【正文】 條件干渠兩側(cè)埋有多處分水涵管，涵管埋深1～2m，涵管由預(yù)制混凝土管構(gòu)成，長(zhǎng)3～5m。涵管管座大部分位于人工填土中，部分位于上更新統(tǒng)老粘土中。人工填土管座，填土較松散，碾壓欠密實(shí)，大部分位于膨脹土影響深度以內(nèi)，遇水膨脹，管座略有抬升，失水開裂，給涵管施加不均勻拉應(yīng)力，因此涵管最好是整體性的，以免混凝土管拉裂變形。上更新統(tǒng)老粘土管座，地基承載力較高，地基不存在壓縮變形問題，但部分管座位于膨脹土影響深度以內(nèi)，地基土體在膨脹力作用下，產(chǎn)生不均勻變形，將會(huì)給涵管附加各種方向的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，造成涵管開裂。因此，在涵管底部最好覆蓋一層柔性體墊層，如薄層砂性土或非膨脹性填土。 沿線渡槽工程地質(zhì)條件本次工程渡槽重建分別位于0+790、7+840處，渡槽規(guī)模不大、長(zhǎng)度有限。渡槽基礎(chǔ)同樣坐落于上更新統(tǒng)老粘土之上，基礎(chǔ)承載力較高，基礎(chǔ)底面基本接近地下水變動(dòng)帶，基礎(chǔ)穩(wěn)定性較好。但基礎(chǔ)土體具一定弱膨脹性，基礎(chǔ)最好避開崗地斜坡地帶，基礎(chǔ)澆注前盡量清除浮土、墊薄層砂層，以適應(yīng)地基微小變形。 場(chǎng)區(qū)主要工程地質(zhì)問題及處理措施工程場(chǎng)區(qū)位于弱膨脹土地區(qū)的丘陵?duì)顛彽兀鄥^(qū)大部分渠系位于崗地斜坡處，渠系開挖又形成眾多人工開挖斜坡，渠系運(yùn)行多年，較高自然斜坡及人工開挖斜坡普遍滑移失穩(wěn)，嚴(yán)重地破壞了渠系的完整性和灌渠的正常運(yùn)行。灌區(qū)部分渠系渠基為填方式及半挖半填式，臺(tái)渠地基的穩(wěn)定性直接影響到臺(tái)渠的基礎(chǔ)及渠坡的穩(wěn)定性及抗?jié)B性。所有渠系渠坡均由土坡構(gòu)成，土體風(fēng)化卸荷，又加上土體弱膨脹性，渠坡抗沖性較差，常造成渠坡土體脫落、渠底淤積，阻礙渠水流量及流速。深開挖方渠基及所有附屬水工建筑物基礎(chǔ)均位于地下水位季節(jié)變動(dòng)帶以下或附近，土體強(qiáng)度及承載性較高，建筑物基礎(chǔ)地基穩(wěn)定性良好。所以本工程的主要工程地質(zhì)問題有土質(zhì)邊坡穩(wěn)定問題、渠堤自身穩(wěn)定及邊坡穩(wěn)定問題以及土體邊坡抗沖穩(wěn)定問題。 斜坡地段土質(zhì)邊坡不穩(wěn)從斜坡的成因來看，可將斜坡分為人工開挖斜坡和自然形成斜坡。人工開挖斜坡多位于高崗地區(qū)人工開挖渠溝岸坡，自然形成斜坡多位于崗谷斜坡地段。①人工開挖斜坡不穩(wěn)此類邊坡坡高一般在3～5m范圍內(nèi)，坡長(zhǎng)30～50m，有時(shí)地表覆1～2m厚人工填土，地表坡度在1:～。構(gòu)成邊坡的土體均為上更新統(tǒng)中等弱膨脹性黃色粘土。早期人工開挖邊坡一般在1:，當(dāng)人工開挖邊坡形成以后，土體首先向邊坡臨空側(cè)卸荷回彈，造成土體朝岸坡方向松弛。另一方面，位于邊坡處的土體均位于地下水位變動(dòng)帶以上，是土體飽水、失水最頻繁的部位，弱膨脹土體的膨脹、收縮效應(yīng)，使邊坡土體形成眾多垂直狀裂隙及裂縫。土體垂直狀裂隙及裂縫的形成，又為地下水飽水、失水提供更多變動(dòng)空間，土體的碎裂加劇，最終造成邊坡土體完全崩解，碎裂呈土塊、碎屑。