汾河三壩灌區西干渠防護工程設計

師建華

（山西省汾河中下游水務管理局，山西 太原 030002）

1 工程建設必要性

汾河三壩灌區灌溉輸水西干渠位于三壩總干分水閘下游，全長5 100 m，從分水閘到鐵牛灣，擔負著西九支、西十支兩條支渠及干開口的1.2萬hm2農田的灌溉任務。該干渠修建于20世紀60年代，土質為砂壤土，流速0.7 m/s，縱坡1/2 500。渠道斷面為梯形，底寬 6 m，標高 2.5 m，設計水深 2 m，內坡 1∶1.4～1∶1.5，渠埝寬度 5～6 m，兩邊相同，外坡 1∶1。

西干渠設計流量10.5 m3/s，為土質渠道。除夏季外，其余3個季節都需用水，用水時間長且用水量較大，造成左渠埝1/3局部淘刷，隨時會出現決口，不能輸水。由于兩條渠埝是鄉村交通要道，灌區群眾曾整修培厚，但放水后又被沖走，成為險工地段。為使灌溉渠道平直，適應現代化管理要求，擬對西干渠防護工程立項，采用干砌石墊底、預制混凝土塊的方法進行防護。

2 工程設計

2.1 斷面設計

根據水力學計算，結合原總干土渠設計斷面，混凝土預制塊為40 cm×60 cm×12 cm，片石墊層厚度20～30 cm，鋪底為0.1 m厚的現澆C20混凝土（設計伸縮縫），與水接觸面為混凝土，摩阻系數小，渠底不易淤積，基礎為0.5 m×0.5 m干砌片石。

2.2 排水設計

為防止混凝土凍脹破壞，裂縫損殘，結合已有工程設計經驗，采用堆砂石排水孔，在渠坡底部0.3 m處，每隔15～20 m安裝1根直徑4 cm、長0.9 m的塑料硬管，在中間打2排小孔，然后用砂石、小亂石、粗砂、中砂、細砂、原土按由粗到細的順序堆放，尺寸為塑料管外用0.4 m，隨坡度向上1.5 m，呈堆放形態0.3 m×0.2 m，以利于上部滲水，渠道內無水時，渠道邊坡水分順利排出，不會成凍脹破壞，以確保防護工程的使用壽命。

2.3 伸縮縫設計

為防止因不均勻沉陷和伸縮而產生裂縫，避免由底部壓力引起裂縫，中間留一條2 cm的中縫，呈2×3塊形，然后用瀝青砂漿填滿，以適應各種外力破壞。邊坡每隔20～25 m設一道2 cm的沉陷縫，縫內用瀝青沙漿填滿，以適應溫度及應力變化所產生的不均勻沉陷。

3 施工技術

防護渠道施工嚴格按照設計及有關的技術規范、規程和施工技術要求進行，采用分段流水作業，施工期為5—9月。

3.1 放線

以相應段建筑物為中點，用經緯儀打成一條直線作為中線，在中線上每隔50 m打1根固定木樁，然后用水準儀測出高程，以此為基準，撒上灰線，確定兩邊基礎開挖線，在筑成基礎后，放兩邊坡線，采用固定線架，直線段10～20 m放線架1個，要嚴格控制內坡角度的高程和位置，認真檢驗架身的垂直度，要求縱向水平偏差低于2 cm，標高偏差小于2 cm。線架可以減少放線工作量，以保證精確度。

3.2 基礎土方開挖與回填土

基礎土方開挖是水工建筑物修建的主要組成部分，分干開挖和濕開挖兩部分。干開挖省工省費用，濕開挖需要用人工排水或井點排水，此工程挖基礎僅1 m左右，但因時值雨季，土質黏性，施工比較困難，宜采用中型挖掘機，便于操作，費用低且效果好。

土方凹地回填采用分層夯實法，即三打二，要求干容重達到1.5。在夯實過程中，含水較高部分水泥可先放在邊坡上，采取分層曬干的辦法，以避免過濕出現翻水現象，含水量一般控制在14%，尤其是施工人員要嚴格把關，特別是坡度上分層夯實，不同厚度、不同層次用夯實機操作，以保證工程質量。

3.3 干砌片石及整坡

干砌片石緊前工序是整坡，整坡好壞直接影響干砌質量，可用放線整坡法，選擇無風化和寬度大于0.3 m的片石。砌石大頭向下，保持砌石穩定，然后用小片石填緊，并將大凹處用小片石填滿。填充時，應注意外露面不能高起，以致影響砌筑預制混凝土塊。

3.4 砌預制塊

干砌石鋪填空隙較大，如果直接砌混凝土塊，高低不平，不容易操作，采用1∶3水泥漿，材料浪費大。故采用河粉沙填平踩實的辦法，使其成為一個平面，在此基礎上，在固定的放線架上掛坡度線和水平線，根據混凝土規格尺寸，留下伸縮縫和2 cm工作縫，用1∶3水泥漿砌塊，使用前要用水濕潤。工作縫要用鐵釬從外面壓實并留下3 cm的余地以便勾縫。特別是最上面蓋塊，應注意要平整，外角要成為一條直線。

3.5 勾縫

勾縫可使砌體表面美觀，保證質量。要嚴格操作規程，首先要用鋼絲刷將松動部分去掉，縫深達2～3 cm，并在勾縫前用水沖凈，以利結合。縫內刷一層水泥漿，將水泥砂漿分2～3次填充到縫內，分次壓實抹光。勾縫砂漿要稠，避免凝固時收縮與砌體脫離，砂漿比例1∶2，勾縫形式為平縫。

4 結語

三壩西干防護工程采用干砌石墊底、上砌現澆混凝土塊的辦法，從應用角度出發，以混凝土防沖保埝，以片石結合反濾設施防止凍脹，雖然一次性投資較高，但解決了渠道淘刷問題和凍脹問題，且渠道使用年限將成倍延長，尤其適宜在我國北方有冬季供水的渠道推廣使用。