淺談中型渠道襯砌改造設計
——以陜西省涇惠渠南一干渠襯砌改造工程為例

(陜西省涇惠涇惠渠灌溉管理局 陜西 咸陽 713800)

前言

涇惠渠灌區位于陜西省關中平原中部，東西長約70km，南北寬約20km，總面積1180km2。涇惠渠南一干渠位于涇惠渠灌區中游，分為上下兩段，是涇惠渠灌區重要的輸水、灌溉渠道之一，控制灌溉面積40.41萬畝。涇惠渠南一干渠上段是由涇陽縣磨子橋分水閘開始，途徑三原縣安樂鎮、高陵縣灣子鄉，至北孫村東北的北孫閘與四支渠、南一干渠下段銜接，全長6.25km，渠道設計流量為12.5m3/s，加大流量16m3/s，它承擔著南一干上段1.56萬畝農田的灌溉和向涇惠渠南一干渠下段及涇惠渠四支渠38.85萬畝農田輸水任務。涇惠渠南一干渠上段部分渠段、下段渠道在2001年利用世行貸款項目進行襯砌及襯砌改造，陜西省涇惠渠灌2015年續建配套節水改項目對涇惠渠南一干渠上段0+000～1+400、2+900～6+250段共計4.75km渠道進行了襯砌改造。

一、工程改造的必要性

涇惠渠南一干渠上段渠道，原來建設標準低，加之年久失修，工程老化破損，長期帶病、超負荷運行，設計流量不能達到設計流量水平，致使灌溉效益不能正常發揮。而且隨著涇惠渠灌區續建配套項目的建設和水源工程的建設，使上段渠道的供水能力在一定程度上得到提高，下段渠道過流能力也相應提高，這就必然要求恢復南一干渠的設計輸水能力，對南一干上段剩余渠道進行改造就顯得十分必要。

二、水文地質

涇惠渠南一干渠工程區地下水類型按埋藏條件和含水層性質主要為第四系孔隙潛水。沖洪積層潛水分布于石川河的一級階地、渭河一、二級階地及高漫灘。其水位埋深一般4～60m，含水巖系為粉質壤土層，具弱透水性，含水性較較差。

三、工程地質

涇惠渠南一干渠位于渭河二級階地上，為半挖半墊形式渠道，一般墊方土層厚度1.5～2.0m，局部段厚度3.5m。場地濕陷類型屬非自重濕陷性場地，濕陷等級Ⅱ級。

四、工程等級及標準

(一)工程等級

根據《渠道防滲工程技術規范》GB/T 50600-2010，確定南一干渠改造工程級別為4級，中型規模。

(二)灌溉設計保證率

根據《灌溉與排水工程設計規范》(GB50288—99)，確定南一干渠的灌溉保證率為75%。

(三)抗震設防標準

根據《建筑抗震設計規范》(GB50011—2010)規范附錄A，南一干渠地震動峰值加速度0.15g，相應的地震基本烈度為Ⅶ度。

按照《建筑抗震設計規范》(GB50011—2010)、《水工建筑物抗震設計規范》(SL203—97)確定南一干渠襯砌改造工程渠道及建筑物抗震設防烈度為Ⅶ度。

(四)防洪標準

根據《防洪標準》(GB50201—94)、《灌溉與排水工程設計規范》(GB50288—99)中有關規定，本次南一干渠襯砌改造工程渠道、建筑物防洪標準：20年一遇。

(五)工程設計

1.灌溉面積復核及流量確定。在2000年涇惠渠南一干渠進行改造時，陜西省水利廳的以文號“省水計發【2000】357號”文件對南一干渠襯砌改造工程進行的批復，審批的涇惠渠南一干渠控制灌溉面積40.41萬畝，上段設計流量12.5m3/s，加大流量16m3/s。本次改造工程是在原改造工程的基礎上進行續建改造，且南一干渠的控制的灌溉面積近幾年變化不大，故本次仍然維持原設計流量不變。

2.渠道平面布置。在1949年涇惠渠南一干渠建成以后，涇惠渠灌區經過2次大規模的改善變動，渠系走向已基本合理，故在這次改造中，不進行改線設計，渠道中心線基本不變。

3.渠道縱斷面設計。涇惠渠南一干渠上段渠系為已成渠道，并已運行多年，本次計劃改造段比降基本合理，本次設計仍維持原設計比降，即0+000～3+431設計比降1/3000,3+431～6+250設計比降1/2500。

4.橫斷面及襯砌結構設計

(1)橫斷面及襯砌結構設計

A.橫斷面。斷面形式為弧形坡腳梯形斷面，渠底水平段寬4.0m，弧角半徑1.2m，內邊坡比1:1，襯砌高度2.2m，渠道深度2.6m。

渠道水力要素表

B.襯砌結構。砼性能指標：根據《渠道防滲工程技術規范》GB/T50600-2010，南一干渠襯砌改造工程項目區屬于大型灌區的溫和地區，查表得到砼性能指標為C15F50W6，本次設計砼性能指標選為C20F50W6。

砼厚度：根據《渠道防滲工程技術規范》GB/T50600-2010，水流中含礫石類推移質時，渠底板的最小厚度為12cm，楔形板在坡腳處的厚度，比中部宜增加2cm～4cm。板膜復合結構的混凝土板厚度可適當減小，但不得小于4cm。本次設計渠道弧腳和渠底板厚13cm，邊坡為楔形板，上部為10cm，下部為13cm。

伸縮縫：根據《渠道防滲工程技術規范》GB/T50600-2010，混凝土伸縮縫間距為3m～5m。本次設計渠道橫向伸縮縫間距為3.0cm。

襯砌結構：弧形坡腳梯形斷面為現澆砼板膜復合結構，板下全斷面鋪設0.3mm厚150g/m2復合防滲土工膜。橫向伸縮縫間距為3m，縱向分別在渠底兩側各設一道縱向伸縮縫，縫寬2.0cm，縫內填PT嵌縫膠泥，表面用M10水泥砂漿抹平。

渠堤設計：對于部分渠堤寬度不足3.0m，應回填至3.0m；對于部分渠段的渠道深度不足2.6m，應回填至2.6m處，保證渠道最小深度為2.6m。

結論

涇惠渠南一干渠斷面采用現澆砼板膜復合結構，砼性能指標選為C20F50W6，形式為弧形坡腳梯形斷面，渠底水平段寬4.0m，底板及渠道弧腳厚13cm，內邊坡比1:1，邊坡為楔形板，上部厚10cm，下部厚13cm，襯砌高度2.2m，弧角半徑為1.2m，渠道深度2.6m，渠堤寬度3.0m。