瑪納斯河引水總干渠改造工程實踐與分析

熊志剛

（新疆維吾爾自治區水利廳瑪納斯河流域管理處 新疆 石河子 832000）

1 概況

瑪納斯河灌區位于天山北麓準噶爾盆地西南部，地處東經85°1′至東經86°32′，北緯43°27′至45°21′之間。該河系發源自天山依連哈比爾尕山，全長為324km，屬于山溪性多泥沙河流。該河水源主要為高山融雪和夏季暴雨，實測多年平均徑流量12.54億m3。地處瑪納斯河紅山出口處的紅山嘴引水樞紐工程是瑪納斯河的渠首工程。該工程建成于1959年，距今已有50余年的歷史，原設計流量為650m3/s，按百年一遇設計；校核流量為1060m3/s，按千年一遇校核。徑流主要用于生產建設兵團十九個農牧團場及兩縣 (沙灣縣、瑪納斯縣)、兩市(石河子市、克拉瑪依市)供水。設計灌溉面積為380萬畝，有效灌溉面積為302萬畝；除灌溉用水外，還擔負著新疆電力局、瑪納斯火力發電廠和紅山嘴四、五級水電發電站的供水任務。

瑪納斯河引水總干渠位于瑪納斯河渠首紅山嘴出山口右岸二級階地礫石戈層上，全長823m。上游連接進水閘，下游接曲線沉沙池及第一總分水閘，是東岸大渠引水工程的骨干工程之一。設計流量為105m3/s，校核流量140為m3/s，原設計底寬 12m，渠深 3.65m，水深 3.05m，縱坡1/160，均為干砌石砌筑。干渠底部埋設水塔的滲水管和測橋、鋼管槽各一座。工程于1959年修建，至實施改造已運行近五十年。由于工程施工時資金不足、條件有限，再加上多年運行過程中的損壞，工程改造前處于長期帶病運行狀態。隨著瑪納斯河灌區經濟的發展和上級主管部門的重視，為滿足日益發展的灌溉、工業生產以及居民用水需求，瑪納斯河引水總干渠改造工程的實施勢在必行。

2 工程改造前存在的問題

根據當地氣候條件，以及實際灌溉需要，渠道當年四月開閘引水，11月(入冬)上旬關閘停灌，引入上游河道泉水供4.5級電站水力發電。工程運行多年來，因冬季河水泉水(3m3/s)經總干渠入電站，由于氣候寒冷，干渠凍脹破壞現象時有發生，再加上渠道兩岸以及渠首管理站住宅區用于綠化的灌水不斷地滲透破壞，這些都使得渠道襯砌的亂世受損比較嚴重，影響工程的正常運行。工程改造實施前存在的問題主要表現在：①原設計縱坡坡度偏小，致使渠道運行時泥沙淤積，經查實沙石淤積嚴重段達甚至達1.0m至1.5m；②邊坡卵石鼓脹、松動、隆起、塌陷現象嚴重，滲漏損失較大；③由于凍脹所致，處在水位線以下的坡腳失穩、掉石，影響過水能力；④渠道不規則，水流不暢，不僅擁堵而且影響測水精度；⑤渠道運行多年，老化失修，為保證渠道工作，每年春季需投入大量的人力、財力、物力，得不償失。

3 改造措施

針對工程改造前出現的泥沙淤積、邊坡塌陷、凍脹失穩、過水斷面不規則等諸多問題，具體的改造措施為：①經水力計算適當加大縱坡坡度，為達到沖淤平衡改原縱坡1/600為1/305，借此改善過流條件，徹底解決泥沙淤積問題；②用200#砼來代替原來襯砌渠道的卵石材料，以求達到減少滲漏損失和減輕凍脹帶來的影響；③拆除渠道原干砌卵石，并下挖80cm，夯填60cm砂礫墊層，在砂礫墊層上現澆5m×4m×0.2m規格的200#砼板，板間填塞1cm厚高壓閉孔板，板下鋪0.4mm厚聚氯乙烯薄膜，最大程度減少滲漏損失；④在原干砌卵石邊坡上夯填1m厚砂礫墊層(重2.1t/m3)，現澆6.12m×4m(斜長)200#砼板，由根部厚0.2m逐漸變至上沿厚0.15m，在板下鋪0.4mm聚氯乙烯防滲薄膜，板間均用1cm厚高壓閉孔板填塞，澆筑時邊坡和渠底砼板縫錯開，隔倉澆筑；⑤考慮凍脹因素，工程所采用砼抗凍標號為D200，坍落度3 cm～5 cm，含氣量＜5%。

改造后的渠槽設計流量為105m3/s，加大流量為140m3/s，底寬10m，渠深 3.4m，水深2.23m，邊坡系數1∶1.5，設計流速為4.3m/s?？紤]不可預見的水力因素，邊坡超高1.17m。同時，在渠道坡腳處下挖0.6m，縱向埋設15cm的波紋管，管外裹一層無紡布，自0+150到0+823穿入渠末端戈壁深層排除滲水，經實踐檢驗，這樣做可盡量消除和削減兩岸滲透破壞。

