宝鸡峡灌区塬上总干渠改造浅析

王伟　赵茜　胡义锋

【摘 要】本文结合宝鸡峡灌区总干渠的基本条件和现状，分析了灌区总干渠目前的主要问题，并结合灌区实际，提出了改造的总体方案和设计，同时结合作者经验，对后面施工中的要点进行了提炼，以期为同类工程提供参考。

【关键词】宝鸡峡灌区；总干渠；改造；砼衬砌

0 概况

宝鸡峡灌区位于陕西省关中西部，地理坐标东经106°51′至108°48′，北纬34°44′，东西较长，南北狭窄，呈带形分布。灌区地形在眉县常兴镇以西，为狭窄的黄土陡坡和渭河、千河川台地带，常兴镇以东，则为开阔的黄土塬地带，形成平坦的三阶地台塬区和二、一阶地的川塬区，现常称为塬上和塬下部分。灌区属于大陆性气候的半干旱地区，1954年～2004年长系列多年平均降水量570mm，年内分配不均，春夏多旱，秋季多涝。7～9月份降水量占全年的50%左右，且多以暴雨形式出现，很难利用。年平均气温13.2℃，最高气温43℃，最低气温-21.5℃，最冷月平均气温-1.8℃，结冰期一般在12月上旬至翌年3月上旬。冻土深度一般在10～30cm，灌区地下水埋深，渭河阶地区一般为5～20m，黄土塬区5～80m，最深达百米。

宝鸡峡引渭灌溉工程，是陕西省西部大型低坝引水工程，灌溉咸阳、宝鸡两市13个县（区）170万亩土地。渠首自宝鸡峡口筑坝引水，枢纽工程系由拦河坝、引水隧洞、沉沙槽、冲刷闸和进水闸五部分组成。渠道设计流量50m3/s，校核流量60m3/s，总干渠全长180.2km。此段地质地貌极其复杂，有古、老、新滑坡170个，其中渠道直接通过98处。沿渠有窑洞、坟墓、地窖等隐患1600多处，出露泉水198处，塬坡参差不齐，跨越河沟200余条。渠道左岸塬边陡峻，人工高边坡高达30～74m，总长20余千米，地形险峻，工程艰巨。总干渠到乾县坛子坊分水闸以下分东、西干渠。为保证渠道通过的滑坡体的稳定，减少输水损失，将总干渠全长215.0km用混凝土衬砌。

总干渠改造项目区位于渭河左岸，黄土台塬和渭河级阶是项目区域的主要地形地貌，项目区土壤大部分为中壤、轻壤及少量沙壤土。项目区内地下水多为孔隙水，埋深约为5～100m之间，分布比较均匀，且常有呈层状。项目区地下水补级来源主要为大气降水、灌溉入渗水及北山基岩裂隙水，其入渗系数在黄土台塬高阶地地区一般为0.1～0.3，河漫滩及低阶地地带可达0.3～0.4，项目区第四系松散堆积厚度大、分布广、含水性好，年均降雨量多在500m左右，补给条件较好，总的来说地下水较为丰富，地下水位较高。

1 宝鸡峡总干渠现状分析

宝鸡峡总干渠自1971年建成通水以来，对宝鸡峡灌区的农业生产发挥了不可估量的作用，是灌区实现经济发展的基本保证，但是随着时间的推移以及干渠工程运行年限的增加，一些新的问题又不断暴露出来，兹待解决。

受自然条件以及运行寿命所限，部分干渠年久失修，干渠特别是位于渭河左岸的项目区，问题较多，主要分为两类：渠道淤积、渠道渗漏。

1.1 渠道淤积

宝鸡峡灌区干渠部分渠段存在渠道淤积问题，输水时达不到相应的设计流量，从而影响整个渠段的输水，特别是下游渠段灌溉用水的效率，给用水户造成不便，降低了引水量和用渠水的积极性，而低引水量又间接造成渠道流速的降低，更易淤积，从而造成恶性循环。

