麦盖提支渠防渗改建工程渠道横断面结构形式的比选

冉玉容

（阿克苏河水利管理处 新疆 阿克苏 843000）

1 工程概况

麦盖提灌区支渠防渗改建工程位于乌什县境内，由五条支渠组成，是秋格尔总干渠灌区的一个二级灌区，灌溉水源来自托什干河，工程区距乌什县城约5km，阿克苏市约100km。麦盖提灌区支渠防渗改建工程由五个单项工程组成，总长22.05km，均为土渠断面。经过几十年的运行，灌区各渠道沿线已出现不同程度的破损（渠槽淘刷、冻涨、淤积，渠坡塌陷），且渠道水利用系数低，严重制约了该灌区农牧业经济发展。

本次防渗改建渠道现状年的灌溉面积为7.8万亩，根据塔河近期综合治理的精神（为保证向塔河下泄34.2亿m3生态用水的要求），至设计水平年灌溉面积保持在7.8万亩。麦盖提灌区现状年P=50%和P=75%保证率的限额引水量分别为6296.7万m3和5037.34万m3；设计水平年P=50%和P=75%保证率的限额引水量分别为5319.4万m3和4255.49万m3。

麦盖提灌区支渠地层岩性以砂砾石、低液限粉土地层为主，根据工程地质比拟法结合老渠运行现状，建议渠道稳定边坡取值为1∶1～1∶1.5。另根据本灌区的多年经验和上两级渠道施工后运行情况，工程区渠线土层为非盐渍化土，不会产生盐胀破坏，对混凝土结构无腐蚀性。

2 渠道横断面结构形式

因本灌区局部地形较陡，但本设计中渠道最大流速控制在2.0m/s以内，根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），预制砼板允许流速v＜2.5m/s。从本地区已建防渗渠的运行情况看，砼板做为衬砌材料是十分成功的。渠底现浇板施工方便，质量可靠，边坡预制六棱砼板采用工厂化生产，适应局部变形，同时便于维修。因此，本次设计对地下水位无影响的托万克东其克支渠、节乃甫麦盖提支渠1+400～2+419，3+850～5+400段选用砼板做为衬砌材料；对地下水位影响较大的其余渠道采用干砌卵石衬砌渠底、预制六棱砼板衬砌边坡。

根据各渠道的纵断面设计及设计流量大小，结合渠道沿线地层岩性及采用的护砌材料，按明渠均匀流公式进行设计，尽量采用经济实用断面。故而横断面设计中采用梯形断面，衬砌材料为砼板（或干砌石），抗冻体材料用砂砾石垫层和苯板作比较。

2.1 第一方案（推荐方案）

2.1.1 托万克东其克支渠（0+000～2+081）横断面设计方案

该支渠横断面设计采用边坡预制砼六棱板、渠底现浇砼板、砂砾石抗冻体，横断面结构如下：

表1 渠道断面方案技术经济比较

①边坡自表向里依次为：6cmC20砼预制六棱板→2cmM5砂浆找平层→砂砾石抗冻体。

②渠底自上而下依次为：6cmC20砼现浇板→2cmM5砂浆找平层→砂砾石抗冻体。

堤顶采用30cm×8cmC15现浇砼封顶板。

2.1.2 尤喀克麦盖提支渠横断面设计方案

该支渠横断面设计采用边坡预制砼六棱板、渠底干砌卵石、砂砾石抗冻体，横断面结构如下：

①边坡自表向里依次为：6cmC20砼预制六棱板→2cmM5砂浆找平层→砂砾石抗冻体。

②渠底为25cm厚干砌卵石，坡角采用25cm（高）×15cm（宽）C20预制砼支撑墙，下设砂砾石抗冻体。

堤顶采用30cm×8cmC15现浇砼封顶板。

2.1.3 托万克东其克支渠（2+081～3+900）横断面设计方案

该支渠横断面设计采用预制砼“U”型断面结构防冲、防渗，砂砾石防冻胀，自外向里依次为：预制C20砼“U”型构件→砂砾石抗冻体（分阴阳坡）。渠堤堤顶宽度为1.50m。每隔0.48m设一道缝，缝宽均为2.0cm。根据各渠段流量、纵坡的不同，横断面选用了D100规格。

