土取100 kPa，細(xì)砂取80 kPa，淤泥質(zhì)土取60 kPa。五零渠設(shè)計(jì)引水流量為30.5 m3/s，加大流量為34 m3/s，根據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》（GSL 18-2004）規(guī)定，本工程為大型3級(jí)工程，主要建筑物為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。

2 渠道工程地質(zhì)問(wèn)題

2.1 渠道滲漏

根據(jù)渠道沿線不同的地層巖性、地下水埋深及渠底高程，分析滲透情況。地層的透水性，主要取決于地層的巖性及其連通程度，衡量地層的透水性指標(biāo)為滲透系數(shù)。渠道沿線地層巖性以粉土、粉砂和部分淤泥質(zhì)土夾層為主。粉土滲透系數(shù)為3.9×10-4cm/s～6.4×10-4cm/s，平均為 5.0×10-4cm/s；淤泥質(zhì)土滲透系數(shù)為 4.1×10-4cm/s～6.1×10-4cm/s，平均為 4.8×10-4cm/s；細(xì)砂滲透系數(shù)為3.4×10-3cm/s～5.4×10-3cm/s，平均為4.3×10-3cm/s，均屬于中等透水性，滲漏較嚴(yán)重，現(xiàn)狀年渠道防滲率僅為45%，為了減少渠道滲漏損失，保證向灌區(qū)輸送足夠水量，應(yīng)對(duì)渠道進(jìn)行防滲處理。

2.2 渠道邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題

渠道的穩(wěn)定性取決于該渠所處的地基土的巖性，本渠的地基巖性以粉土、淤泥質(zhì)土及細(xì)砂為主。渠道地基土的邊坡穩(wěn)定性較差，容易被沖走，從而產(chǎn)生架空結(jié)構(gòu)。淤泥質(zhì)土分布于中部，物理力學(xué)性質(zhì)差，邊坡有變形破壞的可能。

2.3 土的凍脹問(wèn)題

麥蓋提縣最大凍土深度0.58 m，為季節(jié)性凍土。地質(zhì)勘查結(jié)果表明，粉砂小于0.075 mm的含量均大于10%，含水量均大于19%，地下水位與凍深的最小距離均小于1.5 m，根據(jù)《工程地質(zhì)手冊(cè)》可以判定，五零渠渠坡、渠基土屬于凍脹土，必須采取凍脹措施。

3 渠道襯砌設(shè)計(jì)

此段渠道地下水位埋深在設(shè)計(jì)渠底以上0.32 m至渠底以下0.5 m。渠道采用梯形斷面，底寬6.0 m～8.0 m，內(nèi)邊坡系數(shù)為1∶1.75，外邊坡為 1∶1.5。

3.1 襯砌方案

根據(jù)渠道沿線地層巖性、地下水埋深及滲透性，渠段全段地層具有中等透水性，要采取防滲型式?，F(xiàn)澆砼板塊之間縫寬2 cm，填縫材料為高壓閉孔板，高壓閉孔板上采用2 cm環(huán)保型雙組份聚氨酯。采用跳倉(cāng)打板法[2]將現(xiàn)澆砼板澆筑與高壓閉孔板填筑伸縮縫同時(shí)進(jìn)行，待現(xiàn)澆砼板工程全部完成以后再進(jìn)行環(huán)保型雙組份聚氨酯灌縫。

方案一：全斷面采用現(xiàn)澆砼板護(hù)砌，渠底及邊坡板下部設(shè)置排水孔，排水孔直徑10 cm，間距3.0 m。砼板下設(shè)45 cm厚砂礫石墊層。0+000～5+920、11+580～12+400 段渠堤頂寬左側(cè)取2.5 m寬，右側(cè)取4 m，5+920～11+580段渠堤頂寬左側(cè)取4 m寬，右側(cè)取2.5 m。在渠道4 m堤頂設(shè)寬3.5 m，厚0.1 m砂礫石路面。堤頂設(shè)厚8 cm、寬30 cm封頂板，封頂板分塊尺寸30 cm×150 cm×8 cm，封頂板間橫縫采用高壓閉孔板填塞，縫寬20 mm。渠道板橫向每隔3.0 m設(shè)一道伸縮縫，縫寬20 mm，填縫材料采用高壓閉孔板+環(huán)保型雙組份聚氨酯，縫下部采用高壓閉孔板，上部采用環(huán)保型雙組份聚氨酯，環(huán)保型雙組份聚氨酯A∶B=1∶4。渠道每隔100 m設(shè)一道砼隔墻，斷面型式與渠道相同，墻寬0.3 m，墻深0.5 m，采用砼強(qiáng)度標(biāo)號(hào)C20，抗凍標(biāo)號(hào)F200，抗?jié)B標(biāo)號(hào) W6。

方案二：渠底采用17 cm厚雷諾護(hù)墊，沿渠道水流方向每間隔30 m分段，渠坡10 cm厚現(xiàn)澆砼護(hù)砌的方案。雷諾護(hù)墊下設(shè)20 cm厚砂礫石墊層，砼板下設(shè)45 cm厚砂礫石墊層，渠底兩側(cè)設(shè)砼縱向隔墻，寬30 cm，深50 cm。其它布置與方案一相同。

