碗窑水库 (峡口片)灌区设计与渠道施工

胡明强,陈丽月

(江山市峡口水库管理局,浙江 江山 324116)

1 工程概况

江山市现有大型灌区 1个,即碗窑大型灌区,是在2008年由原有的峡口水库灌区和碗窑灌区合并而成,峡口水库于1966年9月动工,1973年5月主体工程建成;2003年3月位于峡口水库上游16 km处的白水坑水库建成蓄水。

浙江省碗窑水库(峡口片)灌区位于浙江省江山市中西部,金衢盆地西端,为浙江省最大的自流灌区之一,浙江省重要的粮食生产基地,也是江山市农业综合开发项目区。灌区土地总面积4万hm2(60万亩),设计灌溉面积2.03万hm2(30.5万亩),灌溉范围人口28.66万。灌区有东西2条干渠,全长106.54 km。东干渠长48.1 km,设计引水流量8.2 m3/s;西干渠长58.5 km,设计引水流量12.9 m3/s。

干渠于1970年初动工兴建,受资金、技术等条件的限制,设计标准低,工程施工质量较差,设施配套不完整。干渠已运行40余年,渠道内坡1∶0.3～1∶1.5不等,衬砌率达98%,大多为水泥预制板衬砌,老化渗漏、冲刷破损现象严重。干渠上渠系建筑物有800多处,大部分老化失修不配套。由于上述原因致使碗窑水库(峡口片)灌区工程及设施未能充分发挥效益。

2 初步设计

干渠岩性多为泥岩、灰岩、砂岩、砂页岩等,产状顺坡,断裂也与渠线大致平行,某些区段岩性为火山岩及变质岩 (片麻岩),局部地段渠线与断裂平行。渠道基础少部分在岩基上,大部分坐落在边坡、残积层上 (砂质黏土、粉质砂土夹碎石、砾石),有的穿越断裂。

根据GB 50288—99《灌溉与排水工程设计规范》,浙江省江山市碗窑水库 (峡口片)灌区节水续建配套项目工程等别为Ⅳ等,主要建筑物 (东西干渠及干渠上的建筑物)级别为4级,次要建筑物(支渠及其渠系建筑物)级别为5级,临时建筑物级别为5级,灌溉设计保证率为85%。

根据渠道实际情况,按明渠均匀流理论进行水力计算。设计流量东干渠首取8.2m3/s,西干渠首取12.9 m3/s。根据实际渠道岸顶安全超高取0.4 m。综合渠道沿线土质、气温、地下水位、渠道流量及便于施工等因素,断面型式为等厚度梯形断面。为了渠坡稳定及便于施工,渠道内边坡原则上取值1∶1,部分渠段及支渠参照原边坡在段内统一取值。根据渠道设计流量及抗冻抗渗要求,采用10 cm厚C20纤维混凝土防渗面。为避免混凝土的热胀冷缩而造成的破坏,混凝土面板间设沥青松木板伸缩缝[1]。

渠道防渗衬砌方案为:渠道两内侧削坡整平至设计边坡,采用干砌块石护坡30 cm作基础,再以10 cm现浇C20纤维混凝土防渗面板护面;渠道底采用现浇C20纤维混凝土防渗底板,厚度10 cm;渠道边坡顶部采用C20混凝土压顶,宽30 cm,厚10 cm;渠道两侧边坡及底板设置φ 5PVC逆止阀;混凝土护面、压顶、底板纵向每5 m设1道伸缩缝,渠道底脚设2道横向伸缩缝,取宽10 cm,厚1 cm的沥青杉木板填充(见表1)。

表1 部分渠段主要参数表

续表1

3 渠道施工

渠道管理范围清理、放样完毕后,渠道施工主要从基坑开始,再分别根据进展情况依次进行内坡整修、砌石、混凝土防渗面板施工。

3.1 回填施工

3.1.1 基坑施工

基坑开挖主要在边坡与底板开挖断面接头处,基坑开挖断面根据设计坡面加上必要的开挖线进行施工,回填时留出符合设计要求的连接带并适当增加底板向下的止水深度。基坑回填直接利用基坑开挖土料填筑。填筑以前,先清除开挖土料中树根等杂物。回填料压实标准为砂砾料相对密度≥0.6,黏性土控制压实度≥0.9。先根据选用填筑料和碾压机械以及设计压实标准进行碾压试验,确定压实参数,再根据压实参数进行填筑,分层压实,控制碾压质量。每层填土厚度黏性土不超过20 cm,砂砾料不超过30 cm。

