关于灌区渡槽建设设计方案的几点探讨

刘 欢

（酒埠江灌区管理局，湖南 株洲 412307）

1 基本情况

渡槽在灌区的输水体系中是一个非常重要的建筑物，酒埠江灌区干渠上共有渡槽48 座，经过多年的运行，许多渡槽出现了或多或少的问题，除了结构上的问题，主要集中在渡槽渐变段渗漏、浆砌石边墩漏水开裂、伸缩缝渗漏等（见图1～图3）。根据多年的灌区运行管理经验分析，渡槽渗漏问题除了施工技术、施工质量等外部因素影响以外也与当时的设计方案有一定的关系。在后续的渡槽建设过程中，建设方根据运行管理经验对相关设计方案向设计单位进行了变更建议，经过了几年的运行后，目前新建渡槽运行良好，尚未出现以前常见的问题，下面就几个部位变更前后设计方案进行比较分析。

图1 万牛坪渡槽

图2 鹿鸣岭渡槽

图3 市里渡槽

1999 年新建的万牛坪渡槽，建成后不久，通水时坡脚一直渗漏，边墩和伸缩缝找不到明显的渗漏点。2014 年建成的鹿鸣岭渡槽边墩渗漏，疑似因浆砌石渐变段处渗漏引起。2015 年改建市里渡槽因面临灌溉压力，冒雨铺填伸缩缝，质量控制不到位，通水后不久便出现伸缩缝渗漏。

2 方案比较分析

2.1 渡槽渐变段

渡槽渐变段原设计方案是采用M7.5 浆砌块石砌筑侧墙，底板采用细粒C10 混凝土铺填20 cm 厚，然后浇筑C20 混凝土20 cm 厚，见图4（a.原设计图）。这种方案的优点是施工操作简单，弧形断面施工方便，外观形象比较好控制；缺点是施工质量要求较高，不仅要满足强度要求还要满足防渗要求。在施工过程中，浆砌石挡墙要满足防渗要求对施工质量的要求是很高的，实际施工中或多或少会出现块石间的空隙，再加上回填土密实度不够，很容易造成渗漏甚至垮塌风险，另外渐变段水流紊乱，在水流的长期淘刷下浆砌块石也容易开裂渗漏，在渐变段与槽身接缝处及底板与侧墙接缝处容易形成渗漏。变更方案是采用现浇钢筋混凝土防渗，在渡槽出口端与渐变段连接处设置与渡槽一致的伸缩缝止水橡皮，防止渐变段底板与渡槽底板处伸缩缝渗漏，将进出口岸坡土方开挖成渐变段形状，然后铺设10 cm 厚细石混凝土垫层，然后绑扎面层结构钢筋，模板安装采用韧性较大的板材，利用管材等辅助材料固定模板，或直接采用定制曲面异型模板，底板采用单层钢筋混凝土，钢筋与侧墙钢筋绑扎连接，见图4（b.变更图）。变更方案的优点是钢筋混凝土防渗效果较好，抗淘刷能力强，施工时很少破坏原状土，减少回填土，有利于土体稳定，防渗效果好；缺点是，装模难度较大、要求高，如果模板松动容易造成外观形象不够理想。

