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[摘要]宝鸡峡东干渠建设于时期,多数为低标准填方渠道,老化冲刷变形粗糙,过水能力减弱;多年运行中衬砌的灰板渠段破损严重,渗漏水情况突出,危及渠道行水安全;渠系建筑物多数风化裂缝陈糟破烂,亟待修缮节水改造。文章依据设计规范,分析了东干渠节水改造项目布设、设计流量确定、渠道纵横断面设计,重点对渠道砼浇筑、衬砌方案进行了探讨,并依据改造后农业、生态、资源、工程实际效益,提出了应持续实施节水改造的建议。
[关键词]宝鸡峡;东干渠道;节水改造;实施方案;分析
1工程概况
宝鸡峡东干渠于1971年建成通水,由乾县薛禄镇坛子坊村塬上总干渠末(170+208处)设闸引水,止礼泉县裴寨乡段家崖村,全长26.3km,为梯形砼衬砌断面,多数渠段为填方渠道,进口设计引水流量20m3/s,加大流量28m3/s,沿途设有东一支、东二支、东三支、东四支、东五支、东六支共计6条支渠,灌溉着乾县、礼泉、泾阳、兴平、秦都、渭城六县(区)的72.68万亩农田。灌区作物种植以果树为主,粮果蔬菜比例为3:6:1,属于农业灌溉高产高效区域。2001年在世行贷款项目建设中已改造渠道6.326km,改造断面为弧形坡脚梯形断面,剩余19.974km渠道因资金问题仍为旧渠运行,老化状况逐年增多。随着近年下游支渠相继节水改造,东干渠修缮改造已提上日程,以实现整体效益扩大。
2存在问题
(1)衬砌渠段多年冲刷破损严重,危及行水安全。该渠道阴坡有65%、阳坡有25%的砼衬砌板都不同程度裂缝、鼓肚、严重断裂、悬空、坍塌、引起渠坡板淘刷破坏,危及渠道安全;东干渠16+170~19+960段渠道处于东四支、东五支两个节制闸之间,80%为填方段,渠道衬砌板裂缝,板面灰浆脱落,纵横伸缩缝填缝材料失效、遗失;渠道受桥梁中墩挂柴落淤影响,过水能力较设计流量减少12%以上。(2)多数填方渠段老化粗糙变形,过水能力减弱。除2001年改造的6.326km渠道基本完好外,其余砼衬砌板老化、出现裂缝,板面剥蚀,石子外漏,伸缩缝脱落,特别是阴坡混凝土板,因冻胀作用,已断裂拱起滑落,防渗固堤作用大大降低,且加大了渠道糙率,减小了过流能力。在春夏季用水高峰期,遇到大雨天气部分要害处险象环生,多次发生倒虹堵塞、渠堤决口问题,造成不应有经济损失。(3)渠系建筑物老化破烂,亟待改造。生产桥中墩挂淤严重,影响渠道行水安全,中墩砼剥蚀,石子、钢筋外露,桥面板损坏严重。斗门损坏,启闭困难,无法使用。节制闸、进水闸手动启闭,操作不便,钢筋砼闸门也有损坏。大部分建筑物因年久失修,现已破烂不堪,尤其是跌水下游水流不稳,渠岸坡淘刷严重,危及两岸交通,给当地群众生产、生活带来不利影响。
3项目实施方案分析
3.1工程改造布设
东干渠经40多年运行,整个渠道布线基本合理,本次局部改造,计划对16+170~19+960段进行衬砌改造,改造长度3.79km。同时拆除重建改造建筑物共计15座,其中拆除重建斗门3座、农桥9座、跌水1座,改造水闸2座、更换东四支、东五支2处进水闸的机电设备、闸门共5套,更换门窗6樘及闸房内外粉刷778m2。
3.2渠道设计流量确定
东干渠设施灌溉面积72.68万亩,渠首原设计流量20m3/s,加大流量28m3/s。根据现状调查,原设计流量基本满足要求,故维持不变。原渠道设计加大流量为设计流量的1.4倍,加大系数太大,不符合《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)要求,本次设计按规范取流量加大系数为0.20~0.25。东干渠改造段16+170~19+960设计流量为6.7m3/s,加大流量为8.4m3/s。
3.3渠道改造方案设计
3.3.1渠道纵断面
东干渠16+170~19+960段为填方渠道,本次改造渠道纵向设计比降应与上、下游渠道合理连接,并要求水面衔接平顺,同时保证斗口正常引水。根据东干渠多年实际运行情况,渠道原设计比降基本合理,本次衬砌改造仍维持原渠道比降不变。
3.3.2渠道横断面
