何 蛟

(阿克蘇塔河源勘測設(shè)計(jì)院有限公司，新疆 阿克蘇 843000)

勝利渠于1951年開始修建，自西大橋電站尾水渠起，終點(diǎn)至三團(tuán)、南北干渠進(jìn)水閘處結(jié)束，全長102.5 km，樁號(hào)0+000-16+106渠段阿克蘇市、一師沙井子灌區(qū)共用。 16+106-102+500渠段是沙井子灌區(qū)引水總干渠，承擔(dān)了沙井子灌區(qū)6.72萬hm2耕地的灌溉和新井子水庫的引水蓄庫的雙重任務(wù)，是沙井子灌區(qū)發(fā)展的命脈。2012年根據(jù)大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程項(xiàng)目資金安排，將西大橋引水渠和勝利渠16～48 km渠段納入該項(xiàng)目，2015—2018年完成工程實(shí)施，調(diào)陡了各渠段設(shè)計(jì)縱坡，減少了泥沙淤積，提高了輸水效率，改善了新井子水庫引水條件，解決了部分渠段水位不足的問題，發(fā)揮了良好的工程效益。受環(huán)境等因素的影響，對(duì)其實(shí)施有效的防滲改建工程是提高其作用價(jià)值和使用壽命的必要手段。為此，本文提出新疆沙井子灌區(qū)勝利渠防滲改建工程設(shè)計(jì)研究，在分析施工區(qū)域基礎(chǔ)概況的基礎(chǔ)上，提出了具體的改建方案設(shè)計(jì)。通過本文的研究，以期為勝利渠段的改建工作提供參考。

1 施工環(huán)境概況分析

1.1 沙井子灌區(qū)水利工程設(shè)施條件

第一師沙井子灌區(qū)內(nèi)引水工程、蓄水工程、輸水工程、灌溉工程及排水工程基本已配套完成，灌區(qū)內(nèi)渠、林、路、電等基礎(chǔ)設(shè)施已基本網(wǎng)絡(luò)化，沙井子灌區(qū)目前已形成“一樞紐兩渠兩庫”為骨干工程的格局?！耙粯屑~”為西大橋引水樞紐，設(shè)計(jì)泄洪流量1650 m3/s，進(jìn)水閘流量160 m3/s?！皟汕狈謩e為西大橋引水渠和勝利渠，其中，西大橋引水渠全長9.15 km，設(shè)計(jì)流量160 m3/s，勝利渠全長102 km，設(shè)計(jì)流量127～57 m3/s?！皟蓭臁狈謩e為新井子水庫和西大橋水庫，新井子水庫設(shè)計(jì)庫容8600萬m3，西大橋水庫設(shè)計(jì)庫容2320萬m3。

本文設(shè)計(jì)改建的勝利渠段，控制沙井子灌區(qū)一、二、三團(tuán)及啟浪鄉(xiāng)灌溉面積6.72萬hm2。其中，一團(tuán)灌區(qū)自本工程勝利渠防滲改建段放線樁號(hào)0+000閘樞紐、6+650閘樞紐及18+010閘樞紐左側(cè)分水閘引水，通過一、二、三干渠向灌區(qū)輸水灌溉。二團(tuán)灌區(qū)自勝利渠18+010—35+505渠段沿線分水閘引水，通過二團(tuán)一、二、三、四、五、六支渠向灌區(qū)輸水灌溉，二團(tuán)庫西灌區(qū)通過庫西一、二、三、四、五支渠自新井子水庫和勝利渠引水，通過灌區(qū)內(nèi)的分支、斗渠進(jìn)行引水灌溉。三團(tuán)灌區(qū)自勝利渠54+016閘樞紐引水，通過三團(tuán)南干渠、北干渠向灌區(qū)輸水灌溉。啟浪鄉(xiāng)自勝利渠27+513右分水閘處引水。一、二、三團(tuán)灌溉渠道共計(jì)520條，總長1042.191 km，排水渠道共計(jì)301條，總長度815.367 km。通過觀察發(fā)現(xiàn)，沙井子灌區(qū)是由西大橋電站尾水渠0+724處勝利渠進(jìn)水閘引水，由勝利渠向灌區(qū)輸水。勝利渠二級(jí)電站以上約16 km長的渠道為沙井子灌區(qū)、柯坪縣啟浪鄉(xiāng)灌區(qū)、阿克蘇阿音柯灌區(qū)、勝利渠一、二級(jí)電站的總引水渠，合成流量在16 km閘樞紐處進(jìn)行二次分配，沙井子灌區(qū)水量控制節(jié)點(diǎn)為勝利渠16 km閘樞紐，控制灌溉面積100.83萬畝。

