汾河三坝灌区西干渠防护工程设计

师建华

（山西省汾河中下游水务管理局，山西 太原 030002）

1 工程建设必要性

汾河三坝灌区灌溉输水西干渠位于三坝总干分水闸下游，全长5 100 m，从分水闸到铁牛湾，担负着西九支、西十支两条支渠及干开口的1.2万hm2农田的灌溉任务。该干渠修建于20世纪60年代，土质为砂壤土，流速0.7 m/s，纵坡1/2 500。渠道断面为梯形，底宽 6 m，标高 2.5 m，设计水深 2 m，内坡 1∶1.4～1∶1.5，渠埝宽度 5～6 m，两边相同，外坡 1∶1。

西干渠设计流量10.5 m3/s，为土质渠道。除夏季外，其余3个季节都需用水，用水时间长且用水量较大，造成左渠埝1/3局部淘刷，随时会出现决口，不能输水。由于两条渠埝是乡村交通要道，灌区群众曾整修培厚，但放水后又被冲走，成为险工地段。为使灌溉渠道平直，适应现代化管理要求，拟对西干渠防护工程立项，采用干砌石垫底、预制混凝土块的方法进行防护。

2 工程设计

2.1 断面设计

根据水力学计算，结合原总干土渠设计断面，混凝土预制块为40 cm×60 cm×12 cm，片石垫层厚度20～30 cm，铺底为0.1 m厚的现浇C20混凝土（设计伸缩缝），与水接触面为混凝土，摩阻系数小，渠底不易淤积，基础为0.5 m×0.5 m干砌片石。

2.2 排水设计

为防止混凝土冻胀破坏，裂缝损残，结合已有工程设计经验，采用堆砂石排水孔，在渠坡底部0.3 m处，每隔15～20 m安装1根直径4 cm、长0.9 m的塑料硬管，在中间打2排小孔，然后用砂石、小乱石、粗砂、中砂、细砂、原土按由粗到细的顺序堆放，尺寸为塑料管外用0.4 m，随坡度向上1.5 m，呈堆放形态0.3 m×0.2 m，以利于上部渗水，渠道内无水时，渠道边坡水分顺利排出，不会成冻胀破坏，以确保防护工程的使用寿命。

2.3 伸缩缝设计

为防止因不均匀沉陷和伸缩而产生裂缝，避免由底部压力引起裂缝，中间留一条2 cm的中缝，呈2×3块形，然后用沥青砂浆填满，以适应各种外力破坏。边坡每隔20～25 m设一道2 cm的沉陷缝，缝内用沥青沙浆填满，以适应温度及应力变化所产生的不均匀沉陷。

3 施工技术

防护渠道施工严格按照设计及有关的技术规范、规程和施工技术要求进行，采用分段流水作业，施工期为5—9月。

3.1 放线

以相应段建筑物为中点，用经纬仪打成一条直线作为中线，在中线上每隔50 m打1根固定木桩，然后用水准仪测出高程，以此为基准，撒上灰线，确定两边基础开挖线，在筑成基础后，放两边坡线，采用固定线架，直线段10～20 m放线架1个，要严格控制内坡角度的高程和位置，认真检验架身的垂直度，要求纵向水平偏差低于2 cm，标高偏差小于2 cm。线架可以减少放线工作量，以保证精确度。

3.2 基础土方开挖与回填土

基础土方开挖是水工建筑物修建的主要组成部分，分干开挖和湿开挖两部分。干开挖省工省费用，湿开挖需要用人工排水或井点排水，此工程挖基础仅1 m左右，但因时值雨季，土质黏性，施工比较困难，宜采用中型挖掘机，便于操作，费用低且效果好。

土方凹地回填采用分层夯实法，即三打二，要求干容重达到1.5。在夯实过程中，含水较高部分水泥可先放在边坡上，采取分层晒干的办法，以避免过湿出现翻水现象，含水量一般控制在14%，尤其是施工人员要严格把关，特别是坡度上分层夯实，不同厚度、不同层次用夯实机操作，以保证工程质量。

3.3 干砌片石及整坡

干砌片石紧前工序是整坡，整坡好坏直接影响干砌质量，可用放线整坡法，选择无风化和宽度大于0.3 m的片石。砌石大头向下，保持砌石稳定，然后用小片石填紧，并将大凹处用小片石填满。填充时，应注意外露面不能高起，以致影响砌筑预制混凝土块。

3.4 砌预制块

干砌石铺填空隙较大，如果直接砌混凝土块，高低不平，不容易操作，采用1∶3水泥浆，材料浪费大。故采用河粉沙填平踩实的办法，使其成为一个平面，在此基础上，在固定的放线架上挂坡度线和水平线，根据混凝土规格尺寸，留下伸缩缝和2 cm工作缝，用1∶3水泥浆砌块，使用前要用水湿润。工作缝要用铁钎从外面压实并留下3 cm的余地以便勾缝。特别是最上面盖块，应注意要平整，外角要成为一条直线。

3.5 勾缝

勾缝可使砌体表面美观，保证质量。要严格操作规程，首先要用钢丝刷将松动部分去掉，缝深达2～3 cm，并在勾缝前用水冲净，以利结合。缝内刷一层水泥浆，将水泥砂浆分2～3次填充到缝内，分次压实抹光。勾缝砂浆要稠，避免凝固时收缩与砌体脱离，砂浆比例1∶2，勾缝形式为平缝。

4 结语

三坝西干防护工程采用干砌石垫底、上砌现浇混凝土块的办法，从应用角度出发，以混凝土防冲保埝，以片石结合反滤设施防止冻胀，虽然一次性投资较高，但解决了渠道淘刷问题和冻胀问题，且渠道使用年限将成倍延长，尤其适宜在我国北方有冬季供水的渠道推广使用。