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某扩建渠道排水方案设计丁银剑 l l 5 【 供 排 水 工 程 】 l 某 扩 建 渠 道 排 水 方 案 设 计 丁 银 剑 ( 新疆水利水 电勘测设 计研 究院 ， 新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 0 0 ) 摘要 文章针对某干渠扩建工程泥岩基础变形破坏特点， 介绍扩建渠道纵向排水设计， 从施工、 运行管理角度考虑 ， 经比较采用渠堤外侧钢筋混凝土竖井方案进行横向排水设计。该设计方案 实施 效果显著 ， 大大提 高了渠道的运行稳定性 ， 本工程的渠道膨胀基础排水设计可为同类工程所借鉴。 关键词 渠道 ； 膨胀泥岩 ； 换填； 排水设计 中图分类 号 ： U 4 5 3 6 文章标 识码 ： 文章 编号 ： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 l 1 5 0 2 1 前 言 2 扩建渠道设计 某干渠扩建工程 为大 ( 2 ) 型 等工程 ， 主要建筑 物为 2级 ， 扩建后设 计引水流量 1 2 0 m s ， 全长 1 3 3 6 4 6 k m， 其 中隧洞总长 4 1 4 4 k m， 渡槽长 1 0 0 m， 明渠 总长度 1 2 9 4 0 2 k m。根据统计 资料 ， 渠底 、 渠坡分 布 泥岩、 砂质泥岩长 4 2 k m左右 ， 均属膨胀岩 ， 对渠道安 全运行存在不同程度 的危 害。由于在建设期 间， 对 泥 岩基础渠道 的认识不足 ， 施工时仅对部分渠坡及渠底 的泥岩进行 了换填 ， 并 未做渠道排水 系统 。根据运行 1 0年现场调查情况 ， 每年停水后膨胀岩基渠段均存 在 不同程度的渠坡鼓胀、 渠底变形 、 渠堤发生小规模滑坡 情况 ， 经分析 ， 泥岩基础渠道变形 主要原因是与水接触 至饱和 ， 内摩擦角减小 ， 引起滑坡 。 原渠道采用弧型渠底 ， 半径为 8 4 7 m， 内切渠底 宽 4 m， 扩建工程是将原渠堤加高 1 6 2 0 m至设计 渠顶高程 ， 加高型式为渠堤直接加 高方式 ， 即渠道 内、 外边坡按照原有坡 比( 渠堤 内边坡 1 ： 2 、 外边坡 1 ： 1 7 5 ， 其 中填高大于 5 m时外边坡采用 1 ： 2 ) 向上延伸至 加高后的渠顶高程 。渠堤加高采用非冻胀性土填筑 ， 渠堤衬砌型式与原渠道的衬砌结构相同， 由下 而上分 别为： 3 c m厚膜下砂浆、 一布一膜铺设 ( 膜厚 0 6 mm、 布 1 5 0 g m ) 、 3 c m厚膜上砂浆、 6 c m厚 C 2 0预制混 凝土板 ， 预制板为边长 2 5 c m的正六边形板 ， 衬砌板板 间缝宽 2 e m。渠顶宽 4 5 m， 内侧埋设渠沿石。渠坡 加高铺设 的一布一膜 ， 下部的塑膜采用焊接方式与原 渠道塑膜连接 ， 上部埋入渠堤 2 3 5 mm， 上压渠沿石。 设计 ， 并由防洪部门单位确定排水位置。 边沟 、 排水沟禁止与市政雨水管道连接 ， 以避免泥 砂 冲刷、 淤积雨水管道系统 。 5 结论与建议 ( 1 ) 北区高地排水 的收集 、 排 放问题需与城市 防 洪部门协调规划、 设计。 ( 2 )对于黄土裸露 的、 地势较高、 纵坡较大的 自然 坡面 、 路堑 、 低路堤 的排水问题 ， 可通过建设截水沟 、 边 沟 、 排水沟 、 急流槽设施解决 ， 上述沟槽排水可就近进 入雷家沟等路边低洼地带。 ( 3 )对于 由上游高地进入北区道路系统置转输排 放的“ 客水”， 需在上游进行引导 、 收集。 ( 4 )边沟、 排水沟禁止与市政雨水管道连接 ， 以避 免泥砂冲刷、 淤积雨水管道系统。 ( 5 ) 提高北 区自然坡面绿化率 。 ( 6 ) 对下游局部雨水主干管道不合理路 由进行微 调 ， 重新敷设 ， 改 善水 流条件 ： 如康 巴什 污水 厂附 近 D 1 2 0 0雨水主干管段 ， 重新敷管长度约 8 0 m。 ( 7 ) 根据相关规范对雨水排放 口进行疏通 、 防护 、 抹坡 ， 对排水 口进行清淤处理 。 ( 8 ) 完善雷家沟 的建设 ， 发 挥其缓 冲、 蓄水 、 调峰 能力。 ( 编校 ： 郭宝丽) 收稿 日期 ： 2 0 1 50 9 2 0 作者简介： 郭继凯， 主要从事水利工程设计工作。 l l 6 内 蒙 古 水 利 2 0 1 5年第 5期( 总第 1 5 9期 ) 3 纵 向排水设计 根据施工期地质情况揭 露 ， 渠道桩 号 2 O+0 0 0 4 5+ 0 0 0段集中分布着大量膨胀泥岩 ， 根 据膨胀力分 为强膨胀 、 中膨胀和弱膨胀 泥岩。中、 强膨胀泥岩累计 分布长度 1 4 7 9 0 k m， 占该段渠道总长的 5 9 2 。 结合近 1 0多年管理单位维修经验， 由于在每年秋 季渠道停水后进行泥岩换填 ， 渠道基础 泥岩 大都处 于 饱和状态 ， 如果在渠底开挖沟槽 ， 边坡存在下滑的可能 性很大 ， 因此 ， 泥岩段排水改造须结合渠坡泥岩换填进 行处理。泥岩基础渠段的改造方案采用全断面换填方 式 ， 渠底换填厚度 1 5 m， 渠坡换填厚度大于 1 5 m， 渠 道开挖边坡 1 ： 2 5 。采用两层换填结构 ， 靠近渠床一 侧换填 白砂岩或砾质土等渗透 系数较小 的土料 ， 靠近 渠坡和渠底侧铺设 0 5 m厚透水砂砾石层 ， 在渠底砂 砾石层底部铺设纵向排水体 。渠道衬砌结构与原渠道 相同。 渠底纵 向排水体设在原渠底换填透水砂砾石层以 下 ， 为梯形断面 ， 底宽 0 8 m， 深 0 8 m， 边坡 1 ： 1 ， 纵坡 1 2 0 0 0 ， 坡 向最近 的横 向排水沟。纵 向排水体 内由下 而上分别填 4 0 c m厚 中石 反滤、 2 0 e m厚 小石反滤和 2 0 c m厚粗砂 ， 沟 内铺一 布一膜 ， 同时 ， 沟内设纵 向滤 水花管 ， 滤水花管采用 D N 1 6 0直径的 U P V C管 ， 管顶 2 4 0 。 范 围内打孑 L ， 开孔直径 1 c m， 每隔 3 0 。 一个孔 ， 沿 排水管轴线方向每 1 0 c m设一排孔 ， 梅花形布置。 4 横 向排水 设计 4 1 横 向排水方案 横向排水设计时提出了以下三个方案 ： 方案一 ( 渠底钢筋混凝土集水井方案 ) ： 渠底设 置 现浇钢筋混凝土集水井 ， 渠堤马道设置钢筋 混凝 土检 查井 ， 检查井通过埋设在渠坡下部的现浇钢筋混凝 土 进入廊道与渠底集水井连通。集水井 内尺寸为 5 m 3 m 2 m( 长 宽 高) ， 廊道内尺寸为 1 2 m2 0 m ( 宽 高 ) 。 方案二 ( 渠底玻璃钢管集水井方案 ) ： 该方案与方 案一基本布置相同 ， 但渠底集水井和渠坡下 部的廊道 均采用玻璃钢外包混凝土结构型式。集水池玻璃钢管 直径 2 5 m， 长 6 0 m， 渠坡下部廊道为 1 2 m直径的 玻璃钢管。 方案三( 渠堤外侧钢筋混凝土竖井方案 ) ： 该方案 在渠道左岸渠堤外侧埋设 圆形钢筋混凝土竖井 ， 竖井 深 1 3 2 m， 井 底 高 程低 于对 应 桩号 的总 干 渠 渠底 5 0 m， 自总干渠渠底 向集水井方向埋设 D N 1 6 0的 P E 管将渠底纵 向排水体和集水井连通。 4 2 横 向排水方案比较 针对前述提到的横向排水设计方案 ， 从工程施工 、 运行管理角度进行了如下 比较 ： 表 1 横 向排水 方案 比较 经比较采用渠堤外侧钢筋混凝土竖井方案。横 向 排水体 3 0 0 5 0 0 m设一道 ， 横向排水体进 口与渠底纵 向排水体相连 ， 末端直接伸入集水井中， 集水井设在渠 堤外侧 7 0 m左右 ， 采用 2 5 m直径的预制钢筋混凝土 管 ， 为了运行管理方便 ， 减少潜水泵的启动频率和增加 淹没深度防止水泵干抽 ， 集水井埋深较大， 井底高程低 于横向排水管轴线 2 5 m。 图 1 渠道纵横 向排水布置示意 5 结语 根据停水后对扩建渠道的调查 ， 在泥岩段 ， 基本未 出现严重的渠坡鼓胀、 渠底变形、 渠堤发生小规模滑坡 情况 ， 输水渠道的运行安全与可靠性也大大提高 ， 这说 明渠道纵 、 横向排水的设 置作用效果显著。本工程膨 胀泥岩渠道的排水设计可为同类工程提供借鉴。 ( 编校： 苏 日娜 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 50 91 5 作者简介： 丁银剑( 1 9 8 6 一) ， 助理工程师， 主要从事水利工 程设计工作 。