阚家山水库输水渠道防渗改造设计与施工技术研究

马 飞

(思南县合朋溪镇水务站，贵州 思南 565100)

阚家山水库输水渠道防渗改造设计与施工技术研究

马 飞

(思南县合朋溪镇水务站，贵州 思南 565100)

在阚家山水库输水工程中，输水渠道是非常重要的组成部分，在我国水利工程中起到了非常重要的作用。随着需水量的不断增加，以及环境对渠道破坏的不断增加，输水渠道的输水能力大大的降低，必须加强对其进行防渗处理。文章主要阐述了阚家山水库输水渠道改造设计与施工技术。

阚家山水库；输水渠道；改造设计；施工；混凝土；防渗

0 引 言

阚家山水库工程管理所是思南县小(2)型灌区之一，由合朋溪镇水务站2名工作人员统一管理。工程建成后进行了一次性渠系配套建设，渠道总长8.2km，渠道建成后没进行过改造，多年的山洪自然灾害已造成渠道损害大，加之思林电站建成后，灌区被淹没大部分。所以发挥的效益逐渐减小，必须加强对其改造。

1 工程概况

阚家山水库属小(2)型蓄水工程，位于贵州省东北部思南县西南面合朋溪镇抗家山村境内，坐落在乌江水系六池河，距思南县城80km，距合朋溪镇政府所在地15km，坝基离公路0.5km。

水库集雨面积1.5km2，多年平均降水量1050mm，总库容75万 m3，设计洪水位513.93m，校核洪水位514.63m，设计灌面86.67hm2。

大坝为土坝，坝顶宽5.2m，坝顶长74m，溢洪道底高程512.2m，溢洪道泄水量28.23m3/s，放水闸阀布置在左岸，由放水阀控制放水，放水孔泄水量0.15m3/s。是一座以灌溉为主的水库，水库对下游的影响有人口700人，耕地26.67hm2。

2 渠道设计

根据项目建设内容及工程布置与措施，本项目工程建设涉及渠道的改造防渗衬砌以及配套的渠系建筑物，具体设计如下：

2.1 渠道断面设计

本工程基本是在原有渠道上进行改造防渗衬砌。渠道断面的设计应结合现有渠道情况和实际渠线经过的地形，做到科学合理，运行条件好，工程量小，投资省[1]。各项目区渠道断面设计主要包括以下5个方面内容：

2.1.1 渠道设计流量

在渠道流量设计中，考虑到各项目区渠道是以灌溉输水任务为主，其设计流量全部为农业灌溉用水，渠道灌溉方式按续灌设计，渠道设计流量按下式计算确定：

(1)

式中：Q为渠道的设计流量，m3/s；q为设计灌水率，取12.92m3/s·万hm2；A为渠段的灌溉面积，万hm2；η为灌溉水利用系数，干渠取0.70，支渠取0.75。

2.1.2 渠道横断面设计

为节约宝贵的土地资源，减少渠道工程量，减少投资，结合实际地形和地质土壤性质，原有断面情况，对各种渠道断面进行了优化设计。设计方法为：

1)按《灌溉与排水工程》(GB50288—99)附录H梯形渠道水力最佳断面水力要素，计算公式，求出水力最佳断面水深h0和水力最佳断面底宽b0。

2)结合实际地形和地质土壤性质和施工工艺，对b0进行调整，以流量计算公式反算渠道水深，并考虑续灌等灌溉方式，对相应规模渠道按规范加上渠道超高，得出设计渠高h和宽b。

相关设计计算公式：

1)梯形渠道水力最佳断面水力要素计算公式：

(2)

b0=2[(1+m2)1/2-m]h0

(3)

式中：h0为水力最佳断面水深，m；n为渠床糙率；Q为渠道设计流量，m3/s；m为渠道内边坡系数，矩形渠道为0；i为渠底坡降；b0为水力最佳断面底宽，m。

2)梯形断面流量计算公式：

(4)

其中：h为渠道设计水深，m；b为渠道底宽，m；n为渠床糙率；Q为渠道设计流量，m3/s；m为渠道内边坡系数，矩形渠道为0；i为渠底坡降；本次设计渠道均为5级渠道，渠道超高△h：取0.2～0.3m，并按20%的加大流量复核其输水能力。

