某干渠防渗改建渠道横断面设计方案比选探析

【摘要】渠道规划设计应考虑渠道沿线的地层岩性、地下水埋深、建筑材料分布等因素，力求在保证工程建设质量基础上，降低工程投资费用。文章以某干渠防渗改造工程为例，结合渠线地质条件分析了影响渠道断面设计的主要影响因素，并比选分析确定了最经济实用的渠道断面。

【关键词】防渗渠道；横断面设计；影响因素；方案比选

引言

某干渠所在地是一个以农业为主，农林牧副综合发展的农业经济县，是该地区重要的棉花基地。该镇耕地面积有17.4万亩，防渗斗渠9条，总长度为10.233km。近年来，随着水资源的日益紧张，设计对地区水利设施进行续建配套与节水改造。防渗改造渠道线路较长，受场地及地层特征的影响，选择合理渠道设计方案对于保障工程建设质量与降低渠道修建、维护费用有着重要意义。

1、渠线地质条件

工程区平均海拔在1028～1064m，地面坡降1/2500～1/4000，地势由西北向东南倾斜，地形较为平坦，地貌单一。渠道沿线地层岩性主要为粘土、砂壤土、壤土和粉细砂。地层岩性的地基持力层及主要受力层多为粉土，土黄色，稍湿～很湿，结构呈稍密～中密状态，表层含有大量根系，并夹少量薄层粉砂透镜体；该层土以粉粒为主，干强度与韧性属于低～中等，层底埋深大于10m，弱透水性。地下潜水～承压水混合水水位埋深一般为11～25m，标准冻深为1.50m。

2、渠道横断面的确定

根据灌区农田用水需求，干渠断面形式采用梯形，设计流量在0.22～0.35m3/s，防渗渠道级别为5级，属于小型工程。

2.1 横断面设计方案

根据该地区各灌区已建防渗渠道的成功经验，并综合考虑当地建筑材料、施工条件和资金等因素，渠道横断面型式可选方案有以下两种：

（1）方案Ⅰ：砼板护砌防冲、塑膜防渗、中密度苯板抗冻胀横断面结构

渠道横断面其结构为：①边坡：自外向里依次为C20預制六棱板6cm、5M砂浆找平层2cm、0.3mm聚乙烯塑模和5cm苯板抗冻体。②渠底：自上而下依次为C20现浇砼板8cm、0.3mm聚乙烯塑模和5cm苯板抗冻体，渠道顶部采用宽×厚=25×6cm的C20砼封顶板，渠堤堤顶宽度为1m。渠道预制边板伸缩缝横向每9.5米伸缩缝一道，6cm的聚氨酯砂浆闭缝。渠道采用C20六棱块预制衬砌，抗冻抗渗分别为F200和W6；每块六棱块长度为48cm，块件分封2cm，并采用C20细粒砼砌缝。封顶板采用C15现浇砼板，每间隔1m分缝一道，缝宽为8mm，并用SBS改性油毡填缝。填方段压实度≥0.98，干密度1.6t/m，相对密度≥0.75。

参照本地所建类似工程项目的冻胀情况，偏于安全考虑，将最大冻土深度0.65m做为设计冻深。根据本工程的水文地质条件，坡面上部置换比在60～80%之间，坡面下部和渠底置换比在80～100%之间，其置换层厚度分别为35cm和50cm。设计在衬砌体下铺聚苯乙烯泡沫板进行保温，中苯板的厚度取5cm。

（2）方案Ⅱ：砼板护砌防冲、塑膜防渗、细砂抗冻体抗冻胀横断面结构

横断面其结构：①边坡：自外向里依次为C20砼预制六棱板6cm、2cm砂浆找平层、0.3mm聚乙烯塑膜和细砂抗冻体35～50cm；预制板结构缝采用C20细砾砼勾缝，勾缝宽度为2.5cm，9.5m设一道伸缩缝，伸缩缝采用2cm厚闭孔塑料板；b、渠底：自上而下依次为C20砼现浇板8cm、0.3mm聚乙烯塑膜、细砂抗冻体50cm。现浇砼板2.0m设一道结构缝，结构缝采用2cm厚闭孔塑料板。工程抗冻胀材料选用砂砾石抗冻体，渠道边坡和底面的抗冻厚度分别为35～50cm、50cm。

2.2 比选分析

对两种型式横断面进行比选分析，其结果见1。

3、工程施工效果分析

工程投入运行之后，对渠道变形情况进行监测，监测时期为冬季，并将其与原渠道同一时期的渠道变形量进行分析。分析出渠道变形主要以冻胀变形为主，最大变形量发生在阴坡坡顶和渠道坡脚位置，且渠道填缝两侧的变形量有明显区别。原渠道阴坡、阳坡和渠底的最大变形量分别为71mm、25mm和51mm，而新设计渠道在对应区域的变形量为3.1mm、4.1mm和6.7mm，平均下降幅度达到90%。考虑到区域渠道的安全变形量为10mm，变形量均在安全允许范围内，这亦说明渠道设计方案较为合理。除此之外，渠道在运行阶段防渗效果良好。综合工程施工进度与建设投入费用，本次方案设计较为合理。

4、结语

运用此种方式确定梯形渠道断面可能存在一定的主观随意性，但基本可满足工程建设需求，且工程投资建设费用也会在一个合理的范围内。工程实际中可结合经济因素，对各个方案进行详细的经济技术比较。综合分析，工程设计方案较为成功，工程质量可靠，预算合理，对指导本地区渠道断面设计具有较高的参考价值。

参考文献：

[1]张学荣. 阿克苏地区渠道防渗结构型式探究[J]. 塔里木大学学报，2011，02：100-104.

[2]米热古丽·努尔. 阿市东岸大渠渠道防渗改建工程渠道横断面设计[J]. 内蒙古水利，2016，04：8-9.

作者简介：雷鸣，（1969.11—），男，新疆阜康人，工程师，主要从事水利工程建设管理。