平遙汾河灌區(qū)末級渠系配套工程變更設(shè)計(jì)

張曉波

（太原理工大學(xué)，山西 太原 030024）

1 工程概況

平遙縣位于太原盆地中部東南側(cè)，隸屬晉中市，全縣面積1 260 km2，2013年全縣農(nóng)民人均純收入8 718元。平遙縣汾河灌區(qū)片項(xiàng)目地處沖積平原區(qū)，屬溫帶大陸性季風(fēng)半干旱氣候，全年平均氣溫10.3℃，無霜期136～174 d，多年平均降雨量462 mm，年蒸發(fā)量1 893 mm，年主導(dǎo)風(fēng)向西北風(fēng)，平均風(fēng)速2.8 m/s，最大凍土層深度0.69 m，有雨、雪、風(fēng)、雹、旱等自然災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生。

平遙縣2014年汾河灌區(qū)渠系配套項(xiàng)目實(shí)施區(qū)域主要位于縣城西北部，涉及5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)8個(gè)行政村，包括四個(gè)片區(qū)。一是香樂鄉(xiāng)北薛靳、青落、陶屯、云家莊村4村；二是寧固鎮(zhèn)凈化、魏樂2村；三是古陶鎮(zhèn)新莊村；四是洪善鎮(zhèn)新營村。

香樂片區(qū)4個(gè)行政村，國土面積1 457.13 hm2，耕地1 026.73 hm2，受益人口5 134人；寧固片區(qū)2個(gè)行政村，國土面積1 080.6 hm2，耕地726.4 hm2，人均年收入5 115元，項(xiàng)目區(qū)受益人口5 256人；古陶鎮(zhèn)新莊片區(qū)國土面積146 hm2，耕地107.27 hm2，全村有人口1 015人，人均收入6 800元。洪善鎮(zhèn)新營村片區(qū)國土面積276.07 hm2，耕地212.53 hm2，全村有人口912人，人均收入6 301元。

2 工程內(nèi)容與變更

項(xiàng)目區(qū)存在的問題主要有：現(xiàn)狀渠道未襯砌，部分渠道存在渠堤被淘毀，甚至出現(xiàn)攤平的現(xiàn)象；田面工程差距很大；現(xiàn)狀仍是大水漫灌，灌溉水利用率低。

2.1 工程內(nèi)容

項(xiàng)目區(qū)主要建設(shè)工程內(nèi)容：香樂和寧固片對輸水渠道采用混凝土梯形防滲；新莊片區(qū)新建提水泵站1處，并采用管道輸水；新營更新機(jī)井1眼，采用高效節(jié)水的滴管灌溉。主要工程包括：新建輸水防滲渠42 210 m，鋪設(shè)PVC塑料輸水管道4 330 m，更新配套水泵3臺(tái)，渠系建筑物848處。新增節(jié)水灌溉面積466.67 hm2。

項(xiàng)目區(qū)北薛靳、青落、陶屯、云家莊、凈化、魏樂6村為汾河三壩灌區(qū)受益區(qū)，新莊村從尹回灌區(qū)供水，新營村采用地下水，均可滿足灌溉用水要求。

2.2 變更內(nèi)容

平遙縣汾河灌區(qū)片末級渠系配套工程青落村農(nóng)渠混凝土防滲工程，原設(shè)計(jì)為底寬70 cm、高70 cm的梯形防滲渠6條（1-1農(nóng)～1-6農(nóng)），共計(jì)4 834 m。因占地等矛盾久調(diào)不決，致使青落村此6條農(nóng)渠防滲工程無法實(shí)施，并且在項(xiàng)目村內(nèi)其他區(qū)域也無法調(diào)整實(shí)施，項(xiàng)目村委同意將該部分渠道防滲任務(wù)調(diào)整到其他項(xiàng)目村實(shí)施。