1.2 沙井子灌區(qū)氣候環(huán)境條件

本文采集的氣象資料來自阿克蘇市氣象站資料，具有較好的代表性，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果如表1所示。

表1 沙井子灌區(qū)氣象條件參數(shù)

1.3 渠線工程地質(zhì)條件

改建渠道現(xiàn)狀為土渠，從起始點(diǎn)西大橋電站退水閘(樁號(hào)0+000)至建化廠電站(樁號(hào)8+050)段，基本以填方為主，部分渠段為半挖半填，電站下游8+200～16+106閘樞紐段基本以挖方為主，部分渠段為半挖半填。經(jīng)勘察，8+523～16+106 m 段雖未發(fā)現(xiàn)地下水，但由于礫巖和砂巖滲透性差，渠床滲漏量較小。

對(duì)8+523～16+106 m段進(jìn)行具體分析，其位于山前沖洪積傾斜礫質(zhì)平原下部，該段渠道挖方多填方少，地形起伏較緩，縱坡較小，地面標(biāo)高1085～1083 m，坡降約1/1000。20 m以上地層巖性主要以粉土質(zhì)砂和級(jí)配不良礫質(zhì)土為主，有含細(xì)粒土礫和細(xì)砂夾層。其中，第①層主要為渠堤部分，由級(jí)配不良礫及級(jí)配不良砂粉土等組成，雜色，松散-稍密，稍濕，分布連續(xù)，層厚0.5～3.1 m。第②-1層低液限粉土，僅分布在8+700～10+500段13+000～15+500和，呈灰黃色、淺黃色，松散，濕，不均勻，層底埋深0.5～2.1 m，厚度0.6～3.3 m，局部夾粉土質(zhì)砂夾層。低液限粉土天然含水量為13.05%，天然密度為1.64 g/cm3，干密度為1.45 g/cm3，比重為2.70，孔隙比為0.86，液限為26.83%，塑限為18.27%，塑性指數(shù)為8.57，抗剪強(qiáng)度為22.23°，黏聚力為10.88 kPa，滲透系數(shù)為1.42×10-5～7.16×10-5cm/s。第②層級(jí)配不良礫為山前洪積物(Q3pl)，地層分布連續(xù)，層頂埋深0.5～2.1 m，層厚大于15.0 m，具水平層理，呈灰色-灰黃色，稍濕，稍密-密實(shí)，礫石磨圓度中等，其間夾有粗砂及細(xì)砂和含細(xì)粒土砂夾層。級(jí)配不良礫石含量為72.2%。

2 防滲改建設(shè)計(jì)

本文通過對(duì)勝利渠8+532～16+106渠段澆混凝土板襯砌弧形坡角進(jìn)行梯形斷面結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)防滲改建。

該方案渠底、邊坡均采用現(xiàn)澆C30混凝土板，板下鋪一布一膜，采用砂礫石防凍脹的弧形坡角梯形斷面結(jié)構(gòu)型式。渠底、邊坡均采用現(xiàn)澆C30混凝土板襯砌，渠床基土上鋪設(shè)砂礫石防凍脹材料[1]，其上鋪一布一膜(膜厚0.5 mm)，一布一膜上現(xiàn)澆C30混凝土板襯砌，渠底、邊坡現(xiàn)澆C30混凝土板厚度均為15 cm，分縫材料為2 cm厚閉孔塑料板，閉縫材料為聚氨酯密封膠，填縫深度不小于2 cm，設(shè)計(jì)內(nèi)坡坡比為1∶2.25，設(shè)計(jì)外坡坡比為1∶1.5，弧形坡角半徑采用5.0 m，封頂板采用預(yù)制L型渠緣石，采用抗硫水泥[2]，每塊渠緣石高30 cm，寬30 cm，長50 cm，分縫處采用M15砂漿砌縫，縫寬2.5 cm，埋設(shè)于堤頂以下15 cm，左右側(cè)堤頂寬度均為4.0 m，斷面采用弧形坡角梯形斷面結(jié)構(gòu)型式。