邊坡土體結(jié)構(gòu)一旦破壞，其崩解堆積物的抗剪強(qiáng)度極劇下降，特別是在堆積體飽水時(shí)，此時(shí)的堆積土體抗剪強(qiáng)度基本接近粘土飽水時(shí)的殘余強(qiáng)度，凝聚力一般在15～20KPa之間，內(nèi)摩擦角一般在12～15176。之間。在邊坡下部堆積的松散土體自穩(wěn)性相當(dāng)查，特別是在飽水的情況下，其最終的自然穩(wěn)定邊坡一般在1:45之間。松散堆積體的下沉、滑移是以蠕變的方式發(fā)生的，一旦堆積體形成，渠坡變形就已發(fā)生，給渠坡邊墻的主動(dòng)土壓力將逐步加大，而且隨著堆積體蠕滑變形加大，渠坡垮坡、渠底淤積相伴而生。土體崩解變形的過程是邊坡土體垂向裂隙形成――裂隙狀邊坡土體崩解、形成帶狀堆積體――堆積體下沉、蠕滑――土質(zhì)邊坡變緩、渠坡失穩(wěn)、渠底淤積。邊坡土體崩解程度自上而下逐漸減緩，崩解堆積層下限一般在坡腳，堆積層厚度1～2m，崩解堆積體在大氣降雨時(shí)沿崩解層底面向渠溝方向蠕動(dòng)、蠕滑，形成滑坡，造成邊坡失穩(wěn)，淤塞渠溝，擠倒擋土墻。有時(shí)邊坡后側(cè)地表還堆積一定厚度填土，地表填土結(jié)構(gòu)松散，稍經(jīng)碾壓，欠密實(shí)。大氣降雨，填土極易飽水，多呈軟塑狀，其抗剪強(qiáng)度相當(dāng)于淤泥質(zhì)土抗剪強(qiáng)度，凝聚力10～20KPa，內(nèi)摩擦角10～12176。，自然穩(wěn)定性極差，常沿下部老土界面或填土內(nèi)部滑面滑移至溝底。另一方面，又相當(dāng)于給邊坡土體加載，加劇了土體邊坡的變形失穩(wěn)。②自然斜坡不穩(wěn)場(chǎng)區(qū)地形平緩，地面坡度在0～10176。左右，地表常為農(nóng)田、植被覆蓋，地面斜坡穩(wěn)定。僅在崗谷斜坡地段，地面坡度20～30176。左右，分布一些片狀下沉滑移體。此類邊坡在整個(gè)斜坡不穩(wěn)體中僅占10%左右。此類邊坡土體由上更新統(tǒng)中等膨脹性粘土構(gòu)成，形成不穩(wěn)定土體的斜坡前緣常有凸起地形或水工建筑物，造成地表水流緩慢，地表水下滲量增大。此類邊坡失穩(wěn)形勢(shì)以下沉滑移型為主，滑坡后緣呈陡坎狀，～，滑坡體地表平坦，稍傾向河溝，前緩微鼓脹。上更新統(tǒng)老粘土中發(fā)育多組節(jié)理裂隙，裂隙常夾薄層松散狀粘土，一旦土體飽水，節(jié)理裂隙面抗剪強(qiáng)度極劇下降，凝聚力僅在15～20KPa左右，內(nèi)摩擦角僅有10～12176。左右。地下水在排泄時(shí)受阻，下滲量增大，土體裂隙在自重作用下逐漸發(fā)展貫通，一旦土體形成較連續(xù)、傾向溝谷的軟弱結(jié)構(gòu)面（節(jié)理面），邊坡將沿節(jié)理面滑移、下沉，形成不穩(wěn)定邊坡體。此類滑坡最易在臺(tái)渠內(nèi)側(cè)形成。③處理措施對(duì)于人工開挖邊坡，開挖面上最好不堆積填土，一方面填土本身性狀不好，另一方面又給人工開挖邊坡加載，最易形成填方垮坡。人工開挖邊坡或崗地斜坡，坡高又長(zhǎng)，接受大氣降水、失水面積大，又位于膨脹土季節(jié)影響帶中，地表又無植被保護(hù)，此類邊坡失穩(wěn)是不可避免的。但這類失穩(wěn)邊坡又具有淺層性、蠕變性，對(duì)建筑物的破壞力是緩慢的和有限的。人工開挖邊坡及崗地斜坡失穩(wěn)變形整治措施，一是削坡減載，膨脹土自然穩(wěn)定邊坡1:4～1:5，開挖方量巨大，不可??；二是減少坡體臨空面、坡腳設(shè)抗滑體。通過已有工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，箱形拱涵較好地解決了這一問題，拱頂及箱底墊層阻止了兩岸不穩(wěn)定邊坡體進(jìn)一步向前蠕動(dòng)，兩側(cè)箱壁承受一定土壓力，減少并消除了坡腳臨空面，阻礙了邊坡土體的進(jìn)一步失穩(wěn)變形。 