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        泥巖段渠道橫向排水方法研究

        2018-10-19 23:39:54張志雁
        水能經(jīng)濟(jì) 2018年4期

        【摘要】針對(duì)新疆某加高擴(kuò)建渠道在膨脹性泥巖段存在不同程度的渠坡鼓脹、渠底變形、渠堤發(fā)生小規(guī)模滑坡等問(wèn)題,分析其產(chǎn)生的原因,對(duì)渠道采取全斷面換填改造方案,提出設(shè)置縱向排水及橫向排水措施,并從工程施工、運(yùn)行管理、主要工程量等方面,確定合適工程運(yùn)行特點(diǎn)的渠外沉井排水方案,為提高輸水渠道的安全運(yùn)行提供可靠保障。該排水設(shè)計(jì)方可為類似工程提供參考。A

        【關(guān)鍵詞】渠道;橫向排水;泥巖;沉井

        1、工程概況

        北疆某加高擴(kuò)建渠道工程為Ⅱ等大(2)型工程,其任務(wù)為城市和工業(yè)用水,并兼顧沿線農(nóng)牧業(yè)和生態(tài)用水。加高擴(kuò)建后設(shè)計(jì)輸水流量57.00m3/s,該段渠線總長(zhǎng)141.74km,其中,隧洞長(zhǎng)14.89km,倒虹吸長(zhǎng)5.32km,明渠長(zhǎng)121.53km。原渠道斷面結(jié)構(gòu)為梯形斷面,渠底寬6.00m,渠道內(nèi)邊坡1:2.50,外邊坡1:1.75,渠頂寬4.50m,渠深3.50~5.60m,采用預(yù)制混凝土板襯砌結(jié)構(gòu)。沿渠線通過(guò)的地貌為干燥剝蝕基底平原,總地勢(shì)由北東向南西緩傾,穿越有大、中型封閉洼地及中小型洪積扇及中小型洪水沖溝。根據(jù)地質(zhì)資料統(tǒng)計(jì),渠段渠床分布的中、強(qiáng)膨脹泥巖長(zhǎng)度為32.12km。

        在建設(shè)初期,由于對(duì)泥巖特性認(rèn)識(shí)不足,未對(duì)泥巖段進(jìn)行換填處理。渠道運(yùn)行期及長(zhǎng)期受到融雪性積水的滲水影響,渠底及渠坡土體含水率處于飽和狀態(tài),當(dāng)水位發(fā)生變化時(shí),渠內(nèi)外形成水位差,存在不同程度的渠坡鼓脹、渠底變形、渠堤發(fā)生小規(guī)?;虑闆r,影響渠道輸水安全。

        2、橫向排水設(shè)計(jì)

        2.1排水設(shè)計(jì)方案

        根據(jù)工程規(guī)模,該加高擴(kuò)建渠道將原渠堤加高0.70~1.80m,為防止泥巖膨脹對(duì)渠道產(chǎn)生破壞,對(duì)膨脹性泥巖基礎(chǔ)渠段的改造方案進(jìn)行全斷面換填處理:下部換填0.80m厚透水性小的白砂巖料,上部換填0.40m厚透水性大的風(fēng)化砂礫巖。在原渠底換填的透水砂礫石下層設(shè)置縱向排水體,排水體內(nèi)鋪設(shè)DN200 UPVC濾水管,同時(shí)設(shè)置橫向排水集水井由兩側(cè)匯集濾水管內(nèi)的滲透水。

        由渠道縱向排水匯集在橫向排水井的滲透水,需通過(guò)橫向排水結(jié)構(gòu)排出。在參考其他工程的設(shè)計(jì)方案以及對(duì)該工程運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),渠道橫向排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出以下三個(gè)方案。

        方案一(渠外沉井排水方案):該方案在渠道右岸渠堤外側(cè)埋設(shè)圓形預(yù)制鋼筋混凝土豎井,豎井埋設(shè)深度13.00 m,井底高程相對(duì)對(duì)應(yīng)樁號(hào)的渠底為-5.10 m,埋設(shè)DN180的PE管將渠底設(shè)置的集水井與排水井連通。集水井采用預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),尺寸為 1.10m×1.10m×1.10m(長(zhǎng)×寬×高),沉井為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),井外徑尺寸為DN3000。

        方案二(渠外預(yù)制管井排水方案):該方案在渠道右岸渠堤外側(cè)埋設(shè)豎井,豎井埋設(shè)深度13.00 m,井底高程相對(duì)對(duì)應(yīng)樁號(hào)的渠底為-5.10 m,埋設(shè)DN180的PE管將渠底設(shè)置的集水井與排水井連通。集水井采用預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),尺寸為 1.10m×1.10m×1.10m(長(zhǎng)×寬×高),豎井采用預(yù)制鋼筋混凝土井管,單節(jié)井管尺寸為3.00m(內(nèi)徑)×1.20m(高),

        方案三(渠內(nèi)排水方案):該方案設(shè)置跨渠桁架橋,集水池由設(shè)置的DN500入泵鋼管連接測(cè)橋。集水池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),井外徑尺寸為DN3000,池深3.4m;集水池蓋板上設(shè)置800進(jìn)人孔和500入泵孔。

        2.2橫向排水設(shè)計(jì)方案比選

        以渠道加高擴(kuò)建后渠頂高程相對(duì)渠底為7.40m的渠段處的橫向排水結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,分別從施工條件、運(yùn)行管理、主要工程量等方面對(duì)三種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比,比較結(jié)果見下表1。

        由于工程為加高擴(kuò)建工程,渠道輸水期無(wú)法施工,施工期為10月中旬到次年4月中旬,扣除冬季停工期,實(shí)際施工時(shí)間僅有三個(gè)月,因此,施工工期緊張。方案二需大量機(jī)械開挖與人工回填土方,制約工期進(jìn)度,且回填土不利渠坡的穩(wěn)定;方案三雖然在施工方面工程量相對(duì)較少,工期短,但入泵鋼管對(duì)渠道水流有阻滯影響,底板與集水池間止水安裝質(zhì)量要求較高;方案一雖然工期長(zhǎng),但沉井及水平鉆孔施工可在輸水期進(jìn)行,可提高施工效率,同時(shí),該方案無(wú)需大量開挖回填土方,對(duì)渠坡影響小,有利于渠坡的穩(wěn)定,工程質(zhì)量較高。經(jīng)綜合比較,本工程橫向排水型式采用方案一,即渠外沉井排水方案。根據(jù)前期運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn),沿渠線每隔500~600m設(shè)置一口橫向排水井。

        3、結(jié)語(yǔ)

        針對(duì)新疆某加高擴(kuò)建渠道運(yùn)行期及長(zhǎng)期受到融雪性積水的滲水影響,在膨脹性泥巖段存在不同程度的渠坡鼓脹、渠底變形、渠堤發(fā)生小規(guī)?;碌葐?wèn)題,分析其產(chǎn)生的原因,對(duì)渠道采取全斷面換填改造方案,提出設(shè)置縱向排水及橫向排水措施,并從工程施工、運(yùn)行管理、主要工程量等方面,同時(shí)考慮渠坡穩(wěn)定及工期的影響,確定合適工程運(yùn)行特點(diǎn)的渠外沉井排水方案,為提高輸水渠道的安全運(yùn)行提供可靠保障。該排水設(shè)計(jì)方案可為類似工程提供參考。

        參考文獻(xiàn):

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        作者簡(jiǎn)介:張志雁(1984-),男(漢族),江西龍南縣人,工程師,碩士,主要從事水利工程設(shè)計(jì)工作

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