2.1 閘樞紐改建設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)勝利渠防滲改建段沿線2座閘樞紐均在原址進(jìn)行改建，均采用開敞式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)[3]。閘樞紐節(jié)制閘閘室長度結(jié)合人行橋、檢修便橋、上部閘房、閘后交通橋等布置進(jìn)行確定，閘樞紐閘室長度9.5～13.0 m，閘室單孔凈寬采用3 m、4 m、5 m三種尺寸，采用C35鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中墩厚度為0.9～1.1 m，墩頭采用流線墩頭，邊墩頂部寬度0.6 m，底部寬度0.8 m。閘前人行橋、檢修橋采用板梁結(jié)構(gòu)，閘后交通橋采用板橋，人行橋、檢修便橋兩側(cè)設(shè)置欄桿，工作橋采用框架結(jié)構(gòu)，上部設(shè)置閘房[4]。節(jié)制閘上下游采用現(xiàn)澆C35混凝土扭面或圓弧形式重力墻進(jìn)行連接，上游鋪蓋、下游消力池、海漫段兩側(cè)設(shè)置欄桿。具體部位設(shè)計(jì)說明如下:

首先,是閘前鋪蓋，閘前鋪蓋沿閘室向上游進(jìn)行延伸，將原閘前鋪蓋全部拆除，重新修建鋪蓋，高程與閘底板高程一致[5]。采用C35素混凝土結(jié)構(gòu)，鋪蓋厚度d=40～50 cm，前后設(shè)置 1.0 m 深齒墻，鋪蓋分縫寬度≤25 d，采用2 cm厚閉孔板分縫，651型止水橡皮止水。鋪蓋兩側(cè)與閘室連接處采用現(xiàn)澆混凝土重力墻擋土，與上游現(xiàn)狀橫斷面護(hù)岸進(jìn)行連接，保證水流平順[6]。

其次，是閘室，原閘室部分全部拆除重建，新建閘室采用C35鋼筋混凝土開敞式結(jié)構(gòu)，閘室高度根據(jù)超高計(jì)算與渠道橫斷面高度一致[7]。閘室由下至上，底板厚度采用0.9～1.1 m，根據(jù)底板柔性指數(shù)計(jì)算進(jìn)行分縫，其中，0+000閘樞紐節(jié)制閘及勝利渠進(jìn)水閘分縫2道[8]。閘墩采用C35鋼筋混凝土直墻，厚度0.9～1.1 m，閘墩前后采用圓弧形墩頭。閘室邊墻采用C35鋼筋混凝土擋土墻，上口寬0.6 m，下口寬0.8 m。閘室由上游至下游，分別設(shè)置檢修橋、檢修閘門、工作閘門、工作橋及交通橋，均采用板梁結(jié)構(gòu)型式，橋上均設(shè)置防護(hù)圍欄，保證人員安全[9]。上部結(jié)構(gòu)為框架剪力墻閘房，閘房一層為排架柱，排架柱生根于閘墩，閘房二層為啟閉間，啟閉間配套電氣設(shè)備，工作閘門啟閉設(shè)備為手電兩用單吊點(diǎn)和雙吊點(diǎn)螺桿式啟閉機(jī)，檢修閘門為電動(dòng)吊葫蘆。其中，工作閘門孔寬4.0 m和5.0 m采用雙吊點(diǎn)，孔寬3.0 m 和1.0 m采用單吊點(diǎn)。

最后，是消力池，在閘室下游設(shè)置陡坡+消力坎式消能防沖設(shè)施，消力池長度10～12 m，消力池底板厚50～60 cm，根據(jù)地下水位情況，0+000閘樞紐消力池底板設(shè)置反濾設(shè)施消除地下水揚(yáng)壓力，前后設(shè)置齒墻，陡坡坡比1∶4.0，消力坎深80 cm。為了有效縮減消力池長度，消力坎前設(shè)置“T”型消能墩，提高消能防沖效果。消力池兩側(cè)采用重力式擋土墻與上下游斷面進(jìn)行連接，分縫處均采用651型止水橡皮止水。

