麥蓋提縣五零渠0+000～12+400段襯砌設計探討

陳 亮

（新疆世紀農豐土地科技有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

麥蓋提縣五零渠節水改造工程是麥蓋提縣農業發展的一項重要引水工程，麥蓋提縣五零渠位于葉爾羌河流域中下游的細土平原區，地形平緩，渠道滲漏比較嚴重，建議對渠道全線進行防滲處理。工程區主要通過Ⅱ級階地，本渠的地基巖性以粉土、細砂和淤泥為主。淤泥質土分布于中部，物理力學性質差，邊坡有變形破壞的可能。根據現場和室內試驗所得的成果，建議內坡不應陡于1∶1.75，外坡不應陡于1∶1.5。渠道沿線建筑物地基持力層為粉土、細砂和淤泥質土，基承載力粉土取100 kPa，細砂取80 kPa，淤泥質土取60 kPa。五零渠設計引水流量為30.5 m3/s，加大流量為34 m3/s，根據《渠道防滲工程技術規范》（GSL 18-2004）規定，本工程為大型3級工程，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。

2 渠道工程地質問題

2.1 渠道滲漏

根據渠道沿線不同的地層巖性、地下水埋深及渠底高程，分析滲透情況。地層的透水性，主要取決于地層的巖性及其連通程度，衡量地層的透水性指標為滲透系數。渠道沿線地層巖性以粉土、粉砂和部分淤泥質土夾層為主。粉土滲透系數為3.9×10-4cm/s～6.4×10-4cm/s，平均為 5.0×10-4cm/s；淤泥質土滲透系數為 4.1×10-4cm/s～6.1×10-4cm/s，平均為 4.8×10-4cm/s；細砂滲透系數為3.4×10-3cm/s～5.4×10-3cm/s，平均為4.3×10-3cm/s，均屬于中等透水性，滲漏較嚴重，現狀年渠道防滲率僅為45%，為了減少渠道滲漏損失，保證向灌區輸送足夠水量，應對渠道進行防滲處理。

2.2 渠道邊坡穩定性問題

渠道的穩定性取決于該渠所處的地基土的巖性，本渠的地基巖性以粉土、淤泥質土及細砂為主。渠道地基土的邊坡穩定性較差，容易被沖走，從而產生架空結構。淤泥質土分布于中部，物理力學性質差，邊坡有變形破壞的可能。

2.3 土的凍脹問題

麥蓋提縣最大凍土深度0.58 m，為季節性凍土。地質勘查結果表明，粉砂小于0.075 mm的含量均大于10%，含水量均大于19%，地下水位與凍深的最小距離均小于1.5 m，根據《工程地質手冊》可以判定，五零渠渠坡、渠基土屬于凍脹土，必須采取凍脹措施。

3 渠道襯砌設計

此段渠道地下水位埋深在設計渠底以上0.32 m至渠底以下0.5 m。渠道采用梯形斷面，底寬6.0 m～8.0 m，內邊坡系數為1∶1.75，外邊坡為 1∶1.5。

3.1 襯砌方案

根據渠道沿線地層巖性、地下水埋深及滲透性，渠段全段地層具有中等透水性，要采取防滲型式。現澆砼板塊之間縫寬2 cm，填縫材料為高壓閉孔板，高壓閉孔板上采用2 cm環保型雙組份聚氨酯。采用跳倉打板法[2]將現澆砼板澆筑與高壓閉孔板填筑伸縮縫同時進行，待現澆砼板工程全部完成以后再進行環保型雙組份聚氨酯灌縫。

方案一：全斷面采用現澆砼板護砌，渠底及邊坡板下部設置排水孔，排水孔直徑10 cm，間距3.0 m。砼板下設45 cm厚砂礫石墊層。0+000～5+920、11+580～12+400 段渠堤頂寬左側取2.5 m寬，右側取4 m，5+920～11+580段渠堤頂寬左側取4 m寬，右側取2.5 m。在渠道4 m堤頂設寬3.5 m，厚0.1 m砂礫石路面。堤頂設厚8 cm、寬30 cm封頂板，封頂板分塊尺寸30 cm×150 cm×8 cm，封頂板間橫縫采用高壓閉孔板填塞，縫寬20 mm。渠道板橫向每隔3.0 m設一道伸縮縫，縫寬20 mm，填縫材料采用高壓閉孔板+環保型雙組份聚氨酯，縫下部采用高壓閉孔板，上部采用環保型雙組份聚氨酯，環保型雙組份聚氨酯A∶B=1∶4。渠道每隔100 m設一道砼隔墻，斷面型式與渠道相同，墻寬0.3 m，墻深0.5 m，采用砼強度標號C20，抗凍標號F200，抗滲標號 W6。

