寶雞峽塬下北干渠存在問(wèn)題及改造措施淺析

程曉聯(lián)

1 概況

寶雞峽北干渠全長(zhǎng)105.747 km，原設(shè)計(jì)灌溉面積96萬(wàn)畝，由自流灌區(qū)和抽水灌區(qū)兩大系統(tǒng)組成，經(jīng)過(guò)1975年和1996年兩次大的渠系調(diào)整和關(guān)中灌區(qū)泵站工程改造，現(xiàn)狀有效灌溉面積為80.1萬(wàn)畝，其中自流灌區(qū)47.44萬(wàn)畝，抽水灌區(qū)32.66萬(wàn)畝。渠道原設(shè)計(jì)流量自上向下分為4個(gè)等級(jí)，即0+000～22+427.2 段 Q設(shè)=25.3 m3/s，Q加=29 m3/s；22+427.2～52+415.7 段Q設(shè)=19.6 m3/s，Q加=24 m3/s；52+415.7～77+193 段 Q設(shè)=15 m3/s，Q加=17.3 m3/s；77+193～105+747 段 Q設(shè)=5.8 m3/s，Q加=8.0 m3/s。橫斷面為梯形、弧腳梯形或弧底梯形，縱向比降1/1400～1/3500。底寬6.5 m～2.5 m，渠深3.4m～2.5 m，邊坡比1∶1。北干渠共有各類(lèi)建筑物432座，其中進(jìn)水閘、節(jié)制閘、分水閘16座，交叉建筑物倒虹、渡槽、涵洞等25座，生產(chǎn)橋、公路橋等223座，斗引門(mén)等168座。

北干渠改造段位于渠道上游，多為挖方渠道。改造段渠道現(xiàn)狀為梯形斷面，底寬6.5 m，渠深3.4 m，內(nèi)坡比1∶1，外坡比1∶1.5，比降為1/3300。北干渠經(jīng)過(guò)世行項(xiàng)目、節(jié)水項(xiàng)目的相繼實(shí)施，已累計(jì)改造92.523 km，扣除大型建筑物連接段0.861 km，還余12.363 km渠段有待改造。

2 存在問(wèn)題

（1）渠道襯砌板老化破損，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。北干渠較早襯砌的砼板，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，砼受碳化、剝蝕、凍脹、裂縫等因素破壞，骨料外露，已不能完全防滲、防沖；多處小板襯砌出現(xiàn)鼓肚、錯(cuò)位甚至滑落，不但失去防滲作用，還成為阻水因素。

（2）渠系建筑物老化失修，破爛不堪。北干渠改造段內(nèi)建筑物主要為農(nóng)橋和斗門(mén)。農(nóng)橋橋面板斷裂，鋪裝層破爛，影響運(yùn)行安全；斗門(mén)閘閥銹蝕腐朽，啟閉失靈。這些問(wèn)題給沿岸群眾生產(chǎn)、生活出行帶來(lái)諸多不便，給渠道用水管理帶來(lái)困難，亟待改造。

（3）險(xiǎn)工段襯砌底板破損嚴(yán)重、滲水問(wèn)題突出。因之造成渠道底部基土含水量過(guò)大，基本為飽和狀態(tài)，影響渠道安全運(yùn)行。部分渠道右岸渠堤坡腳群眾侵種破壞較為嚴(yán)重，11+075～11+120段渠道右岸渠堤較窄，渠道運(yùn)行存在跨岸隱患，7+060～7+440段渠道為過(guò)村莊渠道，村民臨渠而居，群眾自行開(kāi)挖左岸渠堤排水，給渠堤安全通行造成問(wèn)題。

3 工程改造措施

為了不影響灌溉，在原渠道平面位置基本不變的情況下，對(duì)土渠段實(shí)施砼襯砌，對(duì)襯砌損壞嚴(yán)重的渠段實(shí)施翻襯，對(duì)危及渠道安全的隱患及影響正常運(yùn)行的建筑物實(shí)施改造或加固。

塬下北干渠工程襯砌改造渠道共計(jì)7.28 km，拆除新建各類(lèi)建筑物11座，水閘設(shè)備更新2座。同時(shí)對(duì)樁號(hào)0+630～0+670段高含水渠道基礎(chǔ)進(jìn)行換填處理；對(duì)樁號(hào)7+940～8+200段渠道左岸整修渠口高邊坡；對(duì)樁號(hào)9+200～9+700、10+000～10+400段右岸渠堤外邊坡培厚加固并對(duì)坡腳進(jìn)行砌護(hù)；對(duì)險(xiǎn)工段右岸渠堤進(jìn)行外坡腳砌護(hù)；對(duì)樁號(hào)11+075～11+120段右岸渠堤培厚加寬；對(duì)樁號(hào)7+060～7+440段左岸渠堤群眾門(mén)前新修一道長(zhǎng)380 m的砼矩形排水溝。

