□郜俊霞 □鞏文軍(焦作市廣利灌區(qū)管理局)
□杜明星(焦作市峰林峽風景名勝區(qū)旅游管理局)
□高利琴(河南方正水利工程咨詢有限公司)
廣利灌區(qū)位于焦作市西南部,范圍涉及濟源市東北部、沁陽市沁南地區(qū)、溫縣縣城以北、武陟縣沁南西部24個鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、辦事處)441個村,系多渠首無壩引沁河自流灌區(qū),設(shè)計自流灌溉面積2.07萬hm2,補源面積1.33萬hm2,控制流域面積620km2,耕地4.12萬hm2,人口50余萬人。
廣利總干渠是灌區(qū)主要的引水渠道,于1959年在原有古老渠系的基礎(chǔ)上重新開挖而成,引水口位于沁河右岸,自濟源市五龍口鎮(zhèn)沁河出山口引水,至武陟縣大封鎮(zhèn)入蟒河止,全長63.5km。設(shè)計流量30m3/s,控制灌溉面積2.45萬hm2。由于受灌區(qū)歷史水系和地形限制,廣利總干渠8+550~63+500渠段為灌排合一的渠道,不僅承擔著灌區(qū)的引輸水灌溉任務(wù),同時汛期還負擔著灌區(qū)的排澇任務(wù),渠道型式為深河床復式梯形斷面。
廣利總干渠16+550~18+000渠段渠道設(shè)計為復式梯形斷面,渠段長1450m,渠底寬7m,渠深5m,馬道寬2.0m、比渠底高2.5m,渠上口寬24.5m,縱坡1/2000,渠道邊坡1:1.5,設(shè)計灌溉流量30m3/s、排澇流量50m3/s。護砌改造計劃對渠道邊坡采用C20現(xiàn)澆混凝土護砌,護砌厚度0.12m,護砌高度4.50m,渠深5m。
廣利總干渠16+550~18+000渠段為灌排合一深河床斷面,渠道兩岸地面僅比渠道頂部低于0.5~1.0m,工程開工之前,渠道長期輸水灌溉,渠道兩岸地下水位較高,地下水位埋深在1.5~2m左右。
該渠段于2010年11月10日開工,施工初期,僅在渠底中間設(shè)一條導流明溝,將渠道滲水排走。在渠道兩岸邊坡土方開挖過程中,由于渠道邊坡側(cè)滲,加之邊坡土質(zhì)為粉性砂土質(zhì)層,左右兩岸邊坡不同程度出現(xiàn)大面積塌方,并將渠底淤塞,造成邊坡土方開挖工作被迫停工。由于工程施工正值冬灌季節(jié),如不采取有效排水措施,不但造成渠道邊坡繼續(xù)擴大塌方面積,而且不能確保工程按期完成。
根據(jù)現(xiàn)場觀測,右岸邊坡側(cè)滲嚴重,邊坡下部部分出現(xiàn)明水,經(jīng)分析,造成邊坡側(cè)滲的原因主要有兩點:一是渠道長期輸水灌溉,渠道兩岸地下水位較高;二是兩岸坡側(cè)向地下水補給作用較強,而原設(shè)計中未考慮到它對渠基邊坡土方開挖的影響。
結(jié)合已有的排水經(jīng)驗,為盡快降低地下水位,確保工程施工的正常進行,決定在滲水嚴重渠段,放棄開挖導流明溝排水方案,采取管井法來降低地下水位。管井法降低地下水位主要原理是在渠基兩岸布置每個一定距離,設(shè)置管井,在管井中放入水泵吸水管,地下水借重力作用流入管井后,被水泵抽走。使渠基兩岸地下水位降到開挖的渠基底面以下,一般應(yīng)使地下水位降到設(shè)計渠基底面以下1~2m左右,地下水位降低后,可提高兩岸邊坡開挖施工的效率和質(zhì)量,此外,地下水位降低時,動水壓力方向向下,土壤自重增加(由潛容重變濕容重)對下面土層有壓實作用,對今后渠岸沉陷和穩(wěn)定有利,該法屬單純適用重力作用排水,適用于滲透系數(shù)為10~250m/d的土層。根據(jù)上述原理,結(jié)合總干渠實際,采取管井法較為合適。
因此,在總干渠17+300~17+900右岸馬道上,按每20m布置一眼管井,共布置30眼管井,管井采取無砂混凝土井管,井深15m,井徑500mm,配套抽水設(shè)備選用150QJ32-18/3潛水泵抽水,配套電機功率3kW。通過抽水觀察,1天之后渠道兩岸邊坡及渠底不再出現(xiàn)滲水,管井水位比渠基底面低1.5m,解決了渠道邊坡基礎(chǔ)混凝土無水施工的難題,加快了施工進度,保證了混凝土施工質(zhì)量。
施工發(fā)現(xiàn),在缺乏有效地質(zhì)資料的情況下,管井排水中,井深、井距和井徑的確定要協(xié)調(diào)一致,不能出現(xiàn)井距太遠或井深不足,從而出現(xiàn)地下水位降不下的狀況,或者井距太近或井深太深,潛水泵抽水時抽時停的狀況。
通過總結(jié),在渠道工程施工中,針對地下水位較高的灌排合一渠段,一定要重視施工排水工作,因地制宜采取有效的施工排水方案,從而加快施工進度和保證施工質(zhì)量。