究其原因，主要有两方面：①由于宝鸡峡灌区是引渭河水进行灌溉，而渭河水有两大特征：其一，径流年内分配不均，干流以秋季流量最大，约占年径流的38%～40%，这就使得均衡连续的引水比较困难，在汛期，由于降雨量相对较大，所需引水量也相对较少，而在非汛期所需引水量较大，而河道来水较少，引水困难，这势必会造成总干渠工程无法连续运行，而渠道输水的不连续，就易造成淤积。其二，来水含沙量大，马渡王站含沙量为5.6kg/m3，年输沙模数为2110t/km2，对于如此之大的含沙量，尽管在渠首部分采取了相应的排沙措施，但含沙量偏大，仍给干渠输水提出了较高要求，一旦低于设计的流速，渠道还是会淤积，这两点给干渠输水造成了不利影响。②由于部分渠道是人工高边坡，经过长期的雨水冲刷或者因地质灾害，造成个别地段的滑坡，致使渠道淤积；另外，管护不够，使得上游垃圾入渠，也是造成渠道淤积的一个原因。

1.2 渠道渗漏

总干渠是输水灌溉工程的中枢，控制其渗漏是提高用水效率的重中之重，而目前，总干渠虽然全部采用混凝土衬砌，但是因工程运行年代久远，很多衬砌已经达到报废年限，无法正常运行，存在裂缝、塌陷、冻胀等问题，致使部分渠段渗漏严重。

究其原因主要有两点：①冻胀破坏。项目区结冰期一般在12月上旬至翌年3月上旬，时间较长，且区内温差较大，故而在年内会使渠道经历多次冻融循环，为冻胀破坏提供了有利条件。同时，一旦某处混凝土衬砌因冻胀而产生裂缝，那么随着渠水下渗，渠水会使渠基的填土发生更加严重的冻胀，从而进一步加剧衬砌的错位、塌陷和破坏，最终使得渠道无法正常运行。②渗径较短。渠道输水或多或少都会有渗水，渗水会经过渠基补给地下水，而项目区沿线地下水丰富，补给条件较好，地下水位偏高，土质疏松，入渗系数可达0.4，易形成管涌、流土等渗漏破坏，威胁渠基安全，同时给渠基的冻胀也创造了条件，所以，渠道渗漏控制需要统筹考虑气候、水文地质以及衬砌的特点，采取综合措施，截断渗流途径。

2 总干渠改造方案

对于渠道淤积，在渠道改造的范围内，一般只能通过清淤来解决问题，故本工程采取清淤的方法；对于渠道渗漏，其主要看渠道衬砌是否完好，是否能够正常工作，鉴于本工程渠道衬砌运行时间较长，修复难度大，而且考虑到经济性，决定采用更换衬砌、铺土工膜的方式进行。另外，由于该区土质较为松软，且为冻胀土，为保证衬砌安全，对渠基也进行换填处理。

2.1 总体施工方案

本次渠道工程总干渠为梯形断面。依次进行渠道清淤、土方开挖及原砌体拆除，再进行素土换填、人工削模，最后进行渠道砼浇筑及渠堤整修。因工期比较紧，三个工作面同时进行施工（采用流水式作业方式进行，即边清理渠内淤积、边拆除、边开挖边进行素土换填、边修整渠道内坡、边衬砌的方式进行），渠道衬砌采用渠道衬砌机完成。

渠道衬砌工程：渠道清淤→拆除原衬砌板→渠底开挖后进行素土换填→渠道内坡修整→基准线设置→衬砌机就位→混凝土浇筑→混凝土抹面压光→混凝土养护→伸缩缝处理→渠堤培土压实（现状渠堤高度达不到设计高度的）。

2.2 施工设计主要说明

（1）本次改造塬上总干渠范围为15+619～16+045、19+134～19+400、30+290～30+430，长度共计832m。各改造渠段纵向比降维持现状不变，设计流量50m3/s，加大流量60m3/s。

