平遥汾河灌区末级渠系配套工程变更设计

张晓波

（太原理工大学，山西 太原 030024）

1 工程概况

平遥县位于太原盆地中部东南侧，隶属晋中市，全县面积1 260 km2，2013年全县农民人均纯收入8 718元。平遥县汾河灌区片项目地处冲积平原区，属温带大陆性季风半干旱气候，全年平均气温10.3℃，无霜期136～174 d，多年平均降雨量462 mm，年蒸发量1 893 mm，年主导风向西北风，平均风速2.8 m/s，最大冻土层深度0.69 m，有雨、雪、风、雹、旱等自然灾害现象发生。

平遥县2014年汾河灌区渠系配套项目实施区域主要位于县城西北部，涉及5个乡镇8个行政村，包括四个片区。一是香乐乡北薛靳、青落、陶屯、云家庄村4村；二是宁固镇净化、魏乐2村；三是古陶镇新庄村；四是洪善镇新营村。

香乐片区4个行政村，国土面积1 457.13 hm2，耕地1 026.73 hm2，受益人口5 134人；宁固片区2个行政村，国土面积1 080.6 hm2，耕地726.4 hm2，人均年收入5 115元，项目区受益人口5 256人；古陶镇新庄片区国土面积146 hm2，耕地107.27 hm2，全村有人口1 015人，人均收入6 800元。洪善镇新营村片区国土面积276.07 hm2，耕地212.53 hm2，全村有人口912人，人均收入6 301元。

2 工程内容与变更

项目区存在的问题主要有：现状渠道未衬砌，部分渠道存在渠堤被淘毁，甚至出现摊平的现象；田面工程差距很大；现状仍是大水漫灌，灌溉水利用率低。

2.1 工程内容

项目区主要建设工程内容：香乐和宁固片对输水渠道采用混凝土梯形防渗；新庄片区新建提水泵站1处，并采用管道输水；新营更新机井1眼，采用高效节水的滴管灌溉。主要工程包括：新建输水防渗渠42 210 m，铺设PVC塑料输水管道4 330 m，更新配套水泵3台，渠系建筑物848处。新增节水灌溉面积466.67 hm2。

项目区北薛靳、青落、陶屯、云家庄、净化、魏乐6村为汾河三坝灌区受益区，新庄村从尹回灌区供水，新营村采用地下水，均可满足灌溉用水要求。

2.2 变更内容

平遥县汾河灌区片末级渠系配套工程青落村农渠混凝土防渗工程，原设计为底宽70 cm、高70 cm的梯形防渗渠6条（1-1农～1-6农），共计4 834 m。因占地等矛盾久调不决，致使青落村此6条农渠防渗工程无法实施，并且在项目村内其他区域也无法调整实施，项目村委同意将该部分渠道防渗任务调整到其他项目村实施。

魏乐村：斗渠长度由2 170 m变为2 605 m，比原设计增加435 m，1-1农渠长度由850 m变为1 300 m，1-2农渠长度由820 m变为700 m，1-3农渠长度由930 m变为1 700 m，1-4农渠长度由980 m变为2 410 m，1-5农渠长度由990 m变为1 200 m，变更后农渠总长比原设计增加2 740 m。

净化村：斗渠长度由3 737 m变为4 782 m，比原设计增加1 045 m，农渠长度由2 558 m变为2 650 m，1-1农渠长度970 m，1-2农渠长度730 m，1-3农渠长度950 m，变更后农渠总长比原设计增加92 m。

3 工程设计

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2000）规定，末级渠系工程为小型工程，永久性建筑物中主要建筑物为4级，次要建筑物为5级，临时性水工建筑物为5级。

根据工程实际情况，渠道衬砌分为斗渠和农渠二级渠系。斗渠和农渠按照其目前的控制灌溉面积进行修整并衬砌。农渠采用轮灌方式，分2～4个轮灌组，农渠轮灌的设计流量为0.000 6～0.002 m3/s，纵坡为1/4 000～1/5 500。

3.1 渠道防渗设计

3.1.1 水力计算

渠道断面水力计算，均按明渠均匀流公式：

式中：Q——渠道设计流量，m3/s；

A——渠道过水断面面积，m2；

i——渠道比降；

R——水力半径（m），R=A/X；

X——湿周（m）；

C——谢才系数；

n——混凝土衬砌渠道糙率，取0.015。

3.1.2 渠道超高确定

渠道堤顶超高采用公式：

式中：Fb——渠道岸顶超高；

hb——渠道通过设计流量时的水深。

3.1.3 断面设计

设计断面均为梯形，采用C20 F50 W4混凝土衬砌，衬砌厚度6～8 cm。每隔8～10 m设一道横缝。渠道衬砌断面在水力计算的基础上，结合当地没有取土场地和群众接受度的实际情况，进行了经济比较后确定，结果见表1。