3.1 渠道設(shè)計(jì)流量

根據(jù)渠道控制灌溉面積及灌區(qū)灌溉制度，2004年世行項(xiàng)目《寶雞峽灌區(qū)北干渠改造工程初步設(shè)計(jì)》中對(duì)該渠道流量進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)劃復(fù)核（見(jiàn)表1），近幾年北干渠改造一直沿用維持不變。經(jīng)查表，改造渠 0+000～1+980、2+730～3+750、6+750～11+030段設(shè)計(jì)流量為25.3 m3/s，加大流量為29.0 m3/s。

表1 北干渠各級(jí)設(shè)計(jì)流量表

3.2 渠道橫斷面

塬下北干渠原設(shè)計(jì)斷面為梯形。根據(jù)改造段渠道設(shè)計(jì)流量、地質(zhì)條件和工程現(xiàn)狀，以及渠道設(shè)計(jì)流量、比降及上下游水位銜接要求，為了提高渠道的輸水能力和抗凍脹性能，設(shè)計(jì)渠道斷面選用弧腳梯形斷面。

3.3 渠道襯砌設(shè)計(jì)

根據(jù)《寶雞峽北干渠改造工程地質(zhì)勘察報(bào)告》，改造渠道基礎(chǔ)和內(nèi)側(cè)護(hù)坡未發(fā)現(xiàn)空洞、裂縫及較大不均勻沉陷變形，渠堤邊坡未發(fā)現(xiàn)滑塌，渠道基礎(chǔ)和邊坡整體趨于穩(wěn)定。渠道工程已經(jīng)運(yùn)行多年，渠底土體濕陷性已經(jīng)部分消除，也沒(méi)有發(fā)生因黃土濕陷而造成較大規(guī)模不均勻變形，說(shuō)明原有措施是可行的。工程改造仍然采取必要的防滲措施，以達(dá)到避免渠基土層濕陷變形的目的。

鑒于塬下北干渠擔(dān)負(fù)全年灌區(qū)輸水灌溉任務(wù)，為縮短工期，最大限度地減少工程施工不利影響，在保證不影響設(shè)計(jì)過(guò)流能力的前提下，對(duì)改造段渠道視原渠道襯砌砼損毀情況區(qū)別對(duì)待。對(duì)砼板裂縫規(guī)模小和沉降起伏不大的部位，砼表面整平修復(fù)處理后直接利用，渠道襯砌采用原襯砌板上加襯方案進(jìn)行加固改造；對(duì)砼鼓包隆起部位砼板全部開(kāi)挖處理，并對(duì)鼓包下沉淀的粉砂及凍脹沉陷土層進(jìn)行清理，原板重新安砌再進(jìn)行砼加襯。經(jīng)計(jì)算比較，不拆除原襯砌板加襯比拆除后襯砌渠道水深抬高僅1 cm，加之渠道位于北干渠渠首，不影響整個(gè)渠道過(guò)流能力。

渠道襯砌砼標(biāo)號(hào)為C20W6F50，襯砌板等厚12 cm，加襯砼板下全斷面鋪設(shè)一布一膜復(fù)合土工膜（膜厚0.5 mm、基布重150 g/m2）。改造段橫向伸縮縫每隔4 m設(shè)一道，與現(xiàn)狀保持一致，同時(shí)在新舊襯砌板相接處及斷面變化處設(shè)橫向伸縮縫；縱向伸縮縫沿底板與弧腳相交處設(shè)兩道。伸縮縫斷面為梯形，伸縮縫先用M10水泥砂漿封底，再熱灌聚氯乙烯膠泥，最后用M10水泥砂漿封口。

3.4 渠堤排水溝

北干渠7+060～7+440段為過(guò)村莊渠道，為防止村民開(kāi)挖渠堤排水，保障渠岸平整通順，設(shè)計(jì)在該段渠堤左岸民房門(mén)前渠堤外側(cè)修建現(xiàn)澆C20砼矩形排水溝1道，將生活用水排入村集體化糞池。排水溝深25 cm，寬30 cm，比降1/1000，每5 m設(shè)一道橫向伸縮縫，伸縮縫先用聚氯乙烯膠泥熱灌，再用M10水泥砂漿封口。