方案三：渠底30 cm厚棄料石護(hù)砌，渠坡10 cm厚砼板襯砌，砼板下設(shè)45 cm厚砂礫石墊層，渠底兩側(cè)設(shè)砼縱向阻滑墻，寬30 cm，深50 cm。其它布置與方案一相同。

3.2 襯砌方案比選

從單位公里工程量、單位公里直接費(fèi)（萬(wàn)元）、運(yùn)行管理、使用壽命、工程施工難易程度、防滲效果、抗沖能力、耐久性能等角度[1]進(jìn)行上述方案的比選，具體見(jiàn)表1。方案一和方案二為全斷面現(xiàn)澆砼板和邊板現(xiàn)澆砼護(hù)砌設(shè)計(jì)，具有堅(jiān)固、耐久、防火性能好、成本低的特點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)；混凝土澆筑均勻，后期使用時(shí)防滲效果良好，方案二使用雷諾護(hù)墊，在邊坡護(hù)坡，渠道鋪底防沖刷效果較優(yōu)。方案三渠底棄料石多為砂巖，材質(zhì)較差，根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，“渠底棄料石，邊板現(xiàn)澆砼護(hù)砌方案”運(yùn)行十年左右便會(huì)出現(xiàn)破損、渠坡變形裂縫、勾縫脫落、渠底磨損、沖刷坑槽、渠段沖毀等，影響渠道正常引水，使用壽命一般。

通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案一整體穩(wěn)定性及抗沖性能較好，投資小，耐久性較好，方案二整體穩(wěn)定性及抗沖性能好，使用壽命長(zhǎng)，美觀，工程施工及維修方便，投資較少；方案三整體穩(wěn)定性及抗沖性能一般，投資較方案一大，且耐久性較差。結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況以及工期要求，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工等多方面綜合因素考慮，推薦采用方案一（全斷面現(xiàn)澆砼板+渠底及邊坡板下部設(shè)排水孔方案）。

表1 渠道襯砌結(jié)構(gòu)型式比較表

3.3 渠道砼澆筑

渠道砼澆筑要求防凍脹、渠道邊坡陡，因而要求砼板的標(biāo)號(hào)為C20，抗凍指標(biāo)達(dá)到F200，抗?jié)B指標(biāo)達(dá)到W6，現(xiàn)澆砼板采用Ⅱ級(jí)配，對(duì)混凝土的配合比、坍落度需作嚴(yán)格的控制。為防止砼凍脹破壞和渠道滲漏變形及保證渠堤穩(wěn)定，渠道襯砌設(shè)計(jì)時(shí)需考慮鋪設(shè)砂礫石墊層碾壓，碾壓相對(duì)密度為0.75。施工時(shí)首先將渠坡按設(shè)計(jì)坡度修整成形，然后按渠道設(shè)計(jì)斷面鋪好砂礫石墊層，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行砼澆筑，在澆注砼板的過(guò)程中，砼架模板兩對(duì)角線長(zhǎng)度的允許偏差值為7 mm，砼拌制過(guò)程必須按試驗(yàn)確定的配合比進(jìn)行配料，不得擅自更改，水泥、砂、石、摻合料均以重量計(jì)，水（外加劑）可折算成體積加入[3]。

根據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50600-2010）附錄及附表的規(guī)定，結(jié)合當(dāng)?shù)厥┕で闆r，現(xiàn)澆砼板襯砌厚度為6 cm～12 cm，由于五零渠0+000～12+400段渠道設(shè)計(jì)流量為30.5 m3/s，加大流量為34 m3/s，渠道流速為1.43 m/s～1.78 m/s，取現(xiàn)澆砼板襯砌厚度10 cm。

3.4 砂礫石墊層

根據(jù)實(shí)地調(diào)查資料，砂礫石墊層可在葉爾羌河依蓋其渡口上游河床內(nèi)開(kāi)采，開(kāi)采面積為3 km2，有效開(kāi)采厚度為3.0 m以上，儲(chǔ)量大于工程所需的5倍。碾壓時(shí)最大粒徑必須小于8 cm，相對(duì)密度必須大于0.75，平均運(yùn)距115 km。料場(chǎng)砂卵礫石物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表2。砼板下設(shè)砂礫石墊層質(zhì)量技術(shù)要求見(jiàn)表3。

表2 料場(chǎng)砂卵礫石物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

表3 砂礫石墊層質(zhì)量技術(shù)要求

4 結(jié)論

現(xiàn)澆砼板護(hù)砌渠道形式十分常見(jiàn)，為確保渠道襯砌效果，必須加強(qiáng)渠道襯砌方案設(shè)計(jì)，并保證砼質(zhì)量及骨料質(zhì)量、配合比、水灰比及振搗密實(shí)度等，從而在降低渠道糙率、加快流速的同時(shí)，滿足渠道防滲要求。此外，采用現(xiàn)澆砼板護(hù)砌型式還必須加強(qiáng)伸縮縫處理，以提高渠道襯砌質(zhì)量及防滲效果。麥蓋提縣五零渠0+000～12+400段運(yùn)行后，渠道滲漏及春旱缺水矛盾得以解決，可為麥蓋提縣子灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展提供用水保證。