2.2 第二方案（比选方案）

2.2.1 托万克东其克支渠（0+000～2+081）横断面设计方案

该支渠断面设计采用边坡预制砼六棱板、渠底现浇砼板、中密度苯板防冻胀。横断面结构如下：

①边坡自表向里依次为：6cmC20砼预制六棱板→2cmM5砂浆找平层→现浇砼边坡板、中密度苯板防冻胀（阴坡7cm苯板、阳坡为6cm苯板）。

②渠底自上而下依次为：6cmC20砼现浇板→2cmM5砂浆找平层→6cm中密度苯板防冻胀。

2.2.2 尤喀克麦盖提支渠横断面设计方案

该支渠断面设计采用边坡预制砼六棱板、渠底现浇砼板、中密度苯板防冻胀（阴坡7cm苯板、阳坡6cm苯板）。渠底为25cm厚干砌卵石，坡角采用25cm（高）×15cm（宽）C20预制砼支撑墙，下设砂砾石抗冻体，堤顶采用30cm×8cmC15现浇砼封顶板。

2.2.3 托万克东其克支渠（2+081～3+900）横断面设计方案

该支渠断面设计采用边坡预制砼六棱板、渠底现浇砼板、砂砾石抗冻体。横断面结构如下：

①边坡自表向里依次为：6cmC20砼预制六棱板→2cm M5砂浆找平层→砂砾石抗冻体。

②渠底自上而下依次为：8cmC20砼现浇板→2cmM5砂浆找平层→砂砾石抗冻体。

堤顶采用30cm×8cmC15现浇砼封顶板。

3 渠道横断面结构形式的比选

3.1 施工材料方面

上述第一方案中采用的砂砾石抗冻体粒径大小及粘土含量不易控制，且所选料场需要筛分，施工程序较为复杂，必定会影响到施工进度。

第二方案采用苯板施工进度较快、施工方便、程序简单、工程质量较好控制。所以从施工材料方面考虑，第二方案优于第一方案。

3.2 施工程序方面

第一方案采用预制砼“U”型结构，所以施工进度较快、施工方便、施工程序简单、工程质量较好控制。“U”型预制件采用工厂化集中生产，由承包商就近采购。安装时先填筑并压实渠底抗冻体，安放砼垫块，然后一边铺“U”型预制件，一边进行两侧抗冻体回填并分层压实，板缝宽度控制在2.0cm。铺砌完毕后，应及时把缝中的杂物掏干净，用水冲洗干净，最后用调好的聚氨脂砂浆灌缝。

第二方案采用边坡预制六棱砼板和渠底现浇砼板的衬砌形式，机械化施工程度相对较低，施工进度较慢，施工程序较复杂。所以在施工程序方面第一方案优于第二方案。

3.3 安全运行方面

阿克苏地区在已建项目中采用砂砾石抗冻体的情况较多，已经积累了一套成功且较为完整的建设、管理经验，施工技术也日益成熟；而苯板是近年来才开始采用的新型保温抗冻涨材料，已建项目采用较少，没有成熟的经验。

根据本地区特别是已建砼“U”型渠道多年的运行情况来看，预制砼“U”型结构整体性比砼梯形断面相对好，抗冻性能强，各项性能指标均能满足设计要求且安全运行可靠。在安全运行方面第一方案优于第二方案。

通过综合比较（见表1）可知第一方案优于第二方案，建议将第一方案做为本工程的推荐方案。

4 结论

渠道断面存在多种形式可供比选，每种形式都有各自的优缺点和适用范围，在本次麦盖提支渠防渗改建工程渠道断面结构形式设计与比选过程中，应该根据地形地质、施工条件和程序、安全运行等方面，充分考虑渠道运行管理、工程施工的难易程度、建筑材料对施工程序的影响以及工程投资，选择合适的断面形式，以保证工程经济耐用、合理运行且便于管理。此外，根据气象资料，麦盖提灌区支渠防渗改建工程所处地区多年最大冻土厚度0.67m，经工程地质人员沿线取原状土样的实验结果及地质剖面揭露图显示，渠基坐落在粘粒含量大于10%的低液限粉土层，属于冻胀土。因此，本工程渠道横断面设计中须考虑防止冻胀破坏的工程措施。陕西水利

[1]姜永吉，孙丽娜.三种渠道断面结构形式的适用及经济性分析［J].长春理工大学学报(综合版).2006，01.

[2]何淑媛，方国华.以模糊综合评判法选择防渗渠道断面的形式 [J].中国农村水利水电.2005，07.