图4 渐变段断面图

变更后的方案基本消除了渐变段伸缩缝、边墙处的渗漏，如酒埠江灌区2016 年新建的圳上渡槽、长付冲渡槽、井头渡槽等，均未发现渐变段处渗漏，变更方案达到了预期效果。

2.2 渡槽浆砌石边墩

渡槽边墩在酒埠江灌区大部分都是采用M7.5 浆砌块石边墩，地基承载力要求不小于150 kPa，见图5（a.原设计图）。方案的优点是施工简单，造价较低。缺点是挡墙基础需开挖渐变段底部的土体对重新回填土体夯实要求高，如遇长时间雨水天气，容易造成土体水分含量超标，压实达不到设计要求，挡墙基础可能因回填土的不密实造成不均匀沉降导致挡墙裂缝等情况，特别是有些山体边坡不稳可能造成滑坡等风险，且边墩一般建在山肩，坡陡山高交通不便，石材运输往往特别困难。变更方案是采用人工挖孔桩至弱风化岩，深入岩基不少于2 m，地基承载力达到1 200 kP 以上，孔桩为钢筋笼加C25 混凝土灌注桩，孔桩钢筋深入承台0.5 m，与承台钢筋连接，见图5（b.变更图）。变更方案的优点是挖孔桩施工不容易受天气影响，工艺成熟简单，孔桩直接深入岩基，基础比较稳定，对四周土体破坏较小，回填土比较少，对渐变段基础影响较小，钢筋混凝土强度和耐久性比浆砌块石要好，混凝土浇筑可以选用泵送混凝土，建材运输方便。缺点是造价相对较高。

图5 渡槽边墩断面图

2.3 伸缩缝止水

伸缩缝止水是渡槽建设中问题比较突出的部位，这与止水的安装难度和设计方案有一定的关系。常见的止水方案是止水橡胶加不锈钢压板再加密封膏密封，在槽身施工中先预留20 cm 宽的凹槽，待槽身混凝土浇筑完成后再安装止水橡皮，见图6（a.原设计图）。在实际施工过程中存在如下几方面的困难：

1）预留槽磨平工序费工费时。预留槽拆除方木后，凹凸不平，需要用砂轮打磨，施工时粉尘较大，施工环境恶劣，且非常耗时。

2）工序较多，质量难以保障。止水橡皮安装工序包括：磨平、铺设止水橡皮、压钢板、固定螺栓、安装聚乙烯嵌缝板、铺填炳乳砂浆、铺填聚硫密封膏。每一道工序质量要求都比较高，稍有不慎都有可能影响止水效果。

3）受雨水天气影响较大，工期较长。止水橡皮施工要求在干燥晴热天气施工比较好，但南方大部分渡槽止水橡皮施工工期都安排在春季，很可能因天气原因影响止水橡皮的安装，或影响止水橡皮的安装质量，同时因施工难度大、耗时长，往往因春灌通水压力大、时间紧等因素而降低质量标准。在以往的部分新建渡槽通水时都出现了止水橡皮伸缩缝漏水现象，这可以说是渡槽施工的一大难点。

变更止水橡皮施工方案采用预埋式：安装每节槽身模板的挡头模板可直接采用沥青杉板，按设计要求将止水橡皮压在合适的位置，在止水橡皮的边沿用扎丝穿孔，利用槽身钢筋将橡皮固定，橡皮采用30 cm 宽，橡皮两边各预埋4 cm，中间用方木和沥青杉板隔开，方木预留空隙采用沥青砂浆填埋。预埋式的关键是牢固固定止水橡皮在合适的位置，避免槽身浇筑混凝土时止水橡皮移位。另外中间预留的22 cm 填充沥青砂浆是考虑到以后橡皮损坏更换方便，可以直接凿除沥青砂浆，将破损的止水橡皮切割，然后选用较窄的止水橡胶按原设计方案进行更换，见图6（b.变更图）。这个方案的优点是：施工工序较少，操作简单，大大节约了施工时间，质量容易控制，造价较低。

图6 渡槽伸缩缝断面图

3 新方案实际效果

酒埠江灌区2016 年项目改建的圳上渡槽、井头渡槽和2017 年项目改建的横田垅渡槽、楠竹山渡槽的渐变段、边墩、伸缩缝改造方案均采用上述变更方案，渡槽通水多年了，一直没有出现渐变段、伸缩缝、边墩渗漏等现象。实践证明变更后的方案更能保证工程的质量和效果（见图7、图8）。

图7 圳上渡槽

图8 横田垅渡槽

4 结 语

渡槽的设计方案不仅要考虑结构的安全和满足工程参数要求，还要兼顾施工质量控制和工程运行效果。这几个部位的变更设计方案是在实践过程中总结发现的成功案例，解决了灌区渡槽在运行过程中遇到的一些现实问题，希望能给水利工作者带来一些启发和借鉴。