對(duì)于海漫段，消力池后海漫段采用現(xiàn)澆C35混凝土板護(hù)坡、護(hù)底，板厚50～60 cm，其中，0+000閘樞紐底板設(shè)置反淲設(shè)施,消除地下水揚(yáng)壓力?；炷涟逑落佋O(shè)一布一膜防滲，板縫每2 m采用2 cm閉孔板分縫，前后設(shè)置豎隔墻與上下游進(jìn)行連接。海漫段根據(jù)上下游實(shí)際連接情況設(shè)置20～30 m。其中，0+000閘樞紐節(jié)制閘海漫段后采用50 cm厚格賓石籠進(jìn)行軟連接，格賓石籠長度10 m。

2.2 分水閘改建設(shè)計(jì)

對(duì)該渠段的改建設(shè)計(jì)新建改建分水閘6座，采用開敞式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，閘孔凈寬1.0 m，閘門均采用平面鋼閘門，啟閉機(jī)采用手電兩用單吊點(diǎn)螺桿式啟閉機(jī)。閘室前采用重力式八字斜降墻與渠道斷面進(jìn)行連接，閘前采用水平鋪蓋，鋪蓋長度與渠道斷面底板連接，底板厚度40 cm。閘室后采用重力墻扭面結(jié)構(gòu)形式與閘后土渠斷面進(jìn)行連接，因閘后土渠實(shí)測底高程均高于勝利渠設(shè)計(jì)渠底2.0 m以上，因此,無須設(shè)置消力池。閘室上部設(shè)置啟閉柱、踏步及交通橋。閘室底板及前后連接所有分縫處均采用1 cm厚閉孔板分縫并采用651型止水橡皮止水。

2.3 交通橋改建設(shè)計(jì)

該渠段設(shè)計(jì)改建交通橋共1座，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)均為公路Ⅱ級(jí)，交通橋面凈寬7.0 m。上部結(jié)構(gòu)采用14版公路工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化橋涵通用圖(中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司)進(jìn)行設(shè)計(jì)，單塊板寬度1.25 m，橋跨均為13 m，橋面行車道設(shè)雙向橫坡1.5%，行車道外兩側(cè)設(shè)防撞墻，橋面兩側(cè)設(shè)置人行道板。下部結(jié)構(gòu)采用“U”型橋臺(tái)，橋臺(tái)座于巖基上，確保地基承載力及橋臺(tái)穩(wěn)定性。

2.4 測水橋和揚(yáng)水泵站改建設(shè)計(jì)

該渠段渠道設(shè)計(jì)開口寬度14～30 m，共設(shè)置測水橋共3座，均為鋼桁架。鋼桁架的結(jié)構(gòu)均采用焊接結(jié)構(gòu)，上弦，下弦，豎桿、斜桿、橫桿均采用角鋼，角鋼型號(hào)分別為上弦∠80、下弦∠70、斜桿∠70、豎桿∠63、斜桿∠50。設(shè)計(jì)揚(yáng)水泵站13座，均在原泵址處修建，位于渠堤外側(cè)。泵房采用磚混結(jié)構(gòu)型式，泵房面積24 m2。每個(gè)揚(yáng)水泵站均設(shè)置水泵1臺(tái)，水泵設(shè)計(jì)流量0.15～0.20 m3/s，揚(yáng)程5～12 m，采用HW型臥式單級(jí)單吸式混流泵。泵管自渠堤伸入渠道內(nèi)，彎頭處設(shè)置鎮(zhèn)墩，進(jìn)口處距離渠底不低于50 cm，設(shè)置底閥。出口處設(shè)置矩形消力池，保證水流平順進(jìn)入土渠。

3 結(jié) 語

新疆沙井子灌區(qū)近年通過塔河綜合治理、大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造、南疆骨干工程、病險(xiǎn)水庫水閘除險(xiǎn)加固、農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)、以工代賑、河道治理等項(xiàng)目的實(shí)施，有效控制了河道的洪水災(zāi)害，提高了輸水效率、輸水時(shí)間，改善了運(yùn)行條件，提高了水資源利用效率，本文提出勝利渠段的防滲改建設(shè)計(jì)研究。以期使水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到充分的發(fā)展，水利基礎(chǔ)設(shè)施體系得到進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，更好發(fā)揮基礎(chǔ)設(shè)施的工程效益，為阿拉爾市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。