4 工程的施工管理

瑪納斯河具有豐富的天然砂石料，便于就地取材；施工區外交通便利，為四級瀝青路面；渡槽明渠，排砂明渠上各有汽10t公路橋一座，可直接入瑪納斯河床，施工場地較寬闊，可充分實施機械化作業，這些都為工程的施工提供了便利條件。需要考慮的是渠首管理單位運行用電，負荷有限，施工單位必備自備電源。

施工工序為：渠底開挖→回填→夯實→邊坡回填夯實→底板砼澆筑→邊坡砼澆筑→整理便道。為保證施工質量和進度，必須嚴格把好6道關口：①邊坡、渠底基礎的開挖、回填和整平；②防滲薄膜的就位鋪設和搭接；③砼拌和、入倉、攪拌、抗滲抗凍劑的添加及含氣量的測定；④嚴格準確測量渠道縱坡及高程及邊坡比；⑤滲水處理；⑥砼的養護。

5 施工要點

5.1 基礎回填

基礎回填是渠道改造工程的施工要點，其中該工程的基礎回填包括渠底和邊坡兩個部分，統一采用自然戈壁回填、夯實的方法。工程設計密實度為2.1t/m2，以每50m為一個施工單元。檢驗人員跟蹤檢測，用灌水法測定，每單元選測4個點，邊坡每0.3m厚需回填夯實。在施工過程中發現直至堤頂只有1m的寬度，經分析后采用蛙式打夯機夯實。分層夯實檢驗時，發現有堆積、無層序的回填料需要及時清理，以保證工程質量。邊坡的回填厚度應有大于設計0.2m寬的富余，從而保證削坡的密實度，整個過程由人工作業。在渠底回填時，如發現橡皮土的部位則需做好標志，一處不漏地排除，換上自然戈壁。將整理邊坡下滑的棄料徹底消除，削坡用平板振動器需沿斜坡往返振拍整理坡基，以達要求。施工過程中如發現滲水嚴重，可用小型水泵將滲漏的積水抽除，從而避免造成夯實強度不夠的現象。邊坡基礎架立模板需按要求嚴格修至設計邊坡，并掛線用鋼卷尺檢驗是否達到設計砼的基面，如未達標準需再行清理直至合格方可澆筑，渠底基礎必須以高程定點掛線清基至設計高程，從而確保工程質量。

5.2 聚氯乙烯塑料薄膜的鋪設

渠道防滲效果的好壞與聚氯乙烯塑料薄膜的鋪設方法有直接的關系。本工程所采用的鋪設方法是沿渠道走向梯形基礎斷面整體鋪設，上、下游薄膜連接統一為上薦壓住下薦0.2m搭接。值得注意的是，在渠道渠底、邊坡的砼澆筑施工過程中，難免有人為因素和砼拌和料入倉碰撞變位的塑膜，對于這些塑料薄膜要及時復位、拉平，防止因薄膜錯位、扭曲或者變形影響，從而致使砼澆筑的厚度不均勻，影響工程強度。

5.3 邊坡和底板砼的澆筑

邊坡和底板砼的澆筑質量直接決定著工程的質量，必須嚴格把關。拌和砼時必須適量添加減水劑、抗凍劑，對每一次拌和的骨料必須嚴格稱重，質量不過關或者忘記添加劑的砼拌和料要重新拌和，不能以次充好。澆筑前，為保證施工質量，必須對坡腳坡地雜物進行清理，如落入坡腳的削坡料、雜草、碎塊等。另外，如有積水，必須事先清除。施工過程中要嚴格要求砼表面的平整度，切忌為了省事加大砂料用量減少大骨料用量。為保證工程質量，必須用原漿、平板振搗器振搗，且在振搗時注意板塊周邊容易被忽視的部位是否振搗到位，做到振搗均勻，沒有蜂窩麻面現象出現。

5.4 滲水的處理

滲水的處理是渠道施工過程中不可避免的程序，也是影響工程質量的重要方面。對于施工過程中出現的泉眼和滲水現象，要采用不同的方法有針對性的進行處理。對于滲水量較大泉眼，不僅要用塑料管引排出水減輕內水壓力，還要做砂石保護層，防止進一步滲漏破壞；對于出水量較少的滲水眼，可用埋插塑料管的方法排水。

在施工過程中，除了以上施工要點外，還有在施工過程中要用坡度尺嚴格檢查，確保設計要求、保證高程不出差錯，確?？v坡比降、做好砼的養護工作等要點需要注意，這里不再一一贅述。

6 結語

通過對瑪納斯河引水總干渠進行改造，改善了水力因素，提高分、引水及抗洪能力，有效減少了泥沙淤積，提高了測水精度和引水效率，同時還美化了渠槽，效果相當顯著。在工程中也總結了一些經驗教訓，比如說進水閘后，原設計的消力池經實踐檢驗被淤死，工程改造時未設消力池，經實際運行，閘后流速大，使百米內渠底沖蝕磨損，故增設了三道潛堰使流速減緩，沖刷、磨蝕損害削減。陜西水利