淺談續建配套與節水改造工程石質邊坡渠道防滲減糙設計

(四川省都江堰人民渠第二管理處，四川 德陽，618000)

1 灌區概況與石質渠道現狀

1.1 灌區概況

人民渠二處管轄人民渠五·七期、六期干渠，灌區位于四川盆地西北部的沱江、涪江兩江流域，地處沱江與凱江、凱江與涪江之間的丘陵地帶，是典型的丘陵灌區，灌區設計灌溉面積18.558萬hm2，已實現灌溉面積11.953萬hm2。干渠總長311km，其中，五·七期192.19km、六期干渠118.81km，石質渠道占渠道總長70%以上。2001年，水利部、國家發展與改革委員會批復了《全國大型灌區續建配套與節水改造規劃報告》，都江堰灌區續建配套與節水改造工程正式啟動，人民渠二處灌區作為都江堰灌區的一個重要組成部分，其續建配套與節水改造工程也拉開了序幕。人民渠二處灌區工程始建于20世紀60年代，續建配套與節水改造工程對石質渠道的防滲減糙設計是工程設計中的重點和難點。

1.2 石質渠道現狀及存在問題

人民渠二處灌區在大地構造上處于揚子準地臺二級構造單元四川臺拗內，廣泛分布侏羅系、白堊系粉砂質泥巖、泥質粉砂巖和砂巖。由于當時的施工條件差、施工技術落后，對石質渠道的新建主要采用爆破施工，然后人工局部修整成型。由于采用爆破施工，渠道裂隙非常多，導致滲漏嚴重；人工對渠道邊坡的修整，導致渠道邊坡不規整，糙率大、流態差；石質渠道為風化泥巖，沖刷、風化剝落嚴重、局部邊坡不穩定；最終導致過水能力嚴重不足，再加上渠道的彎道、漸變段設計不符合規范等其他原因造成渠道淤積，致使干渠輸水能力達不到設計標準，僅僅為設計過流能力的54%～65%。嚴重制約了灌區的生產生活用水和社會經濟發展。

2 石質渠道的防滲減糙設計

2.1 “挖補抹面”防滲減糙設計理念引入

2004年人民渠二處六期干渠部分渠段進行續建配套與節水改造工程整治，整治段渠道絕大多數為砂巖渠道，局部為泥巖，渠道邊坡系數多為0～0.5，石質渠道全部是原來的爆破施工加人工局部修整成型，未對渠道進行過防滲減糙處理，渠道病害嚴重。以前針對石質渠道的邊坡防滲減糙設計是單純采用M7.5水泥砂漿局部抹面防滲，或者將渠道的邊坡通過開挖減緩至0.75，再采用C15混凝土護坡，其設計方案導致渠道斷面不平整、石方開挖量大、工程造價大、施工難度大。針對上述問題并結合過去的設計經驗教訓，第一次引入“挖補抹面”設計理念。該方案就是按照渠道設計的邊坡系數，將不規整石質邊坡凹陷的部位用M7.5水泥漿砌塊石或M7.5水泥砂漿進行局部修補，對凸出部位采用人工或機械局部修整，形成邊坡大面平整規則且滿足設計邊坡系數；對風化、泥化嚴重的石質邊坡，人工或機械剝離風化、泥化層，最后采用2cm～4cm的M7.5水泥砂漿抹面進行防滲減糙。通過該工程竣工驗收后的效果來看，整體效果良好，滿足了設計要求。

2.2 “挖補掛網抹面”防滲減糙設計方案應用

“挖補抹面”設計方案雖然從運行效果來看取得了重大成功，但通過設計回訪和1～2年的運行結果來看，該設計方案還存在一些問題，例如存在局部抹面空鼓、剝落、抹面裂縫現象。針對這幾個問題，參考了房建工程外墻防滲抹面設計方案，又對該設計方案進行了改進，改進為“挖補掛網抹面”設計方案。該方案就是在原“挖補抹面”設計方案中增加了“掛網”設計，在“挖補”完成后，采用直徑為1mm網格為1cm×1cm的鍍鋅鋼絲網，固定鋪設在“挖補”后的邊坡表面，鋼絲網固定使用水泥釘加金屬墊片，每平方米鋼絲網不少于四個固定點，局部加密，鋼絲網上部嵌入渠道壓頂石下，長度不少于20cm，下部嵌入底板混凝土中，長度不少于15cm，最后采用2cm～4cm的M10水泥砂漿抹面進行防滲減糙。通過多年運行觀察，改進后的設計方案針對石質邊坡渠道的防滲減糙，解決了原設計方案存在的空鼓、剝落、抹面裂縫現象，取得了圓滿成功。特別是在“5.12”地震后的災后重建工作中，人民渠二處干渠的所有石質邊坡渠道均采用“挖補掛網抹面”設計方案，不但滿足了設計要求，同時滿足了施工工期要求，保證了渠道運行和輸水要求。

實踐證明，“挖補掛網抹面”設計方案不僅適用于原生的石質邊坡渠道防滲減糙，同時還可用于原來采用條石襯砌的渠道邊坡的防滲減糙，例如人民渠二處干渠中局部為條石護坡、條石擋墻護坡、條石渡槽等渠段，由于原襯砌體老化變形、條石強度不夠造成表面風化剝落，最終導致渠道邊坡滲漏和糙率加大，采用原來的常規設計方案，需要拆除重建，不僅造價高，而且施工難度大，不滿足工期要求，通過對以前砌體重新采用M10水泥砂漿開槽勾縫，或局部拆除重建，再采用“挖補掛網抹面”設計方案，完全滿足了設計和運行要求。

3 結語

截止目前，人民渠二處干渠續建配套與節水改造工程，不管是原生的石質邊坡渠道還是條石襯砌的石質渠道邊坡，均大量采用“挖補掛網抹面”設計方案進行防滲減糙。同時將該設計方案形成為可復制、可推廣的方案，廣泛用于丘陵灌區，從根本上解決了石質邊坡渠道施工困難、工程造價高、工期緊的問題。隨著灌區現代化建設要求、灌區提質增效的要求，“挖補掛網抹面”設計方案可以進一步改進提高，以滿足灌區渠道的相關要求。