表1 渠道断面尺寸要素表

3.2 主要工程量

魏乐工程量，混凝土渠道防渗9 802 m，土方开挖11 689 m3，土方回填31 934 m3，混凝土2 181 m3，模板21 418 m3。

净化工程量，混凝土渠道防渗7 410 m，土方开挖9 277 m3，土方回填14 814 m3，混凝土2 024 m3，模板18 026 m3。

3.3 工程投资

3.3.1 编制原则和依据

《山西省水利水电工程设计概（估）算编制规定》（晋水规计［2003］716号）、《水利建筑工程预算定额》（2002）、《水利工程施工机械台时费定额》（2002）、《水利工程概算补充定额》（2005）、《晋中市工程建设标准定额信息》（2015年2期），实地调查的材料价格及其它相关资料。

3.3.2 工程投资概算

表2 设计变更后主要工程项目投资概算表

原设计魏乐、净化两村斗渠农渠投资总额为4 012 023.7元，与原设计对比，设计变更后投资增加30.29万元。

因招标结余资金有49.06万元，故设计变更后增加的投资30.29万元由结余资金解决。

4 施工组织设计

渠道混凝土衬砌，有防渗漏、抗震、耐久等优点。工程施工顺序：渠道放样、土方回填、渠坡修整、土槽开挖及混凝土浇筑拆模等。施工用水可从附近村庄接取，施工用电可从农电网上接用，项目区交通道路发达，可满足施工要求。施工材料用的水泥、石子、砂子等材料可在平遥县城购买。

4.1 渠道放样

土方工程施工前，应进行渠道施工放样。采用经纬仪测出中心控制线和高程控制点，最后放出渠道坡脚线和渠口线。

4.2 土方回填夯实

土方回填主要为渠道两侧新建土堤的施工。

在填筑渠道两侧土堤时，要清除填筑范围内的草皮、树根等杂物，并刨松基土表面，适当洒水湿润；填筑时要摊铺选定的土料，并分层夯实。本次设计采用机械夯实，每层铺土厚度不应大于20 cm。夯实后取土样进行密实度试验，确保密实度达到设计要求。土料含水率应按最优含水量控制，并符合设计规范。

4.3 渠坡修整

为避免施工过程中人为因素和自然因素造成的扬尘污染或渠道冲刷，应提前1～2 d进行渠道削坡。削坡时要保证坡面平整度，为下一步混凝土砌筑创造良好的条件。

4.4 土槽开挖整修

在渠槽填筑到设计高程时，应按设计定好渠线中心桩，测量好高程，确定两侧开挖线。施工时，应先粗略开挖至接近渠底，再将中心桩移至渠底，重新测量高程后挖完剩下的土方，然后每隔5～10 m挖出标准断面，并在两个标准断面间拉紧横线，按横线从上至下边挖边刷坡，结合断面样板逐段检查、反复修整，达到设计要求。

4.5 混凝土浇筑

混凝土浇筑次序：先边坡，后底部，再压沿。

渠道混凝土衬砌施工，采用伸缩缝分块的方式进行，渠底与渠坡可采用跳仓浇筑的方式进行施工，施工单位在施工过程中，可根据实际情况优化施工浇筑次序。

在进行平仓振捣时，应当将仓内的粗骨料散布至砂浆较多区域。位于斜面的混凝土务必由低向高进行浇筑。平仓后应当根据相关操作规范及时进行振捣，保证混凝土振捣均匀。进行渠道底部的浇筑操作时，应当保证仓面铺料满足施工要求后再进行振捣。

如混凝土表面出现蜂窝、凹陷或其它损坏的混凝土缺陷时，必须用钢丝刷或加压水冲刷，清除缺陷部分或凿除薄弱的混凝土，用水冲洗干净，采用比原混凝土强度高一级的砂浆或干硬细石混凝土填补缺陷处，并予以抹平，修正部位加强养护，确保修补材料牢固粘结，色泽一致，无明显痕迹。

4.6 拆模及养护

混凝土衬砌初凝后可拆模，拆模时应先以坚硬物敲击背面，待模板松动后再考虑进行拆膜。拆模完工后的6～18 h内，应及时养护，养护期宜为14～28 d。

5 结论

本次变更设计可有效增加魏乐、净化两村节水灌溉面积，在促进当地节水增收及提高水资源利用率方面迈上了一个新的台阶。