魏樂村：斗渠長度由2 170 m變?yōu)? 605 m，比原設(shè)計(jì)增加435 m，1-1農(nóng)渠長度由850 m變?yōu)? 300 m，1-2農(nóng)渠長度由820 m變?yōu)?00 m，1-3農(nóng)渠長度由930 m變?yōu)? 700 m，1-4農(nóng)渠長度由980 m變?yōu)? 410 m，1-5農(nóng)渠長度由990 m變?yōu)? 200 m，變更后農(nóng)渠總長比原設(shè)計(jì)增加2 740 m。

凈化村：斗渠長度由3 737 m變?yōu)? 782 m，比原設(shè)計(jì)增加1 045 m，農(nóng)渠長度由2 558 m變?yōu)? 650 m，1-1農(nóng)渠長度970 m，1-2農(nóng)渠長度730 m，1-3農(nóng)渠長度950 m，變更后農(nóng)渠總長比原設(shè)計(jì)增加92 m。

3 工程設(shè)計(jì)

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252—2000）規(guī)定，末級渠系工程為小型工程，永久性建筑物中主要建筑物為4級，次要建筑物為5級，臨時(shí)性水工建筑物為5級。

根據(jù)工程實(shí)際情況，渠道襯砌分為斗渠和農(nóng)渠二級渠系。斗渠和農(nóng)渠按照其目前的控制灌溉面積進(jìn)行修整并襯砌。農(nóng)渠采用輪灌方式，分2～4個(gè)輪灌組，農(nóng)渠輪灌的設(shè)計(jì)流量為0.000 6～0.002 m3/s，縱坡為1/4 000～1/5 500。

3.1 渠道防滲設(shè)計(jì)

3.1.1 水力計(jì)算

渠道斷面水力計(jì)算，均按明渠均勻流公式：

式中：Q——渠道設(shè)計(jì)流量，m3/s；

A——渠道過水?dāng)嗝婷娣e，m2；

i——渠道比降；

R——水力半徑（m），R=A/X；

X——濕周（m）；

C——謝才系數(shù)；

n——混凝土襯砌渠道糙率，取0.015。

3.1.2 渠道超高確定

渠道堤頂超高采用公式：

式中：Fb——渠道岸頂超高；

hb——渠道通過設(shè)計(jì)流量時(shí)的水深。

3.1.3 斷面設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)斷面均為梯形，采用C20 F50 W4混凝土襯砌，襯砌厚度6～8 cm。每隔8～10 m設(shè)一道橫縫。渠道襯砌斷面在水力計(jì)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)貨]有取土場地和群眾接受度的實(shí)際情況，進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)比較后確定，結(jié)果見表1。

表1 渠道斷面尺寸要素表

3.2 主要工程量

魏樂工程量，混凝土渠道防滲9 802 m，土方開挖11 689 m3，土方回填31 934 m3，混凝土2 181 m3，模板21 418 m3。

凈化工程量，混凝土渠道防滲7 410 m，土方開挖9 277 m3，土方回填14 814 m3，混凝土2 024 m3，模板18 026 m3。

3.3 工程投資

3.3.1 編制原則和依據(jù)

《山西省水利水電工程設(shè)計(jì)概（估）算編制規(guī)定》（晉水規(guī)計(jì)［2003］716號）、《水利建筑工程預(yù)算定額》（2002）、《水利工程施工機(jī)械臺(tái)時(shí)費(fèi)定額》（2002）、《水利工程概算補(bǔ)充定額》（2005）、《晉中市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)定額信息》（2015年2期），實(shí)地調(diào)查的材料價(jià)格及其它相關(guān)資料。

3.3.2 工程投資概算

表2 設(shè)計(jì)變更后主要工程項(xiàng)目投資概算表

原設(shè)計(jì)魏樂、凈化兩村斗渠農(nóng)渠投資總額為4 012 023.7元，與原設(shè)計(jì)對比，設(shè)計(jì)變更后投資增加30.29萬元。

因招標(biāo)結(jié)余資金有49.06萬元，故設(shè)計(jì)變更后增加的投資30.29萬元由結(jié)余資金解決。

4 施工組織設(shè)計(jì)