臺(tái)渠渠堤邊坡失穩(wěn)臺(tái)渠堤基多由當(dāng)?shù)卣惩撂钪?，?jīng)過一定碾壓，大部分呈中密狀，部分堤身密實(shí)不均一，自然穩(wěn)定邊坡1:～1:。地質(zhì)調(diào)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)四處臺(tái)渠堤坡失處，累計(jì)長(zhǎng)100m。臺(tái)渠堤坡失穩(wěn)原因有二：一是渠堤邊坡處碾壓不密實(shí)，土體自身抗剪強(qiáng)度較低；二是渠堤邊坡處土體結(jié)構(gòu)松散，地下水入滲、排泄條件較順暢，土體的膨脹、收縮效應(yīng)得以發(fā)揮；三是上部臺(tái)渠長(zhǎng)年滲水，飽和、軟化邊坡填土，降低其抗剪強(qiáng)度；邊坡填土在結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度降低到一定程度時(shí)，伴隨上部臺(tái)渠滲水或大氣強(qiáng)降雨，邊坡失穩(wěn)滑移，引起上部臺(tái)渠變形破壞整治此類堤坡，一是要對(duì)臺(tái)渠進(jìn)行全面襯砌，減少滲漏量，二是臺(tái)渠渠底重新碾壓夯實(shí)，堤腳增設(shè)一級(jí)平臺(tái)。 渠坡抗沖穩(wěn)定性差目前東、西干渠及西干一支渠渠坡大部分未進(jìn)行襯砌，渠坡土體長(zhǎng)期遭受水流沖擊，表層土體脫落現(xiàn)象比較普遍。渠坡土體長(zhǎng)期飽水、軟化，又進(jìn)一步加強(qiáng)了土體表層的脫落。渠坡土體的脫落加大了渠水的泥砂含量，引起渠底淤積，渠底的抬高阻礙了渠水流量及流速。所以建議所有的明渠渠底進(jìn)行硬化、渠坡進(jìn)行襯砌支護(hù)，這樣一方面增加了渠坡的抗沖能力，另一方面也阻礙了渠坡土體含水量的變化，減緩了或阻礙了土體膨脹收縮效應(yīng)。 天然建筑材料工程場(chǎng)區(qū)地處**斷陷盆地之中，地表覆蓋厚層上更新統(tǒng)粘性土，工程場(chǎng)區(qū)土料豐富，工程建設(shè)所需土料均可在東、西干渠及西干一支渠沿線選擇，土料儲(chǔ)量豐富，開采條件方便。據(jù)本次工程試驗(yàn)資料，提出土料場(chǎng)土料物理力學(xué)性質(zhì)建議值供設(shè)計(jì)使用：%，，，，凝聚力50kPa，176。，106cm/s，，最優(yōu)含水量22％。工程更新改造及加固處理所需塊石料，經(jīng)金沙馬良及金山雁門口兩地比選，馬良?jí)K石料場(chǎng)白云巖、灰?guī)r含泥量稍高，巖石風(fēng)化較強(qiáng)，爆破后塊徑較小，塊石強(qiáng)度較低，而金山雁門口料場(chǎng)白云巖、灰?guī)r巖石較完整，巖石風(fēng)化輕微，爆破后塊石粒徑較理想，塊石強(qiáng)度較高，故最終選金山雁門口料場(chǎng)為工程石料料場(chǎng)。金山雁門口地區(qū)為中高山區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造部位位于樂鄉(xiāng)關(guān)斷凸的南端，出露地層為寒武系、震旦系，出露巖性多為白云巖、灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖等，巖石強(qiáng)度較高，抗風(fēng)化性能較強(qiáng)，儲(chǔ)量較大，開采條件較好，有現(xiàn)有采石場(chǎng)，可直接購買，到工地平均運(yùn)距80km。