桑干河灌区节水改造工程渠底防渗设计简述

2017-04-07李卫卫

山西水利 2017年4期

关键词：桑干河渠底朔州市

李卫卫

（朔州市恢河水利管理处，山西朔州 036000）

桑干河灌区节水改造工程渠底防渗设计简述

李卫卫

（朔州市恢河水利管理处，山西朔州 036000）

河卵石渗水带排水法处理渠道软基是在渠基土方开挖的同时，沿中线在基面以下开挖沟槽，回填河卵石形成渗水带达到排水目的，从而改善地基承载能力，减少地基土后沉降的一种地基加固方法。根据桑干河灌区实际情况进行工程设计，也供类似工程参考。

砾石排水体；软基；渠道防渗；桑干河

1 工程概况

朔州市桑干河灌区位于山西省大同盆地的西南部山阴和应县境内，西起山阴县河曲堡村，东至应县城下庄，北以桑干河为界，南邻盆地南部下湿地。控制总土地面积4.11万hm2，设计灌溉面积2.4万hm2，是山西省大型自流灌区之一，灌区水源为桑干河干流上的东榆林水库，其入库径流为桑干河地表径流和山西省著名的岩溶泉——神头泉下泄水。

1.1 自然概况

桑干河属海河流域永定河水系，发源于宁武县管岑山天池，始称为恢河，流经宁武、阳房口，至朔城区太平窑水库接纳七里河，于朔城区马邑下游1 km处的清河寺附近纳源子河汇入后称为桑干河，该河由西南向西北流经整个大同盆地，于大同县固定桥进入册田水库库区，最后经阳高县尉家小堡出山西省进入河北省。朔州市境内河道全长124 km，流域面积7 588 km2；灌区枢纽上游有桑干河三条大的支流恢河、七里河和源子河汇入，灌区内有黄水河汇入。

1.2 气象条件

桑干河灌区系北温带较干燥的大陆性气候，干旱、寒冷、多风，温差大。年平均气温为7～9℃，极端最低气温为-36℃，作物生长期平均气温约17℃左右。无霜期约120～130天，早霜始于9月下旬至10月上旬，晚霜期始于寒露前后。封冻期从11月中旬开始，次年4月下旬至5月初冻层消失。3月下旬至4月中旬为解冻返浆期。冰冻期约150天，最大冻土深度为1.57 m。

1.3 工程地质

桑干河灌区地表为第四系全新统洪冲积物，岩性主要为低液限粉（粘）土夹砂层，存在渠道渗漏问题，建议对渠道进行防渗处理。全新统洪冲积物之下为下更新统泥河湾组高、低液限粘土层，渗透性差，可作为相对隔水层，但地下水位较高，故有大片土地严重的土壤盐渍化，以至低洼处成沼泽。

2 实施节水改造的必要性

桑干河灌区地处朔州腹地，是朔州市主要粮食生产和畜牧业基地之一，灌区在当地农业生产中发挥了不可替代的重要作用。灌区运行50多年，渠系及配套建筑物超期“服役”，严重老化，淤积、水毁、冬涨、人为破坏致许多建筑物和防渗工程不能正常运行，甚至出现阻水现象，严重影响了灌区工程的输水能力，有限的水资源白白浪费在输水渠道上。为提高和巩固灌区灌溉效益，灌区续建配套和节水改造工作十分必要，尤为紧迫。

3 工程设计

工程计划对桑干河灌区总干渠18+729～26+928段渠道防渗，长8.199 km；更新改造总干渠20+240、25+ 800，2座南山客水穿干渠排洪涵洞。防渗渠采用梯形断面，防渗材料采用施工简便、防渗效果好、造价较低的土工膜（一布一膜200 g/0.2 mm），防渗保护层采用重力墩墙式浆砌石挡土墙，底板为回填土夯实底部铺设防渗土工膜，考虑到灌区现状已防渗渠道采用回填土夯实底板易长杂草的问题，设计在回填土夯实层上铺设0.3 m厚浆砌石。重力墩墙式浆砌石形式具有就地取材，耐磨能力强、施工简单、抗冻涨性能较好、适宜在寒冷地区使用的优点。

4 渠底防渗优化方案

桑干河总干渠续建配套与节水改造工程施工任务大，工期短，还必须保证每年6月20日—8月10日的夏浇顺利进行。进场开挖时渠床土质含水量较大，近于饱和，两侧渠堤渗流水进入基槽，无法保证干地施工，急需排水。

经常性排水有明沟排水和人工降低地下水位。

4.1 明沟拌水

明沟排水是通过排水沟将渗流水汇聚于集水井，再用水泵排出。适宜于地基为岩基或粒径较粗、渗透系数较大的砂卵石覆盖面。总干渠岩性为低液限粉（粘）土夹砂层，此方法基本实用，但在渠道内开挖排水沟会造成施工干扰，影响渠底防渗土工膜铺设工作的整体正常进行，所以明沟排水方案不可行。

4.2 人工降低地下水位

人工降低地下水位的方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井泵井点等，不论采取哪种方法都需沿渠线钻设一些井管，将地下水汇集于井中抽出，一方面施工成本会大幅增加，另一方面钻设一些井管和排水设备会造成施工干扰，影响渠底防渗土工膜铺设工作的正常进行，工程将不能按期完成，所以人工降低地下水位的方案也不可行。

4.3 总干渠软基处理

针对问题，桑干河续建配套与节水改造工程建设项目部组织设计、监理、承包商等参建单位一致同意邀请专家确定总干渠软基处理方案。

2015年4月29日建设项目部邀请了5名专家及市水务局有关领导，会同工程各参建单位到实地查看并认真分析讨论，形成了总干渠软基处理方案：

在进行渠道基础开挖的同时，沿总干渠中线在设计开挖线以下开挖一条宽1.5 m，深1.0 m的沟槽，随即用河卵石回填并压实，形成渗水带将渗流水排至下游，从而达到降低两侧渠基地下水位，改善地基承载能力的目的。河卵石渗水带具有就地取材、成本低、排水效果好、便于与主体工程同时施工的优点。