依据《灌溉与排水工程设计规范》,结合近些年工作实践,灌区渠道改造横断面形式选择思路如下:设计流量大于9m3/s时,选择弧形坡脚梯形断面或梯形断面;设计流量在3~9m3/s时,选择弧形坡脚梯形断面或弧形底梯形断面;设计流量在1~3m3/s时,选择弧形底梯形断面或U形断面。并取得了较好运行效果。东干渠分段流量:0+000~9+984段为20m3/s,9+984~16+174段为12m3/s,16+174~26+327段为6.7m3/s,依据《灌溉与排水工程设计规范》和《大型灌区续建配套与节水改造工程实施方案设计大纲》,横断面形式可以选择弧形坡脚梯形断面或梯形断面。东干渠改造,一方面弧形坡脚梯形断面和上游世行项目断面一致;另一方面弧形坡脚梯形的运行效果良好,水力条件、整体性能好,安全、抗冻胀能力较梯形断面强,在小流量运行时,弧形坡脚梯形断面与梯形断面比较,几乎不淤积。因此,本次设计东干渠改造段横断面选用弧形坡脚梯形。东干渠改造段16+170~19+960段坡脚圆弧半径为0.713m,圆心角为39°,衬砌深度为2.4m,渠深2.8m,边坡比1:1.25。
3.3.3砼浇筑准备
(1)浇筑前对模具及模板的几何尺寸、刚度、强度及模板数进行检查,确定满足规范要求,并报监理工程师验收合格。(2)立模架:模架的中心、高程除用渠道的中心线、高程桩控制外,对两边腰线进行挂线控制。当确信高程、中线和模架的水平和几何尺寸准确无误,经监理工程师验收合格后,进行砼入仓的准备。(3)砼的拌合及运输:采用人工上料、350L搅拌机拌合。砼拌合站严格按照砼配合比进行拌料,并且做到盘盘称量及作好称量记录。在砼施工中严格按照配合比试验单进行拌和配料。采用自卸翻斗车运输,人工入仓。为防止砼在运输过程中发生漏浆、离析、泌水等现象,在所有的运输车厢铺设塑料布彩条布等预防措施。(4)浇砼前先检查电器机具是否良好,人员是否到位,运输车辆是否准备好及岸坡堆积的泥土、杂物是否清理干净等。并在岸坡上铺设彩条布,以防止散落的砼和杂物混合,为砼的质量埋下隐患。入仓的砼自由下落高度大于2m时,采用溜槽等缓降措施。
3.3.4渠道浇筑衬砌
浇筑采用跳、填、补仓法进行施工,每仓长度4m,浇筑顺序先奇数、后偶数。渠道衬砌采用砼整体现浇,板下全断面铺设一布一膜复合土工膜。衬砌板厚度12cm,砼统一采用C15W6F50砼,土工膜规格为基布150g/m2,膜厚0.25mm。衬砌渠段每4m设横向伸缩缝一道,在坡板与弧形坡脚交接处设纵向伸缩缝两道,伸缩缝断面为矩形,宽2.0cm,伸缩缝先用M10水泥砂浆封底,再填塞PT521聚氨酯填缝胶,最后用M10水泥砂浆封口。渠道采用“弧底梯形全断面现浇”方式,浇筑工序为先渠底后两边、先跳仓后填仓。浇筑顺序为先浇筑弧底,后两岸对称浇筑弧坡段,不用面板的弧底下弧坡振捣采用平板振捣器,上弧坡用面板,采用插入式振捣器振捣,振捣棒振捣砼到不明显下沉,不出现汽泡,开始泛浆时为止,后将振捣棒徐徐抽出。对边角处除用振捣器外,再用铁钎,铁锤等辅助工具捣固密实,防止脱模后出现蜂窝麻面等。砼振捣密实后,拆模成型,原浆收面压光。为保证砼表面光滑平顺,在初收面后,至少再收2~3次。为防止下雨给砼浇筑带来的损失,给每个施工组备有30m长、6m宽的彩条布,下雨时即可进行棚下未完的工作量。仓内若有粗骨料堆叠时,就均匀地分布于砂浆较多处。如发现混凝土和易性较差时,加强振捣等措施。待跳仓完成3昼夜后,进行填仓准备,填仓前清除仓内、表面的砼散落物等。填仓工序、方法同跳仓一样。
3.3.5伸缩缝制作及填塞
(1)伸缩缝的制作:按规范和设计要求用3mm厚钢板制作与设计断面一致的钢弧条,在填仓砼浇筑时,置放于伸缩逢处,待砼初凝后将弧条取出成缝。(2)填塞:将板缝内的杂物清理干净,再用风机吹一遍。依据试验配合比进行M5砂浆的拌合,先填塞垫层砂浆,后填塞胶泥条接近设计厚度,在将焦油塑料胶泥热融化后从上而下进行热灌到设计高度,灌注的焦油塑料胶泥密实,缝口多余抛散的胶泥,冷却后用铲刀割掉,缝外的刮净。上部分用标号为M10的砂浆填塞压实、抹光后,与渠道砼表面勾成阴平缝。
4结语
宝鸡峡东干渠节水改造项目,对工程方案精心科学设计。2016年实施后,使渠道安全隐患得到消减,年可节水150万m3,实际引水能力提高1.5m3/s,适时灌溉增产粮果60万kg;工程设施面貌改观,改善生态植被10万亩,增加区域氧气含量,治污减霾作用积极。说明灌区节水改造项目能有效消除渠道安全隐患、节约用水、合理配置资源、改善农村生态环境、提高农业生产效果,效益良多。今后应按照规划持续实施,以创造更大的社会经济效益。
参考文献
[1]程晓联.宝鸡峡塬下北干渠存在问题及改造措施[J].陕西水利.2018(1).
作者:蔺朝旭 吴海燕 单位:陕西省宝鸡峡工程局 陕西省宜川县河道水库管理站