夹河子水库上游分洪工程——大泉沟引洪渠设计

摘要：夹河子水库上游分洪工程大泉沟引洪渠地处泉水溢出带，地下水丰富，局部段有较厚淤泥质土以及腐殖质土，工程地质条件属地下水位较高的地区，在北方严寒地区具有典型性。本工程采用混凝土网格干砌石的设计解决了这一问题，在此介绍在这种典型地质条件下，渠道设计经验和施工方法措施，以供交流。

关键词：泉水溢出带 混凝土网格干砌石 施工排水 软基处理

1工程概况

　　夹河子水库是玛河中游的唯一一座拦河水库，座落在石河子市区东北方向约25km处，地理坐标东经86°07′30″，北纬40°17′30″。由于水库的防洪标准达不到设计要求而被列为病险水库，大坝安全类别被评定为三类坝。

　　扩建水库上游分洪工程—大泉沟引洪渠是夹河子水库除险加固中重要的一项工程措施。引洪渠从引洪闸处引水，洪水期分别向大泉沟水库、蘑菇湖水库分洪，引洪闸到大泉沟水库分水闸6.8km、到蘑菇湖水库17.2km，现状渠道为土渠，梯形断面，设计流量为25m³/s。该渠位于泉水溢出带，渠道常年有泉水溢出，沿途有众多的纳水口，渠道两边均为国家基本农田及居民点。

2大泉沟引洪渠工程地质条件

　　引洪渠基本上属挖方渠道，坡降1.51~2.27‰。两侧植被发育：①层杂填土，局部存在透境体，厚度0.5~1.2m，工程地质性质较差；②层低液限粘土，0.8~2.9m，分布不连续，硬塑~软可塑，微透水；③层含细粒土砂，厚度0.5~1.4m，以透境体的形式存在，潮湿~饱水，松散~稍密，局部易垮孔，中等透水；④层腐植质，可见厚度0.5~1.9m，未揭穿，有机质含量较高；⑤层淤泥质粘土，可软~软塑，可见厚度0.4~2.0m，未揭穿，在该段的起始和终止端出现。该段地下水位埋深1.7~3.6m。工程地质条件较差。

3设计方案比选

3.1  设计方案比选

　　为充分利用现有工程，降低工程造价，大泉沟引洪渠在渠线选择上仍按老渠线布置，对现状进行改造扩建，扩大过流能力，达到分洪目的。通过调洪演算及结合工程现状，确定大泉沟引洪渠设计流量为q_设=50 m³/s、q_加=60 m³/s。

　　由于大泉沟引洪渠沿线处于泉水溢出带，地下水位较高，为地下水补充渠水，不存在渠水渗漏的问题，渠基土质为冻胀性土。因此，大泉沟引洪渠的改造扩建在设计上应主要解决两个问题：一是防冲问题；二是防冻问题。由于渠道两侧均为基本农田保护区，如果采用土渠断面，有些地段将占用大量的基本农田、房屋、渠道和道路。经统计采用土渠方案需占用基本农田145.0亩、林带3.2亩（伐树2070棵）、 房屋6502，且需增加数处跌水以使渠道降低流速。为减少土方开挖，少占基本农田、房屋和道路，充分利用当地材料，提高渠道的抗冲能力和过流能力，在渠道的衬砌结构型式上主要解决抗冲、排水和防冻胀等问题。因此，设计上主要采用混凝土网格干砌卵石衬砌方案来解决上述问题，该方案基本不占渠两侧耕地，对渠两侧原有设施基本没有影响。

3.2  工程设计

　　大泉沟引洪渠设计流量为50 m³/s，加大流量为60 m³/s。由于该渠段处于泉水溢出带，地下水位较高，地下水补给渠道，衬砌上采取以防冲为主，因此，采用混凝土网格加干砌卵石衬砌。设计断面为梯弧形断面，圆弧半径400cm，弧中心角33.69°，渠道平底宽8m，边坡1:1.5。断面结构从上往下依次为25cm 厚的干砌卵石、10cm厚的砂砾石垫层、无纺布（400g/m²），为防止细颗粒土堵塞无纺布，在无纺布下铺25cm 的砂砾石垫层。渠道纵坡1/917~1/365，水深1.98~2.56m，流速1.66~2.29m/s。

　　混凝土网格在渠底横向每4m设1道，纵向方向在渠底中间、弧底、弧顶分别设有5道格栅，渠边坡网格设计成棱形状，有利于干砌卵石的稳定及水流的顺畅。混凝土网格标号c20、f200，宽度30cm，厚度为35cm。网格在渠底中间分成“十”字缝，圆弧段及靠近边坡的渠底分成“丁” 字缝，嵌缝材料选用1cm厚的高压闭孔塑料板。具体设计详见下图。

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