3.5 渠底高含水基礎(chǔ)處理

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，渠道下部與渠堤下土層指標(biāo)相當(dāng)，區(qū)別在近砼部位土含水量較大，基本為飽和狀態(tài)，

北干渠0+630～0+670段因襯砌板破損嚴(yán)重、滲水問(wèn)題突出。為防止渠道在不行水期間底板的塌陷、裂縫，對(duì)該段渠道底部進(jìn)行基礎(chǔ)處理。拆除原襯砌板后，清理渠底襯砌板下高含水量基土并換填，換填層采用底寬6.5 m、厚60 cm的3∶7灰土夯填，換填層壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。

3.6 渠堤外坡培厚砌護(hù)

北干渠 9+200～9+700、10+000～10+400 為過(guò)村莊渠道，當(dāng)?shù)卮迕耖_(kāi)挖右岸渠堤給渠道安全運(yùn)行造成隱患，為確保渠堤穩(wěn)定安全，保證渠道長(zhǎng)期安全行水，對(duì)該渠段采取培厚加固措施。培厚采用素土分層回填夯實(shí)，每層鋪土厚度不大于30 cm，回填土壓實(shí)系數(shù)不小于0.95，培厚加固后坡面坡比1∶1.5。

為保護(hù)培厚加固后渠堤外坡不被再次侵挖，對(duì)其外坡腳采用擋土墻形式進(jìn)行砌護(hù)。擋土墻采用M7.5漿砌塊石，縱向每10 m設(shè)一條瀝青砂板條沉降縫。根據(jù)地質(zhì)參數(shù)，經(jīng)穩(wěn)定計(jì)算，9+200～9+700段擋土墻高2.4m，底部寬1.5m，頂部采用10 cm厚C20砼封頂，下部設(shè)一層Φ50PVC排水管，排水管距地面0.5 m，排水孔水平間距3 m，排水管進(jìn)口設(shè)反濾層；10+000～10+400段擋土墻高3.4 m，頂部采用10 cm厚C20砼封頂，靠下部設(shè)兩層Φ50PVC排水管，排水管由下向上第一排距地面0.5 m，排水孔豎向間距1.5m，水平間距3m，呈梅花型布置，排水管進(jìn)口設(shè)反濾層。

3.7 渠堤外坡腳砌護(hù)

北干渠7+190～7+330共140 m右岸渠堤坡腳被當(dāng)?shù)鼐用袂址N損壞，為確保渠堤安全，防止群眾再次侵挖損壞渠堤，對(duì)該渠段采用外坡腳砌護(hù)措施，砌護(hù)渠堤頂寬不小于4m。坡腳砌護(hù)采用M7.5漿砌石擋土墻，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查摸底和統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析，確定擋土墻高度為1.8 m，頂部采用10 cm厚C20砼封頂，縱向每10m設(shè)一條瀝青砂板條沉降縫。

3.8 建筑物設(shè)計(jì)

塬下北干渠農(nóng)橋改造設(shè)計(jì)為農(nóng)橋-Ⅰ級(jí)，采用預(yù)應(yīng)力鋼筋砼空心板式結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)橋面凈寬4.0 m、4.5 m，橋跨13 m，橋面板為C30鋼筋砼預(yù)制空心板梁，臺(tái)帽、欄桿底座采用C25鋼筋砼現(xiàn)澆，鋪裝層采用C40砼現(xiàn)澆，橋臺(tái)為M7.5漿砌石砌筑。欄桿為鋼管欄桿。

斗門(mén)全部按鋼筋砼蓋板涵式斗門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，干渠斗后設(shè)消力塘，砌體采用M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，閘臺(tái)采用C20砼現(xiàn)澆，涵洞蓋板采用C20鋼筋砼預(yù)制，斗門(mén)選用標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵斗門(mén)和防盜斗頭。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)節(jié)水改造使工程設(shè)施得到完善，投入運(yùn)行2年來(lái)，渠道年輸水能力增加215萬(wàn)m3，可節(jié)約水量50萬(wàn)m3，引輸水能力、渠系水利用系數(shù)和灌溉保證率都相應(yīng)提高，渠道運(yùn)行更安全，達(dá)到了工程建設(shè)預(yù)期目的。