宝鸡峡塬上总干五支渠滑塌成因及改线工程设计

韩晓宁

（陕西省宝鸡峡引渭灌溉管理局 陕西 咸阳 712000）

1 工程概况

宝鸡峡塬上总干五支渠修建于1971年，由总干渠143+870处设闸引水,全长9.545km，灌溉着乾县周城、武功县苏坊2个乡镇2.62万亩农田。渠道原设计为梯形断面，设计流量1.09m3/s，校核流量1.5m3/s。2013年3月31日，乾县周城镇漠谷河右岸发生严重滑塌，滑塌高度50m，滑塌方量30万m3，导致总五支渠200m渠道滑塌中断用水，造成下游2.4万亩农田无法灌溉。为满足下游群众灌溉抗旱要求，经实际勘测决定对塌方段渠道进行改线，同时对土渠段进行衬砌改造，彻底消除该段渠道安全隐患。

2 滑坡成因分析

根据滑坡所在的地形地质环境和滑坡特征综合分析，发生滑坡主要原因如下：

（1）黄土地区独特的地形地质条件是滑坡产生的主要原因。该处属黄土梁峁地形，漠谷河岸塬边黄土岸坡高且陡峻，近乎直立，边坡高差达50m左右，为滑塌变形提供了理想的临空条件；岸坡地层为黄土，干燥时强度较高，但随含水量增加，强度极易迅速降低，滑坡、坍塌类地质灾害极易发生。调查发现漠谷河沿线滑坡很多，仅大北沟水库下游段2km河段两岸就发育此类滑坡五处，都是自然地形地质环境造成的。

（2）沟底长期人为拦截蓄水，使岸坡地下水位抬升，土体强度降低，为滑坡发生埋下隐患。原沟道滑坡坡脚为群众修建的莲菜池，有较长时段蓄水过程；同时漠谷河滑坡段下游150m右岸建有一小型抽水站，堤坝长期蓄水且对塬区抽灌。两处蓄水致使该段岸坡坡脚长期浸泡，降低岸坡坡脚土体强度，易引起岸坡滑塌。同时由于漠谷河是该区两岸塬区地下水位最低排泄点，莲菜池及堤坝的长期蓄水也致使塬内地下水排泄不畅，造成岸坡内深部地下水位壅高，不仅增加坡体内土体含水量，降低土体强度，同时也引起岸坡土体内孔隙水压力的升高，为滑坡发生埋下隐患。

（3）塬顶沟边农田大水漫灌使岸坡土体含水量增加，影响边坡稳定。滑坡发生前，当地群众曾对渠道外侧塬顶沟边麦田采用大水漫灌方式进行了灌溉。大水漫灌除会引起塬面上部黄土饱和增加坡体重量外，也会沿黄土垂直裂隙入渗至土体深部，降低土体强度，使边坡稳定变差。

（4）灌溉渠道行水入渗也是引起本次滑坡的不利因素之一。滑坡发生时该段宝鸡峡总干五支渠正在行水灌溉，渠道深2m～4m，未进行衬砌，本次滑坡发生前渠道引水0.13m3/s，历时一周。从现场调查知，该段渠道位于滑塌体的中后部，滑坡两侧壁可见沿渠道底部渗水后形成的浸润轮廓线，而滑壁后缘上部段土体干燥。由于该渠道修建于上世纪60年代，通水运行已40多年，可以排除渠道通水引起的湿陷问题；但引水时部分渠水入渗，增加其底部土体的重量从而增加滑坡体的滑动力，也降低了土体的强度。

3 工程设计方案优化

3.1 工程方位比选

宝鸡峡塬上总干五支渠道恢复方位有两种选择，即原位置恢复或向西改线恢复渠道通水。由于滑塌段渠道位于漠谷河右岸，滑塌深度达50m，若采取原位置修复方案，首先必须对滑塌渠部位进行砌筑修复，土石方工程总计达30万m3，工程量很大，工程投资也很大，据专家估算在5000万元以上；加之修复过程在水库沟道临空作业，大型施工机械进场难，技术要求高，人员安全保障难度大，所以从地质、地势、工程量、投资、技术、安全等方面综合比较，不利因素很多。而采取向西改线恢复渠系方案，可以撇开不利的地质、地势等条件，工程投资只有534.62万元，施工质量、安全保证有利条件多，所以工程设计未考虑原位置方案，决定采用向西改线修复方案。

3.2 渠道线路比选

根据现场踏勘，结合少占地、方便施工的原则，设计拟定两条改线线路。线路1：由桩号2+947处向西平移180m改线绕过塌方段后在桩号3+488处与原渠道衔接，改线总长753m。线路2：由桩号2+947处向西平移85m改线绕过塌方段后在桩号3+488处与原渠道衔接，改线总长599.7m。经比较发现线路2虽然线路较短，但因地形影响，渠道挖深大，开口较大，土方量多，需直接穿过多处果园，不仅征地费用大，而且将当地群众现有耕地一分为二，不利群众耕种。线路1虽然渠线相比较长，但挖方量小，果园占地小，征地费用相对较小，又不破坏群众现有耕作田块，施工阻力小。线路1距塬边较远，从长远来说有利于渠道安全运行，且在渠线东侧有一条生产路便于施工，所以设计采用线路1作为改线方案。另外，为彻底解决土渠渗漏危及塬边渠道安全问题，除对塌方段进行改线外，还对塌方段上下游现有土渠进行衬砌改造1332m。