3.1.2 内坡施工

渠道内坡依据放样削坡整平,对没有达到设计坡度要求的大面积凹陷部位进行补平回填,对漏洞及松散部位进行换土回填。

根据填方、挖方、半挖半填等不同地段实际情况,渠道处理方法也不尽相同。

由于填方渠道土质比较疏松,因此特别重视漏洞开挖换土压实回填,衬砌前结合灌溉送水有意识地加大水位对渠道进行浸水预沉,对于仍难以达到衬砌所需的密实度要求的,采用夯板或蛙式打夯机进行人工分层夯实。

挖方渠道做到衬砌面与修坡面坡度基本吻合,既减少砌石耗材,又增加渠道稳定性。

由于半挖填渠道在地下水位线处,是牢与不牢的结合处,因此土方回填基础采用锯齿形断面,以有效防滑。填方分层夯实,连接到位,先压实后修坡。

3.2 砌石施工

渠道两内侧修坡整平至要求坡度后,在预留空间内进行干砌块石衬砌。衬砌护坡表面平整度在规定范围内适当放宽,这样有利于混凝土衬砌底面的咬合。

块石选用质地坚硬、新鲜、耐风化、抗冲刷的块石,同时外露面经过凿面处理。干砌块石砌筑以层层错缝锁结方式铺砌,与垫层配合砌筑,随铺随砌,砌石边缘做到顺直、整齐牢固。砌筑使块石的宽面与坡面横向平行,砌筑前先进行试放,不合适的部位用锤加以修凿,修凿程度以石缝能够紧密相接为准,砌石拐角处如有空隙,用小片石塞紧,砌石表面与样线齐平,竖向砌缝错开。砌缝底部如有空隙,均用合适的片石塞紧,并做到底实上紧,砌筑面不出现外插石。干砌石形成一个整体,无夹心、外塞石,整体空隙率＜35%。

3.3 混凝土防渗面板施工

混凝土防渗面板浇筑前先清除砌石表面垃圾杂物,排除渠底基坑积水和软土,按设计要求放置排水管,然后由下而上浇筑边坡混凝土。混凝土浇筑先坡后底,最后浇筑压沿。施工中用平板振捣器从下到上振捣混凝土至密实,并在混凝土初凝前及时收面;在边坡混凝土强度达到75%以上后再浇筑渠底混凝土,振捣密实后在初凝前收面。

混凝土防渗面板表面用平板振动器振实后,采用磨光工具磨平,直到表面泛出水泥浆,再压光。压光分2次进行,第1次在磨光工具磨完后及时压光,第2次等混凝土初凝前再压光1次,以做到内实外光,棱角分明,表面无蜂窝、麻面、砂眼、爆皮、龟裂等现象。

渠坡浇筑采用分块跳仓法施工,渠底和压沿浇筑按一定的方向连续进行。同一块混凝土板浇筑做到不间歇,如因机械故障等原因间歇,间歇时间也不超过60～90 min。

混凝土面板间伸缩缝采用沥青松木板。混凝土用砂其含泥量＜3%,石子含泥量＜1%。同时根据设计的混凝土标号以及骨料、水泥进行配比试验,并根据试验确定的合理配比拌制混凝土。每立方米混凝土中掺入1.2 kg强纶纤维,混凝土采用机械拌和,拌和时间不少于2 min。混凝土浇筑完毕后,针对当时天气情况及时采取有效的措施进行养护,养护天数不少于13 d,以保证混凝土质量。

4 效 益

节水续建配套项目工程改造的实施有效地提高了农业灌溉效益和节水效益。渠道灌溉水利用系数从0.477提高到0.508,受益区灌溉保证率达85%,大大提高了水资源的利用率,解决了灌区下游用水的紧张局势,减少了灌区上下游用水的纠纷,有效缓解了水资源的供需矛盾,工农业和居民生活用水得到了一定程度的保证,为受益区农业稳定高产,经济可持续发展和群众提前奔小康打下了坚实的基础,也为灌区管理体制改革奠定了基础。

从生态效益来看,项目实施后将明显改善受益区生态环境,供水水质得到提高,通过山、水、田、林、路统一规划,旱、涝、渍综合治理,美化了受益区田园环境,改善了受益区的生活环境,促进受益区从传统农业向现代农业转变。

[1]乔有谟.水利工程施工 [M].北京:水利电力出版社,1993.