（2）渠道衬砌板采用C20W6F50砼现浇，衬砌板每4m设一道横向伸缩缝，内坡脚各设一道纵向伸缩缝，同时在新旧渠道断面结合处及断面变化处设置横向伸缩缝；衬砌板下铺设膜厚0.5mm，基布150g/m2的一布一膜复合土工膜。

（3）彻底清理渠槽内淤积、拆除原衬砌板后，对渠底衬砌板以下30cm厚基土采用素土换填，回填土压实系数不小于0.95，对渠道内坡进行人工修整。

（4）现状渠堤高度不足达不到设计要求时，回填补全，回填土压实系数不小于0.95，超过设计高度时，渠顶只整修不削低。

2.3 施工改造要点

具体分项施工方案及施工方法在这里就不再赘述，但对施工中的几个要点进行分析：

2.3.1 清理杂物

开挖时，为安全起见，不允许在开挖范围的上侧弃土，必须在边坡上部堆置弃土时应确保开挖边坡的稳定，并经监理人批准。使用机械开挖土方时，实际施工的边坡坡度应适当留有修坡余量，再用人工修整，应满足施工图纸要求的坡度和平整度。土方明挖应从上至下分层分段依次进行，严禁自下而上或采取倒悬的开挖方法，施工中随时作成一定的坡势，以利排水，开挖过程中应避免边坡稳定范围形成积水。

2.3.2 软基段3：7灰土换填

备土、铺土时，用于石灰土的土必须符合规范要求，不含树皮、草根等杂物。本工程由于工程量较小，计划采用装载机直接堆方备土，按照每平米的松土用量及每斗的运土量，用石灰粉标出每次的卸土位置（划出方格），直接整齐地卸土于渠槽上。但须注意备土时纵向必须成行，每运次的运土量要基本准确，同一作业段内土质基本均匀一致。

检查时，对于翻浆、轮迹明显、表面松散、起皮严重、土块超标等有外观缺陷的不准验收，应彻底处理。标高不合适的，高出部分用平地机刮除，低下的部分不准贴补，标高合格率不低于85%，实行左中右3条线控制标高。压实度、强度必须全部满足要求，否则应返工处理。

2.3.3 土工膜铺设

渠道底部防渗土工膜铺设顺序为从下游向上游，由渠道一岸向另一岸铺设；渠道边坡防渗土工膜铺设顺序为从下游向上游，由边坡底向边坡顶铺设；土工膜的连接采用搭接法。底及土方边坡修整：渠底及边坡土方修整采用人工修整方式，修整时在渠底坡脚处和边顶处设控制桩点，根据设计高程，挂线施工，修整顺序为自上而下，最后平整渠底，如有局部超挖，则利用原回填土洒水夯实，清理出的土方及时运出渠外。

2.3.4 渠道砼衬砌

本工程渠道砼配合比采用C20砼强度，在渠道衬砌之前，必须到有检测资质的单位做砼配合比试验，包括原材料的检验，在施工中必须严格遵守由监理工程师签字的可以进行施工的配合比材料用量，同时做好砼试模的检测。

在设备进入施工现场后，根据设备的外形尺寸，为防止道轨压坏土工膜，因此在道轨下焊上一400*300*8mm厚铁板，铁板间距为1.5m，然后在垫板下铺枕木，通过不停的转移枕木和道轨进行浇捣，因此对渠底衬砌机道轨高程控制精度较高。

对于已经出现的裂缝及时进行处理：将裂缝范围内沿原纵横缝位置和距裂缝边缘10cm处的混凝土切割、凿除，清理干净，在切割凿除混凝土时应注意对土工膜的保护，尽量不把土工膜破坏，混凝土清除完成后，检查基面复合土工膜，对局部损坏了的土工膜应进行修补达到无渗漏。

3 结语

宝鸡峡灌区塬上总干渠改造项目自2015年4月实施以来，一直严格按照上述总体方案和工期施工，施工中严格依照分项施工方法，牢牢抓住施工要点，确保施工能够安全、高质量的进行。项目竣工后，干渠运行状况良好，说明此次塬上总干渠改造项目改造效果较好。

[责任编辑：王楠]