3.3 暗涵设计比选

本着因地制宜、缩短工期的原则，本次设计暗涵采用钢筋砼箱涵和浆砌石盖板涵方案进行了比较。

3.3.1 钢筋砼箱涵方案

箱涵断面采用矩形断面，底宽1.5m，净高1.7m，底板及侧墙厚度0.25m，涵顶最大覆土厚度4m，涵底设计比降1/2000。箱涵采用C25砼，抗渗等级W6，抗冻等级F100。涵底设计C10砼垫层，宽度2.3m，厚度0.1m。

3.3.2 浆砌石盖板涵方案

浆砌石盖板涵采用矩形断面，侧墙采用M7.5浆砌石重力式挡墙设计，墙高1.4m。底板为M7.5浆砌石底板，厚度0.5m。涵底设3∶7灰土垫层，厚度0.3m，宽度4.83m。涵顶最大覆土厚度4m，涵底设计比降1/2000。涵洞内侧采用M10水泥砂浆抹面。盖板采用预制C25钢筋砼，厚度0.22m。

经比较，M7.5浆砌石盖板涵土方开挖断面大，土方开挖和回填工程量大，施工中材料存在运输不便及二次倒运，砼盖板预制安砌施工工期长，施工难度增大。钢筋砼箱涵开挖断面相对较小，土方量小，砼浇注可采用商品砼，泵车直接入仓浇注，工期短，施工方便。通过对两个方案预算建安工程费进行对比发现，钢筋砼箱涵造价3271.25元/米，浆砌石盖板涵造价3401.8元/米，所以暗涵断面推荐采用钢筋砼箱涵设计。

4 渠道衬砌设计

4.1 渠道纵断面设计

根据改线后渠道布局，上游改造起点以原衬砌渠道末端（桩号2+568）底板高程控制，下游以渠道完好建筑物底坎高程作为控制点，在改造末端（归化4+653）与原渠底自然衔接。设计渠道比降也考虑了改造渠段斗渠高程的影响，同时为保证改线段渠道水流通畅，通过原渠道跌水的调节作用，计算确定桩号2+568～归化3+300段比降为1/2500，规划3+300～4+463段比降1/1800，归化4+463～归化4+653段比降1/1300，渠底比降满足斗门引水要求。

4.2 渠道横断面设计

本次改线渠长753m，同时对改线渠段上下游1332m原渠道进行衬砌改造。从现场地形来看，本次改造的渠道属深挖方断面，开挖深度2.5m～6.5m不等。若全部采用明渠断面，其中753m改线部分渠岸开挖边坡按1∶0.75设计，渠道开口最大处宽度达到12.7m，经计算需永久占地面积12亩，征地费用过大，浪费土地资源，且深挖方渠道分割现状田块，不利群众耕种。为减小占地费用，便于运行管理，本次改造设计将改线渠段和改造渠段统筹规划，按照渠道开挖深度大小分别进行结构布局。规划由桩号2+568～归化3+300段采用弧底梯形断面，该段长353m，从归化3+300桩号处（深挖方段）开始至归化4+363段1063m采用暗涵断面，工程施工完成后，暗涵上部回填至原状地面高程；归化4+363～归化4+653（原桩号4+440）段290m断面形式采用弧底梯形断面。即2.085km改造渠道两头1022m渠道为弧底梯形断面，便于和上下游渠道衔接，中间1063m渠道为暗涵断面，适合于深挖方渠段，便于造田复耕。暗涵顶填土整平土地后可进行复耕，该方案可节约永久占地面积7.3亩，也不破坏群众现有的耕作田块，方便群众开展农业生产。

4.3 横断面尺寸拟定

753 m改线渠段上下游原渠道为梯形断面，底宽1.0m，内边坡1∶1，按照少挖少填，降低造价的原则，水流条件相对较好的弧底梯形断面比较适合。改线渠段明渠部分沿用弧底梯形断面。根据原渠断面和渠道流量初拟弧底梯形断面的弧底半径1.1m，弧心角90°，内边坡1∶1，渠深 1.55m，设计比降为 1/2500、1/1800和1/1300。

5 结语

通过对滑塌病险渠段的改造，可以恢复渠道过水能力，提高灌溉水的利用率和水的生产率，改善和适度扩大有效灌溉面积，促进农业增产、农民增收，实现水资源的高效持续利用。宝鸡峡总干五支渠滑塌改线工程设计，结合实际多方优化方案，节约投资，提升效能，为工程建设提供了良好依据，应尽快立项实施，早日造福一方民众。陕西水利