方案二：渠底采用17 cm厚雷諾護墊，沿渠道水流方向每間隔30 m分段，渠坡10 cm厚現澆砼護砌的方案。雷諾護墊下設20 cm厚砂礫石墊層，砼板下設45 cm厚砂礫石墊層，渠底兩側設砼縱向隔墻，寬30 cm，深50 cm。其它布置與方案一相同。

方案三：渠底30 cm厚棄料石護砌，渠坡10 cm厚砼板襯砌，砼板下設45 cm厚砂礫石墊層，渠底兩側設砼縱向阻滑墻，寬30 cm，深50 cm。其它布置與方案一相同。

3.2 襯砌方案比選

從單位公里工程量、單位公里直接費（萬元）、運行管理、使用壽命、工程施工難易程度、防滲效果、抗沖能力、耐久性能等角度[1]進行上述方案的比選，具體見表1。方案一和方案二為全斷面現澆砼板和邊板現澆砼護砌設計，具有堅固、耐久、防火性能好、成本低的特點，使用壽命長；混凝土澆筑均勻，后期使用時防滲效果良好，方案二使用雷諾護墊，在邊坡護坡，渠道鋪底防沖刷效果較優。方案三渠底棄料石多為砂巖，材質較差，根據類似工程經驗，“渠底棄料石，邊板現澆砼護砌方案”運行十年左右便會出現破損、渠坡變形裂縫、勾縫脫落、渠底磨損、沖刷坑槽、渠段沖毀等，影響渠道正常引水，使用壽命一般。

通過技術經濟比較，方案一整體穩定性及抗沖性能較好，投資小，耐久性較好，方案二整體穩定性及抗沖性能好，使用壽命長，美觀，工程施工及維修方便，投資較少；方案三整體穩定性及抗沖性能一般，投資較方案一大，且耐久性較差。結合當地實際情況以及工期要求，經技術、經濟、施工等多方面綜合因素考慮，推薦采用方案一（全斷面現澆砼板+渠底及邊坡板下部設排水孔方案）。

表1 渠道襯砌結構型式比較表

3.3 渠道砼澆筑

渠道砼澆筑要求防凍脹、渠道邊坡陡，因而要求砼板的標號為C20，抗凍指標達到F200，抗滲指標達到W6，現澆砼板采用Ⅱ級配，對混凝土的配合比、坍落度需作嚴格的控制。為防止砼凍脹破壞和渠道滲漏變形及保證渠堤穩定，渠道襯砌設計時需考慮鋪設砂礫石墊層碾壓，碾壓相對密度為0.75。施工時首先將渠坡按設計坡度修整成形，然后按渠道設計斷面鋪好砂礫石墊層，在此基礎上進行砼澆筑，在澆注砼板的過程中，砼架模板兩對角線長度的允許偏差值為7 mm，砼拌制過程必須按試驗確定的配合比進行配料，不得擅自更改，水泥、砂、石、摻合料均以重量計，水（外加劑）可折算成體積加入[3]。

根據《渠道防滲工程技術規范》（GB/T 50600-2010）附錄及附表的規定，結合當地施工情況，現澆砼板襯砌厚度為6 cm～12 cm，由于五零渠0+000～12+400段渠道設計流量為30.5 m3/s，加大流量為34 m3/s，渠道流速為1.43 m/s～1.78 m/s，取現澆砼板襯砌厚度10 cm。

3.4 砂礫石墊層

根據實地調查資料，砂礫石墊層可在葉爾羌河依蓋其渡口上游河床內開采，開采面積為3 km2，有效開采厚度為3.0 m以上，儲量大于工程所需的5倍。碾壓時最大粒徑必須小于8 cm，相對密度必須大于0.75，平均運距115 km。料場砂卵礫石物理力學指標見表2。砼板下設砂礫石墊層質量技術要求見表3。

表2 料場砂卵礫石物理力學指標統計表

表3 砂礫石墊層質量技術要求

4 結論

現澆砼板護砌渠道形式十分常見，為確保渠道襯砌效果，必須加強渠道襯砌方案設計，并保證砼質量及骨料質量、配合比、水灰比及振搗密實度等，從而在降低渠道糙率、加快流速的同時，滿足渠道防滲要求。此外，采用現澆砼板護砌型式還必須加強伸縮縫處理，以提高渠道襯砌質量及防滲效果。麥蓋提縣五零渠0+000～12+400段運行后，渠道滲漏及春旱缺水矛盾得以解決，可為麥蓋提縣子灌區農業生產發展提供用水保證。