MNSH灌区渠道主体建筑物改造及施工

（阜康市水利局，新疆 阜康 831500）

1 工程概况

MNSH灌区位于新疆天山北麓，灌区总人口69.26万人，面积21.09万hm2，年灌溉用水量16亿m3，是全国特大型灌区之一。MNSH灌区渠道建设于20世纪70年代，兴建时设计标准偏低，防渗性不高，再加上腐蚀老化破坏，其主体建筑物损坏日益严重。经实地考察，设定改造项目范围涉及到MNSH灌区建设兵团第六师辖属的新湖二场、新湖四场、新湖六场和新湖七场4个农牧场，改造项目工程主要包括改建灌溉渠道137.04km，本次主要涉及到主体建筑物的闸门、农桥、涵洞改造。

2 主体建筑物设计

2.1 闸门

2.1.1 闸门类型

本改造项目设计共建闸门118座，闸门类型有两种：①一节制一分水式单向分水闸；②一节制式双向分水闸。为保证闸门稳固性，设计干渠节制闸、分水闸均采用现浇钢筋混凝土“一字型”结构；支渠节制闸根据流量不同分为现浇钢筋混凝土“一字型”结构（大流量）和“封闭式”结构（小流量）两种［1］；支渠分水闸均采用封闭式闸门，该设计结构简单、造价低、抗冻胀性好。

2.1.2 闸门材料

本项目区所用“一字型”结构闸门均采用平板钢闸门，启闭设备采用手电两用式启闭机。要求闸墩混凝土强度等级为C25，抗渗等级为W6，抗冻等级为F200。与土基接触的部分刷防腐沥青两遍［2］。

2.1.3 闸门通过流量

闸门通过流量Q直接决定了渠系灌溉能力，其计算公式如式（1）［3］，结合理论计算和工程实际，闸门参数（部分）如表1。

表1 本项目闸门参数（部分）

续表1

式中 σ为淹没系数；ε为侧收缩系数；m为流量系数；n为闸孔孔数；b为每孔净宽；H0为水头，包括行进流速的堰前水头，即H0=H+V20/2g；V0为行进流速。

2.2 农桥

2.2.1 农桥基础

本改造项目设计共建农桥9座，均为正交现浇混凝土板桥，桥台采用重力式。经地质勘测项目区为Ⅲ类场地，特征周期0.45s，抗震设防烈度为7°，地震加速度值0.10g。要求地基承载力应大于130kPa，设计对桥基础用砂砾石垫层置换50cm［4］。与土基接触的部分刷防腐沥青两遍。

2.2.2 农桥参数

设计桥墩混凝土强度等级C25，抗渗等级W6，抗冻等级F200，桥面板混凝土强度等级C30，抗渗等级W6，抗冻等级F200。桥体按四级路面设计，汽车荷载按公路Ⅱ级。桥面净宽均为7m，采用C30混凝土现浇，上部铺设10cm细石混凝土。具体过渠农桥参数如表2。

表2 过渠农桥参数统计（部分） 单位：m

2.3 涵洞

当渠道穿越道路时需修建涵洞，本项目需设涵洞59座。设计均采用现浇钢筋混凝土矩形盖板涵，净跨径2.0～3.0m，涵面宽3.5m，涵面钢筋混凝土厚0.25m。

上下游采用浆砌卵石扭面连接，连接处止水采用651止水带，填缝采用沥青砂浆。盖板混凝土采用C30，F200，W6；其余构件混凝土采用C20，F200，W6。与土基接触的部分刷防腐沥青两遍。涵洞净宽b可按宽顶堰计算如式（2）［5］，经计算涵洞宽度设计为3.5m。

式中 Q为设计流量（m3/s）；H0为计入行进流速水头的上游洞底以上水头；m为流量系数。

3 主体建筑物改造重点工序施工

本次渠道主要建筑物改造工程均涉及到基础开挖排水、砂砾石垫层铺设及土方回填、混凝土浇注3项重点工序，相关要求完全一致。

3.1 基础开挖和排水

主体工程基础开挖采用“机械+人工”形式，挖掘机进行大致轮廓开挖（注意：最小欠挖20cm，不可超挖）。之后利用推土机将开挖土料放置基坑20m以外（尽量小于30m），人工修整基槽。由于项目区地下水埋藏浅，需进行基坑排水，根据施工块段实际情况主要采取以下措施：①沿基坑四周挖排水沟，将水引入河道（渠道）；②附近无河道（渠道），利用挖掘机在适当位置开挖积水坑；③若附近均是耕地，可采用架设水泵排水。

3.2 砂砾石垫层铺设及土方回填

为提高基础稳定性和抗震性，对基础土层进行砂砾石垫层换填处理。要求石料压碎值不大于30%；细长和扁平状颗粒含量不超过20%（若超过则进行掺配）；塑性指数与0.5mm以下颗粒含量的乘积不大于120。根据实际地质和工程条件，本项目垫层厚度范围在25～30cm。同时要求砂砾石垫层相对密度不小于0.75，并逐层压实。

在土方回填前对土料进行筛分处理，要求其不得含有砖瓦块、石块、杂草等杂质；有机含量不得超过5%；土料颗粒最大不得超过15mm；土料含水量控制在22.1%。利用推土机将开挖出的土料进行分层回填（每层厚度控制在20cm），2.2kW蛙式打夯机压实土方。

3.3 混凝土浇注施工

本改造项目混凝土浇注主要包括：垫层混凝土浇注、支模板、混凝土浇注、混凝土养护等。

垫层采用C15商混凝土，厚度控制在20～30cm。待垫层混凝土强度达1.2MPa后进行钢筋安扎，绑扎完成后底面设计保护层厚度和水泥垫块厚度保持一致，间距不得大于1000mm。

混凝土浇注采用分层进行，每层厚度不超过振动棒的有效振动长度，不同层浇注间隔时间不得超过初凝时间（一般应小于2h）；采用插入式振捣器，在钢筋密集处应利用钢管预先插入，振动棒插入间隔不得大于半径1.5倍，棒头不得靠近模板。

已浇筑完成的混凝土在12h内覆盖 （散土或草垫）并洒水养护，一般常湿养护不少于7d。当浇注混凝土所有棱角不再变形时便可拆除模板，不得用大锤砸。

4 结语

灌区渠道主体建筑物改造需结合工程实际，尽量不侵占耕地，不妨碍正常灌溉。MNSH灌区渠道主体工程有闸门、农桥、涵洞，均按照灌区实际条件进行设计，完全满足灌区多年以后的灌溉需求，通过科学的施工工序，有效保证了各部分工程质量。

参考文献：

［1］库尔班·艾克木.灌区节水改造工程中渠道防渗的施工技术应用［J］.水利技术监督，2016，24（4）：114-116.

［2］王琳.浅谈王石灌区节水改造二期工程施工组织设计［J］.地下水，2015（5）：119-120.

［3］彭新颜.关于谢寨引黄灌区续建配套与节水改造工程施工组织设计探讨［J］.中国水运月刊， 2016，16（1）：166-167.

［4］骆明熙.惠女水库灌区总干渠节水改造施工质量管理与控制［J］.水利建设与管理，2012（8）：44-46.

［5］刘清泉，李晓燕，王杨，等.灌区节水改造施工中应注意的几个问题［J］.中国农村水利水电，2001（S1）：116-117.