悦来灌区渠道防渗衬砌形式比选
2017-09-15程本军王丽原
程本军,王丽原
(1.佳木斯水文局,黑龙江 佳木斯 154002;2.佳木斯市水利勘测设计研究院,黑龙江 佳木斯 154002)
悦来灌区渠道防渗衬砌形式比选
程本军1,王丽原2
(1.佳木斯水文局,黑龙江 佳木斯 154002;2.佳木斯市水利勘测设计研究院,黑龙江 佳木斯 154002)
渠道防渗工程是实行节水灌溉和提高渠系水利用系数的重要措施。结合悦来灌区工程地质条件及前几期节水改造的经验,和现代新技术、新材料,对渠道分别采取防渗衬砌,通过方案比较,从而选择更优断面。
低压管道;钢筋混凝土矩形槽;混凝土板防渗衬砌;方案比选
0 前 言
由于渠道防渗有提高灌溉水利用率,保证渠道的输水安全等优点,因此近年黑龙江省灌区的节水改造和配套工程多采用渠道防渗措施。悦来灌区为黑龙江省已建的重点建设大型灌区之一。丰收南支渠布设在丰收沟地区岗地边缘,渠道呈南北走向,线路大致顺直,通过水利计算确定其工程规模,结合地面高程可知支渠大部分为半填半挖断面,为减少渠道工程量和工程占地,根据悦来灌区工程地质条件及前几期节水改造的经验,渠道均为梯形断面,采取混凝土板下铺粗砂和复合土工膜的防渗衬砌措施,本次设计结合以往经验和现代新技术、新材料,对渠道分别采取低压管道、钢筋混凝土矩形槽和传统的梯形断面混凝土板防渗衬砌3种形式,进行方案比较,可通过方案比较确定支渠横断面形式,从而选择更优断面。
1 方案一:梯形断面混凝土板形式
渠道长8.8km,为梯形断面,按明渠均匀流公式计算,依据地形条件,采取半填半挖形式,比降为1/10000,渠底和坡面采取混凝土板衬砌,糙率为0.017,渠道分为3段:
3+200-9+400段,设计流量为4.03m3/s,渠底宽3.5m,边坡为1∶1.5,设计水深为1.34m;
9+400-11+400段,设计流量为2.74 m3/s,渠底宽3.0m,边坡为1∶1.5,设计水深为1.17m;
11+400-12+000段,设计流量为1.06 m3/s,渠底宽1.5m,边坡为1∶1.5,设计水深为0.92m。
在修坡整形后的渠床表面铺设防渗膜一层,防渗膜上再铺设10cm厚粗砂保护层和预制混凝土板。预制混凝土板尺寸为50cm×50cm,厚度为8cm,防渗膜采用两布一膜。渠道防渗顶高程为加大水位加一定的安全超高,安全加高都为0.2m。为保证坡面的整体稳定性,防止雨水冲刷及人为破坏,防渗体顶部设置混凝土封顶,封顶为垂直坡面竖埋一块混凝土板。
2 方案二:钢筋混凝土矩形槽形式
渠道长8.8km,为矩形断面,按明渠均匀流公式计算,依据地形条件,比降为1/10000,采取矩形槽钢筋混凝土结构,糙率为0.017,渠道分为3段:
3+200-9+400段,设计流量为4.03m3/s,渠底宽3.5m,设计水深为2.04m;
9+400-11+400段,设计流量为2.74 m3/s,渠底宽3.0m,设计水深为1.78m;
11+400-12+000段,设计流量为1.06 m3/s,渠底宽2m,设计水深为1.31m。
钢筋混凝土矩形槽断面尺寸(宽×高)分别为3.5m×2.70m、3.0m×2.60m、2.0m×1.80m,槽底板厚度为0.6m,下设素混凝土垫层,再下铺0.5m水撼砂。侧墙厚度上为0.4m,下0.6m。矩形槽每节长10m,纵向设置伸缩缝,缝间设止水。进、出口设一字墙与梯形渠道断面衔接。为满足抗冻要求,混凝土强度等级采用C25,抗冻等级F200。
图1混凝土板形式横断面图
图2 矩形槽形式横断面图
3 方案三:低压管道形式
渠道长8.8km,经计算,为满足渠道长距离输水要求,在支渠首端(桩号3+200处)需建加压站1座,设计流量为4.03m3/s,设计扬程为12.9m,装机为1065kw。依据地形条件,采取地埋管道形式,管道埋深为1.5-1.8m,分为3段:
3+200-9+400段,设计流量为4.03m3/s,布置有直径为1.2m的管道3根;
9+400-11+400段,设计流量为2.74 m3/s,布置有直径为1.2m的管道2根;
11+400-12+000段,设计流量为1.06 m3/s,布置有直径为1.2m的管道1根。
均采用聚乙烯PE管,管道厚度为6mm,并根据工程设计需要,设置有排气阀、逆止阀等相应配件。
图3 管道形式横断面图
4 方案比较表
具体的技术经济比较见表1。
表1 丰收南支渠横断面形式技术经济比较表
由上表可看出,方案三虽然工程土方量和占地量最少,但由于布设管道长,管道投资较大,且需要设置二级加压站,故方案三整体投资较大;方案二介于方案一和方案三两者之间,占地量较少,但挖方量和钢筋混凝土量较大,导致工程投资较大;方案一(渠道为梯形断面,混凝土板形式)最为经济。它不仅具有防渗效果好、施工方便、易于维修养护、适应土壤冻胀能力强等优点,而且上部预制混凝土板衬砌还可以减小渠道糙率,增加渠道输水能力,保护渠道不受冲淤破坏,延长渠道使用寿命等特点。因此本次采用此种横断面形式,梯形断面,混凝土板衬砌。
[1]张明帅.渠道混凝土裂缝预防及处理[J].农业科技与信息,2009(22):33.
[2]韩苏建,陈涛,孙刚峰,等.关于灌区渠道衬砌结构形式现状综述[J].防渗技术,2002(02):5-8.
1007-7596(2017)08-0115-03
2017-07-22
程本军(1985-),男,陕西紫阳人,工程师,从事水质分析、评价工作;王丽原(1982-),女,黑龙江佳木斯人,高级工程师,从事水利设计工作。
S277;TV543
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