渠道混凝土襯砌，有防滲漏、抗震、耐久等優(yōu)點(diǎn)。工程施工順序：渠道放樣、土方回填、渠坡修整、土槽開挖及混凝土澆筑拆模等。施工用水可從附近村莊接取，施工用電可從農(nóng)電網(wǎng)上接用，項(xiàng)目區(qū)交通道路發(fā)達(dá)，可滿足施工要求。施工材料用的水泥、石子、砂子等材料可在平遙縣城購買。

4.1 渠道放樣

土方工程施工前，應(yīng)進(jìn)行渠道施工放樣。采用經(jīng)緯儀測出中心控制線和高程控制點(diǎn)，最后放出渠道坡腳線和渠口線。

4.2 土方回填夯實(shí)

土方回填主要為渠道兩側(cè)新建土堤的施工。

在填筑渠道兩側(cè)土堤時(shí)，要清除填筑范圍內(nèi)的草皮、樹根等雜物，并刨松基土表面，適當(dāng)灑水濕潤；填筑時(shí)要攤鋪選定的土料，并分層夯實(shí)。本次設(shè)計(jì)采用機(jī)械夯實(shí)，每層鋪土厚度不應(yīng)大于20 cm。夯實(shí)后取土樣進(jìn)行密實(shí)度試驗(yàn)，確保密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。土料含水率應(yīng)按最優(yōu)含水量控制，并符合設(shè)計(jì)規(guī)范。

4.3 渠坡修整

為避免施工過程中人為因素和自然因素造成的揚(yáng)塵污染或渠道沖刷，應(yīng)提前1～2 d進(jìn)行渠道削坡。削坡時(shí)要保證坡面平整度，為下一步混凝土砌筑創(chuàng)造良好的條件。

4.4 土槽開挖整修

在渠槽填筑到設(shè)計(jì)高程時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)定好渠線中心樁，測量好高程，確定兩側(cè)開挖線。施工時(shí)，應(yīng)先粗略開挖至接近渠底，再將中心樁移至渠底，重新測量高程后挖完剩下的土方，然后每隔5～10 m挖出標(biāo)準(zhǔn)斷面，并在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)斷面間拉緊橫線，按橫線從上至下邊挖邊刷坡，結(jié)合斷面樣板逐段檢查、反復(fù)修整，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑次序：先邊坡，后底部，再壓沿。

渠道混凝土襯砌施工，采用伸縮縫分塊的方式進(jìn)行，渠底與渠坡可采用跳倉澆筑的方式進(jìn)行施工，施工單位在施工過程中，可根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化施工澆筑次序。

在進(jìn)行平倉振搗時(shí)，應(yīng)當(dāng)將倉內(nèi)的粗骨料散布至砂漿較多區(qū)域。位于斜面的混凝土務(wù)必由低向高進(jìn)行澆筑。平倉后應(yīng)當(dāng)根據(jù)相關(guān)操作規(guī)范及時(shí)進(jìn)行振搗，保證混凝土振搗均勻。進(jìn)行渠道底部的澆筑操作時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證倉面鋪料滿足施工要求后再進(jìn)行振搗。

如混凝土表面出現(xiàn)蜂窩、凹陷或其它損壞的混凝土缺陷時(shí)，必須用鋼絲刷或加壓水沖刷，清除缺陷部分或鑿除薄弱的混凝土，用水沖洗干凈，采用比原混凝土強(qiáng)度高一級的砂漿或干硬細(xì)石混凝土填補(bǔ)缺陷處，并予以抹平，修正部位加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，確保修補(bǔ)材料牢固粘結(jié)，色澤一致，無明顯痕跡。

4.6 拆模及養(yǎng)護(hù)

混凝土襯砌初凝后可拆模，拆模時(shí)應(yīng)先以堅(jiān)硬物敲擊背面，待模板松動(dòng)后再考慮進(jìn)行拆膜。拆模完工后的6～18 h內(nèi)，應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期宜為14～28 d。

5 結(jié)論

本次變更設(shè)計(jì)可有效增加魏樂、凈化兩村節(jié)水灌溉面積，在促進(jìn)當(dāng)?shù)毓?jié)水增收及提高水資源利用率方面邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。