2.1.3 纵断面设计

纵断面的设计主要是渠道底坡的设计，渠道底坡的选择对已建渠道尽量结合原渠道的底坡，避免出现较大的挖方和填方；对续建渠道除避免出现较大的挖方和填方外，还应满足渠道灌溉和排水的高程要求[2]。

该项目为渠道改造工程，是对原渠道进行衬砌、改造、修复和防渗等处理，以提高渠道的输水能力，满足下游农业用水需求，因此本次渠段的纵断面设计是以渠系建筑物的进出口高程作为固定高程，以此来推求渠段的纵断面坡降。

2.1.4 糙率的取值

糙率的取值对渠道断面的设计起重要的作用，是断面设计中主要的参数之一。本次糙率的选择以《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288—99)[3]为主要参照依据。

同时结合各项目区渠道实际情况选取综合糙率混凝土渠道为0.017，浆砌石渠道为0.025。

2.1.5 流速控制

为保证渠道的不冲不淤，渠道断面设计应选取合理的流速，流速过慢则导致渠道淤积，流速过快则会造成冲刷影响，给下一级渠道取水带来不利影响，特别是各项目区渠道渠线较弯曲，水流过快将对渠道边坡稳定造成不利影响[4]。

由于本次设计渠道地势平坦，底坡较缓，渠线长，流速慢，对其进行“三面光”防渗处理后渠道水流含沙量很小，泥沙淤积威胁不大，但为了防止渠道长草，影响输水能力，渠道平均流速宜≥0.3～0.4m/s。

渠道断面的设计要综合以上几个方面同时考虑，选取最优断面。

2.2 渠道防渗结构设计

渠道防渗结构设计主要包括衬砌材料选择和渠道结构设计两个方面。

2.2.1 衬砌材料选择

渠道节水续建配套工程衬砌材料的选择将关系到工程节水效果、投资，管理等多方面因素。经分析研究，项目在山区、平坝区都有分布，结合当地以往施工经验，考虑到项目区石料储量少，而且本次规划渠道断面偏小，综合考虑，本规划渠道防渗材料全部采用C15混凝土浇筑[5-6]。

2.2.2 渠道结构设计

本设计渠道断面型式均采用矩形断面，边墙及渠底均采用C15混凝土浇筑，边墙厚0.2m，底板厚0.15m，底板下铺设0.1m厚的碎石垫层。现浇渠道每隔5～8m设一道横向伸缩缝和纵向伸缩缝，伸缩缝宽度≥1.5cm，并安装止水带。

3 输水渠道防渗混凝土施工要点

输水渠道防渗混凝土施工要点主要包括：混凝土摊铺、混凝土铺摊和振捣、养护和伸缩缝处理4个方面。

3.1 混凝土摊铺

混凝土摊铺由G0MACO皮带布料机来完成。皮带布料机为桁架结构，由工作主机推动沿轨行走，皮带布料机的所有动作是由液压马达驱动，布料机桁架可以由一端加长或减短，适用于大面积摊铺作业。皮带布料机布置在衬砌机的前面，进行混凝土料的均匀摊铺，粗略整平[7]。

混凝土经搅拌运输车运至皮带布料机集料斗，混凝土通过上料皮带机运输到布料皮带机上，布料皮带机将混凝土从上向下运输的途中，由刮板机构的刮刀将混凝土刮到要求的厚度，将混凝土摊铺在渠道表面。

在施工中，工作人员在现场观察摊铺情况，对个别欠铺的部位，操作布料机重新补料保证混凝土衬砌厚度，铺料整平后，应高于设计顶面1～2cm，保证振捣密实后衬砌厚度能满足设计要求。

3.2 混凝土铺摊和振捣

拟采用混凝土摊铺机，采取支立模板，连仓浇筑的施工方法，由于公路衬砌机履带位于衬砌仓面范围线以内，施工时不需要留工作带，履带不会损坏已成型混凝土面。

混凝土摊铺机具有自动感应找平功能，在渠道混凝土摊铺时，能保证渠底混凝土摊铺平整度。纵缝位置采用 8cm定型钢模板,外侧采用钢管连接加固；横缝位置采用 8cm定型钢板作为挡板，挡板与纵缝模板用螺栓连接，保证挡板的稳定。模板支立根据高程和边线控制桩支立底板模板[8-9]。

