【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)：

[1] 劉志明，王德信，汪德爟.水工設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版第1卷基礎(chǔ)理論[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2011.

[2] 楊濤，李強(qiáng).新疆某引水工程中強(qiáng)膨脹泥巖處理施工技術(shù)[J].人民長(zhǎng)江，2005，35（6）：29-30.

[3] 劉曉鵬.新疆某引水工程泥巖渠道的加固處理 [J].科技之友，2012，（8）：63-64.

[4] 毛國(guó)新.寒冷區(qū)渠道膨脹泥巖低級(jí)處理技術(shù)[J].給水排水，2006，（12）：81-83.

[5] 蔡耀軍，趙旻，羅嵐，等.膨脹土渠道處理措施研究[J].資源環(huán)境與工程，2008，22（1）：35-37.

[6] 徐虎城，徐進(jìn)忠，高強(qiáng).嚴(yán)寒地區(qū)長(zhǎng)距離輸水渠道滑坡段排水方法[J].水利水電技術(shù).2014，45（6）：41-42.

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