浅谈中型渠道衬砌改造设计——以陕西省泾惠渠南一干渠衬砌改造工程为例

(陕西省泾惠泾惠渠灌溉管理局 陕西 咸阳 713800)

前言

泾惠渠灌区位于陕西省关中平原中部，东西长约70km，南北宽约20km，总面积1180km2。泾惠渠南一干渠位于泾惠渠灌区中游，分为上下两段，是泾惠渠灌区重要的输水、灌溉渠道之一，控制灌溉面积40.41万亩。泾惠渠南一干渠上段是由泾阳县磨子桥分水闸开始，途径三原县安乐镇、高陵县湾子乡，至北孙村东北的北孙闸与四支渠、南一干渠下段衔接，全长6.25km，渠道设计流量为12.5m3/s，加大流量16m3/s，它承担着南一干上段1.56万亩农田的灌溉和向泾惠渠南一干渠下段及泾惠渠四支渠38.85万亩农田输水任务。泾惠渠南一干渠上段部分渠段、下段渠道在2001年利用世行贷款项目进行衬砌及衬砌改造，陕西省泾惠渠灌2015年续建配套节水改项目对泾惠渠南一干渠上段0+000～1+400、2+900～6+250段共计4.75km渠道进行了衬砌改造。

一、工程改造的必要性

泾惠渠南一干渠上段渠道，原来建设标准低，加之年久失修，工程老化破损，长期带病、超负荷运行，设计流量不能达到设计流量水平，致使灌溉效益不能正常发挥。而且随着泾惠渠灌区续建配套项目的建设和水源工程的建设，使上段渠道的供水能力在一定程度上得到提高，下段渠道过流能力也相应提高，这就必然要求恢复南一干渠的设计输水能力，对南一干上段剩余渠道进行改造就显得十分必要。

二、水文地质

泾惠渠南一干渠工程区地下水类型按埋藏条件和含水层性质主要为第四系孔隙潜水。冲洪积层潜水分布于石川河的一级阶地、渭河一、二级阶地及高漫滩。其水位埋深一般4～60m，含水岩系为粉质壤土层，具弱透水性，含水性较较差。

三、工程地质

泾惠渠南一干渠位于渭河二级阶地上，为半挖半垫形式渠道，一般垫方土层厚度1.5～2.0m，局部段厚度3.5m。场地湿陷类型属非自重湿陷性场地，湿陷等级Ⅱ级。

四、工程等级及标准

(一)工程等级

根据《渠道防渗工程技术规范》GB/T 50600-2010，确定南一干渠改造工程级别为4级，中型规模。

(二)灌溉设计保证率

根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288—99)，确定南一干渠的灌溉保证率为75%。

(三)抗震设防标准

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)规范附录A，南一干渠地震动峰值加速度0.15g，相应的地震基本烈度为Ⅶ度。

按照《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)、《水工建筑物抗震设计规范》(SL203—97)确定南一干渠衬砌改造工程渠道及建筑物抗震设防烈度为Ⅶ度。

(四)防洪标准

根据《防洪标准》(GB50201—94)、《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288—99)中有关规定，本次南一干渠衬砌改造工程渠道、建筑物防洪标准：20年一遇。

(五)工程设计

1.灌溉面积复核及流量确定。在2000年泾惠渠南一干渠进行改造时，陕西省水利厅的以文号“省水计发【2000】357号”文件对南一干渠衬砌改造工程进行的批复，审批的泾惠渠南一干渠控制灌溉面积40.41万亩，上段设计流量12.5m3/s，加大流量16m3/s。本次改造工程是在原改造工程的基础上进行续建改造，且南一干渠的控制的灌溉面积近几年变化不大，故本次仍然维持原设计流量不变。

2.渠道平面布置。在1949年泾惠渠南一干渠建成以后，泾惠渠灌区经过2次大规模的改善变动，渠系走向已基本合理，故在这次改造中，不进行改线设计，渠道中心线基本不变。

3.渠道纵断面设计。泾惠渠南一干渠上段渠系为已成渠道，并已运行多年，本次计划改造段比降基本合理，本次设计仍维持原设计比降，即0+000～3+431设计比降1/3000,3+431～6+250设计比降1/2500。

4.横断面及衬砌结构设计

(1)横断面及衬砌结构设计

A.横断面。断面形式为弧形坡脚梯形断面，渠底水平段宽4.0m，弧角半径1.2m，内边坡比1:1，衬砌高度2.2m，渠道深度2.6m。

渠道水力要素表

B.衬砌结构。砼性能指标：根据《渠道防渗工程技术规范》GB/T50600-2010，南一干渠衬砌改造工程项目区属于大型灌区的温和地区，查表得到砼性能指标为C15F50W6，本次设计砼性能指标选为C20F50W6。

砼厚度：根据《渠道防渗工程技术规范》GB/T50600-2010，水流中含砾石类推移质时，渠底板的最小厚度为12cm，楔形板在坡脚处的厚度，比中部宜增加2cm～4cm。板膜复合结构的混凝土板厚度可适当减小，但不得小于4cm。本次设计渠道弧脚和渠底板厚13cm，边坡为楔形板，上部为10cm，下部为13cm。

伸缩缝：根据《渠道防渗工程技术规范》GB/T50600-2010，混凝土伸缩缝间距为3m～5m。本次设计渠道横向伸缩缝间距为3.0cm。

衬砌结构：弧形坡脚梯形断面为现浇砼板膜复合结构，板下全断面铺设0.3mm厚150g/m2复合防渗土工膜。横向伸缩缝间距为3m，纵向分别在渠底两侧各设一道纵向伸缩缝，缝宽2.0cm，缝内填PT嵌缝胶泥，表面用M10水泥砂浆抹平。

渠堤设计：对于部分渠堤宽度不足3.0m，应回填至3.0m；对于部分渠段的渠道深度不足2.6m，应回填至2.6m处，保证渠道最小深度为2.6m。

结论

泾惠渠南一干渠断面采用现浇砼板膜复合结构，砼性能指标选为C20F50W6，形式为弧形坡脚梯形断面，渠底水平段宽4.0m，底板及渠道弧脚厚13cm，内边坡比1:1，边坡为楔形板，上部厚10cm，下部厚13cm，衬砌高度2.2m，弧角半径为1.2m，渠道深度2.6m，渠堤宽度3.0m。