混凝土摊铺自先浇筑的边坡一侧渠道底板开始施工，由混凝土搅拌车运输混凝土至渠道马道位置，由轻型布料机输送混凝土至摊铺机集料斗，布料系统把混凝土均匀的摊铺在底板仓面上，后由摊铺模板对混凝土进行整平。

采用振捣梁对底板混凝土振捣找平，振捣时，振捣梁架设在挡板上，沿垂直于渠道中心线方向行走振捣混凝土，现场施工人员控制振捣梁在底板混凝土上往复行走次数，防止漏振及过振。

3.3 养护

采用土工膜直接覆盖养护法，一般在混凝土出面后12～18h即开始养护，先在混凝土表面上均匀洒上一层水，再用土工膜覆盖在上面，搭接部位应重叠10～20cm，用砖石或方木将土工膜或麻袋片压好。

混凝土浇筑完毕后，养护前宜避免太阳光暴晒；混凝土在浇筑完毕后，按照规范要求，开始洒水养护保持混凝土表面湿润；混凝土应连续养护，养护期内始终使混凝土表面保持湿润；混凝土养护时间，≥28d，有特殊要求的部位宜适当延长养护时间。

当日平均气温<0℃时，土工膜上必须加盖草帘，加以保温以防混凝土受冻，平均气温<5℃时，不得洒水[10]。

3.4 伸缩缝处理

渠道专用聚硫密封胶，渠道通缝伸缩缝的下部和半缝伸缩缝下部隔缝材料为聚氯乙烯闭孔泡沫板，隔缝材料要铺设在先浇筑的衬砌板滑模模板内侧，顶部20mm加厚度20mm的板条，浇筑混凝土后，直接黏贴于混凝土侧面上，闭孔泡沫板安放不能超高，施工时，预留尺寸要大于设计尺寸20mm，把聚硫密封胶的空间先预留出来，待伸缩缝两侧的衬砌板浇筑完成混凝土达到一定强度后，取掉顶部的20mm厚的板条，在闭孔泡沫塑料板上填充聚硫密封胶。

4 结 语

对该水库渠道进行改造施工属于公益性质工程，不仅具有经济效益，而且具有一定的社会效益，能够促进高效农业发展，全面提高农业生产水平，可对周边区域起到辐射带动作用。

同时可以改善生产条件，还可以改善劳动条件，减轻劳动强度，提高劳动生产率。总之，该项目经济效益和社会效益均较显著，应尽早实施。

[1]何武全.渠道衬砌与防渗工程技术[M].郑州:黄河水利出版社,2011：37-49.

[2]贺恒丽.赵东利 渠道防渗技术的应用与推广[J].中国农村水利水电，2003(06)：62-63.

[3]中华人民共和国水利部.GB50288-99灌溉与排水工程设计规范[S].北京:中国计划出版社,1999.

[4]于维丽，周黎明，李念平.引黄济青输水渠道防渗效果浅析[J].防渗技术，2002,8(04)：33-35.

[5]邱云.安集海灌区输水渠道防渗技术探讨[J].石河子科技，2007(06)：12-13.

[6]袁安丽，邱静，孙景路.大型渠道防渗与防护新技术方案研究[J].黑龙江水转学报，2001,28(04)：49-50.

[7]万国庆.兴电灌区渠道防渗改造技术探讨[J].水利工程建设，2005(18)：52-53.

[8]李云峰.渠道防渗改造技术在兴电工程的应用与探讨[J].甘肃水利水电技术，2006,42(03)：262-264.

[9]张淑媛.浅谈渠道防渗技术在石头河水库灌区的应用[J].地下水，2012,34(05)：193-195.

[10]张春萍，侯红妮.渠道防渗工程技术在东风水库灌区的推广及应用[J].陕西水利，2011(02)：174-175.

1007-7596(2014)03-0097-03

2013-10-10

马飞(1973-)，男，苗族，贵州思南人，工程师，从事水利水电施工、设计及管理工作。

TV672

B