山體滲水區域渠道維修加固工程設計淺析

田雨欣，郭 威

（1.溫州市珊溪水利樞紐管理中心，浙江 溫州 325000；2.溫州市水利電力勘測設計院，浙江 溫州 325000）

1 引言

渠道是十分重要的輸送水構筑物，其防滲效果對水資源利用效率具有較大的影響[1-2]。渠道在長期使用過程中受到水流沖刷等多種因素影響會出現不同程度的破損[3-4]。針對這一部分渠道進行維修加固是十分必要的。山區地質條件復雜，基巖裂隙水較為豐富，對渠道防滲加固處理工程設計影響極大。本文結合甌江翻水站維修加固工程，對山體滲水區渠道加固工程設計進行研究。

2 工程概況

油岙-金旦段明渠全長1.1 km，滲漏問題較為嚴重，滲漏的主要原因有兩個：（1）渠道自身面板破損開裂產生的滲漏；（2）渠道山體側山體地下來水造成的滲漏。其中穿村莊470 m 段滲漏水多從渠道山體側房屋底部穿過。現場選取一段面板高壓水槍沖洗后，明顯發現山體側面板裂縫多于村莊側面板，可見地下水作用是渠道面板產生裂縫的主要原因之一。由于渠道與土層間原滲漏通道受阻，強降雨期間高地下水位作用將會對渠道底部產生頂托作用，易產生抗浮穩定問題，因此本次除了需要解決渠道自身滲漏問題，還需解決地下水對渠道頂托的問題。

3 渠道維修加固方案比選

3.1 常用加固方案

解決山體地下水對渠道面板頂托的主要途徑有兩個：一個是“排”，一個是“堵”。“排”，即疏導，就是將山體側來水及時排出去，降低地下水位，常見的處理方法有設置截水溝、排水孔、集水井、逆止閥等。“堵”，即攔截，隔斷地下水從渠道底部滲流的通道，常規的截滲方案有帷幕灌漿和設置地下連續墻、水泥土咬合樁等。但是“堵”要有“排”相配合，降低滲壓，否則山體側來水匯集，引起單邊滲透壓力增大，對邊坡整體安全穩定將會造成不利的影響。截滲墻不宜布置在渠道村莊側，因為若截滲墻位于渠道村莊側渠頂道路段，無排水設施的話，不僅影響整體穩定，而且較大的滲壓會引起渠道底板發生頂托破壞。

3.1.1 方案一：豎向排水降水法

考慮兩種做法：一種做法是在渠道村莊側沿渠頂道路設豎向排水孔，渠頂設集水總管，采用水泵集中抽排方案。局部山體側有施工條件的渠段可考慮采用雙排排水孔。排水布置見圖1。另一種做法是在山體側沿渠道全程打排水井，渠頂設集水總管，采用水泵集中抽排方案。第一種做法不考慮排水井原因是渠頂道路寬度限制通行及需求、減少施工對周邊房屋的影響，第二種做法不采取排水孔的主要原因是局部場地受限，不滿足排水孔布置間距要求。

圖1 方案一——豎向井點排水孔降水法

3.1.2 方案二：水平向排水孔降水法

擬在民房附近的渠段兩側設置兩排排水孔，一排孔布置在渠道山體側，排水孔孔口設于明渠內側高于渠內最高水位50 cm 處，排水孔孔徑Ф110 mm，間距4 m（排水孔可看現場情況適當加密），孔深2.5 m；另一排孔布置于渠道另一側，臨近民房，排水孔孔口高度低于渠底高程1 m，排水孔孔徑Ф110 mm，間距4 m（排水孔可看現場情況適當加密），孔深14 m。成孔后，孔內埋設安裝引排水管。孔口排水溝連接，引至低處。剖面布置見圖2。

圖2 方案二——水平向排水孔降水法

3.1.3 方案三：設深截水溝方案

渠道左側由于多處房屋距離渠道較近，無條件開挖形成截水溝，故考慮在山體側開挖截水溝，具體布置圖3。

圖3 方案三——設置深截水溝

3.1.4 方案四：拆除現狀面板，渠底設排水管、集水井集中匯排方案

考慮渠道現狀面板較薄弱，面板補強方案設計使用年限相對較短。本方案考慮拆除現狀面板，將襯砌混凝土厚度加厚至0.35 m，渠道底部增強和完善集水、排水系統，布置集水井、排水管，將來水及時外排，降低邊坡后側水位，減少水壓力的不利影響。

