夹马口灌区弧形底梯形渠的施工

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1、夹马口灌区弧形底梯形渠的施工山西省夹马口扬水管理局夹马口输水干渠总长46.96km，2000年度改造了桩号24＋126－27＋648段，该段为高填方渠，梯形断面。运行多年来，预制板勾缝脱落，冻胀破损，淤积量大，渗漏严重，渠基为自重湿陷性黄土，加速了防渗体破坏和渠道沉陷。渠道过水时渠堤及基土处于浸水饱和软化状态，曾几次出现决口，危及村庄安全，严重影响灌溉效益的正常发挥。节水改造时全部拆除重建。(一)工程设计工程设计的原则是“以节水增效为中心，以减淤防渗为重点”。干渠根据灌区需水量的要求运行时渠道过水流量往往达不到设计流量

2、，挟沙能力较小，形成渠道淤积。因此，干渠改造的关键在于提高渠道的挟沙能力，同时考虑防渗效果、抗冻胀性能、施工便利等主要因素。1、渠道纵断设计经过实地踏勘测量干渠现状，对干渠总体进行规划推算，基本维持渠道现状纵坡，改造段纵坡为1/4000，与旧渠道现状及今后改造高程相衔接。支渠取水口底高程均和干渠底齐平，改造段斗口底程高在满足灌溉情况下，尽量与干渠底齐平，以便输沙到田。2、渠道横断设计（1）方案比较为了提高干渠的输水能力，对干渠的原梯形断面和U形断面进行比较，推荐U形断面，省计委和省水利厅也批复同意该断面防渗结构，但考虑

3、到在我区首次使用大断面U形砼防渗结构，我们曾赴全国U形渠道防渗应用最广泛也是目前已成渠道断面最大的陕西省宝鸡峡灌区进行考察，根据1999年8月1日执行的《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）第6.2.4要求4级以上渠道断面宜采用弧形底梯形断面（又称弧形底斜直边复合断面），为此，我们选择弧形底梯形与U形两种断面进行比较。渠道挟沙能力采用《灌溉与排水工程设计规范》中黄河中、下游地区，按黄委水利科学研究院公式计算：V3Hρ＝77━━(─)1/2gRωB式中：H──水深（m）；B──水面宽度（m）；g──重力加速度

4、（m/s2）；ω──沉速（cm/s）（泥沙粒径d≤0.05mm）。对弧形底梯形和U形两种断面形式进行挟沙能力计算，计算结果见下表：挟沙能力结果表桩号流量（m3/s）挟沙能力（kg/m3）备注弧形底梯形U形24+126－27+6482.4915.3415.95最小流量5.6121.8620.49设计流量6.4523.7721.19加大流量由上表可以看出，两种断面的挟沙能力基本接近，但弧形底梯形断面较U形断面，施工方便，回填量小，工期短；防渗时，其开挖土模相对容易，可用滑动模板施工，大大提高了施工速度。夹马口灌区灌溉历时较

5、长，干渠改造的工期要求紧，因此推荐采用弧形底梯形断面。另外，该段干渠改造后，渠道口宽缩窄1.34m，渠堤加高0.4m，渠道堤顶宽度仍为现状的一侧4m和一侧6m，不增加占地。（2）结构设计1）渠堤稳定分析改造段设计渠深为2.2m，填土高度2.2m，根据《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99第6.1.22条，堤填土高度≤3m时，回填壤土时，内坡取1：1，外坡为砂土取1：1.5。弧形底梯形土槽是否稳定与土壤ψ值和с值有直接关系，据该渠段地质勘察报告可得：基土c值为20kpa、ψ值为25.4；渠堤土c值为25.5kpa

6、、ψ值为23.7。，干容重为1.38t/m3。根据秦勒图表法求得坡角β值可取为90。，得弧形底梯形渠的坡角（即斜直边外倾角）为45。，完全能够满足稳定要求。2）衬砌厚度确定弧形底梯形断面衬砌厚度与渠中流速和断面半径有关，改造段半径为2m，根据《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99第6.25条和陕西省宝鸡峡灌区近多年的探索和已成渠道运行经验，结合本次改造渠段处于高填方段，衬砌厚度取10cm厚，每1m加一条尺寸为（10+20）×20cm的肋梁（在施工中，因肋梁不利于土工布铺设被去掉），采用现浇200#砼防渗，浇筑后

7、用原将收面。3）渠道抗冻胀计算根据《临猗县地面气候资料》1957年～1980年近24年资料统计，灌区最大冻土深度为42cm,多年平均冻深29cm。根据《渠道工程抗冻胀设计规范》SL23-91条1.0.2条要求，经计算可得渠道向阳面冻胀量h=0.067cm～0.335cm，底面h=0.12cm～0.627cm，遮阴面h＝0.155cm～0.78cm。根据规范第3.2.3条规定砼渠道边皮允许位移值0.5～2cm，底部弧形段允许位移值4～5cm，计算值均在规范允许的范围，满足抗冻要求。渠道冻胀量与其基土的含水量ω关系很大，若

8、ω＞28％时，渠道遮阴面的冻胀量不能满足规范要求。为了降低渠基土的含水量，防止土基冻胀破坏渠道，渠道断面选为宽浅式。渠道防渗体采用现浇200＃砼，抗冻标号为D100，同时每隔4m设一道横向伸缩缝，因边坡和弧形底冻胀位移不一致，在斜直边与弧形底连接处设纵缝，缝宽均为2cm，缝内采用聚氯乙烯胶泥填塞，临水侧用1：1：4沥青水泥砂浆勾缝