圖4 方案四——新建渠道、渠底地下水集中匯排

3.1.5 方案五：設置逆止式排水系統

渠底和山體側坡面設置排水閥，逆止閥橫向布置3 排，渠底布置2 排，山體側坡面1 排（距渠底高0.5 m），縱向間距2.5 m，梅花形布置。逆止閥內接直徑110 mmPVC 花管，管長≥1.5 m，以管端部進入碎石層為準，花管開孔率不少于30%，管內填充粗砂石濾料，管外部及端部包裹兩層反濾土工布。

圖5 方案五逆止閥布置斷面圖

3.1.6 方案六：截滲方案

在山體側考慮攔截地下水，打防滲墻/帷幕灌漿孔，同時在渠道村莊側設置地下水抽排設施。具體布置見圖6。

圖6 方案六——新建渠道、渠底地下水集中匯排

3.2 方案比選

對上述各方案進行對比分析，各方案優缺點見表1，綜上可知，考慮工程區復雜的地形、地質條件及與周邊建筑物的相關位置關系，上述各方案均有優缺。防滲效果最好的是方案四；政策處理難度最小，無需額外征地的是方案一、方案五；方案二、三、六涉及征地、房屋拆除等，政策處理難度較大。不受斷水時間影響的是方案一、方案二、方案三、方案六。考慮到政策處理難度以及排水效果，經綜合比選，決定采用方案四和方案五相結合的實施方案。

表1 各維修加固方案比選

4 渠道加固工程設計

4.1 排水系統布置

沿渠底偏向山體側切槽，橋下偏移至開挖不影響現狀橋梁安全為準，其余段考慮施工開挖過程渠道斜坡的安全穩定，可根據現場實際情況適當向渠道中心線偏移一段距離。切槽寬度約1.5 m，開挖渠底形成底寬約0.7 m，深約1.0 m 的縱向貫通槽；槽內布置外徑60 cm 無砂混凝土透水管，管外一層無紡土工布，槽內管周回填碎石料。

沿渠道設排水口集中外排，外排采用外徑60 cm、內徑50 cm的C30 鋼筋砼管，底部鋪設20 cm 厚素砼墊層，鋼筋砼管與無砂管銜接處設置C30 鋼筋砼集水井。排水口布置考慮方便地下水外排，充分利用村莊現狀排水管設施，根據現場實際情況選定兩個集中外排位置。

沿渠道右岸斜坡段距渠底1.0 m 處設置一排逆止閥，平均間距3.0 m，局部可根據現場實際情況適當加密。逆止閥下接直徑11 cmPVC 花管，管長L≥1.0 m，以管端進入碎石層為準，花管外部及端部包裹一層無紡土工布；逆止閥與渠道襯砌間縫隙采用903 聚合物砂漿填充，確保銜接處不漏水。切槽區及現狀底板破損區采用C15 素砼墊層。渠底在現狀底板基礎上增設15 cm 厚C30 鋼筋砼底板，新增底板配筋采用雙向雙層直徑為12 mm 的HRB400 級鋼筋，鋼筋間距200 mm。渠道斜坡面板采用原面板補強方案。

4.2 逆止閥選型

逆止閥選型應具備如下基本條件：安裝簡單，出水靈敏度高、止水性能好，便于檢修和更換，無毒，清淤簡便，耐久性好。

逆止式止水箱埋置于渠道襯砌以下的排水通道，檢修困難、施工過程質量不易保證等問題。本工程為現狀渠道的維修加固，逆止式止水箱布置需破壞現狀渠道面板，因此不宜采用該種型式。

橡膠緩閉鴨嘴閥作為逆止閥時，在高水壓差下易擠壓變形，無法止水。

拍門式逆止閥止水性能較差，易淤堵，不應安裝在豎向布置的排水減壓管中。

球式止逆閥止水和排水性能良好，但易淤堵，長期高水頭差下易漏水變形，不應安裝在水平布置的排水管中。

壓差放大式逆止閥開啟和關閉只通過壓差控制、無需任何外力，無方向性要求；采用壓差放大式結構和弧形接觸止水方式，靈敏性高；有專門防淤堵結構，并考慮了產品的疲勞破壞問題，防淤堵性能好，長期性能穩定。在南水北調中線工程陶岔至沙河南段渠道工程和荊江航道整治工程岸坡水平排水等中有應用，工程運行狀況良好。

經對上述幾種逆止閥性能及布置方式進行對比分析，本次推薦采用壓差放大式逆止閥。

5 結論

甌江翻水站山體滲水段明渠維修加固工程處理難度大，基巖裂隙水較為發育，對渠道穩定性影響較大。結合工程實際情況，考慮截、排措施，共選取了6 種渠道維修加固方案，考慮到政策處理難度以及排水效果，經綜合比選，決定采用方案四和方案五相結合的實施方案。通過對5 種逆止閥特征進行分析，壓差放大式逆止閥在本工程中較為適用。