工程建設(shè)混凝土用砂，可研階段選在馬良鎮(zhèn)漢江河道或金沙縣城段漢江河道開采或購買，經(jīng)本次詳細(xì)勘察，發(fā)現(xiàn)金沙段江砂含泥量較高，超過混凝土用砂標(biāo)準(zhǔn)，故認(rèn)為金沙漢砂不易做為水工建筑物混凝土用砂。經(jīng)周圍漢江河段砂場(chǎng)比選，認(rèn)為襄樊段漢江河砂顆粒清晰，含泥量極低，砂粒以石英、長(zhǎng)石為主，砂粒強(qiáng)度較高，粒徑適宜，是混凝土配置的理想砂料。襄砂經(jīng)水運(yùn)可直接到達(dá)金沙碼頭，水路運(yùn)輸運(yùn)距200Km，金沙碼頭至藍(lán)壩水庫陸路運(yùn)輸，陸路運(yùn)輸平均運(yùn)距35Km，交通運(yùn)輸條件總體較為方便。工程建設(shè)混凝土用砂石骨料，可通過購進(jìn)塊石料現(xiàn)場(chǎng)制作，制作設(shè)備簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)用電用油方便，一般施工單位均能施工。4工程任務(wù)和規(guī)模 灌區(qū)自然地理及社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況 自然地理 `藍(lán)壩水庫位于金沙縣曾集鎮(zhèn)，隸屬金沙縣水利局管轄，是一座以灌溉為主，兼有防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益的中型水庫。水庫攔截橋河支流王橋河，大壩全長(zhǎng)1076m，承雨面積38km2，總庫容1770萬m3。藍(lán)壩水庫灌區(qū)位于金沙縣中南部，涉及拾橋、五里及曾集三鄉(xiāng)鎮(zhèn)，三鄉(xiāng)鎮(zhèn)共轄102個(gè)行政村951個(gè)村民小組，%。，%。，%；，%。水庫下游15km處有拾橋古鎮(zhèn)、漢宜公路等重要城鎮(zhèn)和交通干線。 社會(huì)經(jīng)濟(jì)藍(lán)壩水庫灌區(qū)涉及拾橋、五里及曾集三鄉(xiāng)鎮(zhèn)。藍(lán)壩水庫灌區(qū)是金沙縣主要的糧食生產(chǎn)地之一。 灌區(qū)水利建設(shè)現(xiàn)狀及存在的問題 水利建設(shè)現(xiàn)狀藍(lán)壩水庫位于金沙縣曾集鎮(zhèn)，隸屬金沙縣水利局管轄，是一座以灌溉為主，兼有防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益的中型水庫。水庫攔截橋河支流王橋河，大壩全長(zhǎng)1076m，承雨面積38km2，總庫容1770萬m3。 存在的主要問題藍(lán)壩水庫灌區(qū)由于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，渠系及建筑物老損嚴(yán)重，加之建筑物配套不完善，水利用率較低，已嚴(yán)重影響灌區(qū)效益發(fā)揮，制約了灌區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。藍(lán)壩水庫灌區(qū)，，在運(yùn)行過程中，實(shí)際最大灌溉面積達(dá)到6萬畝（1977年）。渠道灌溉面積中，，西干渠的結(jié)瓜水庫老山水庫。灌區(qū)運(yùn)行30年來，為灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了很大貢獻(xiàn)。然而，由于灌區(qū)設(shè)施老化，建筑物配套不完整，渠道垮塌、淤積嚴(yán)重，已嚴(yán)重影響灌區(qū)效益發(fā)揮。，大部分面積經(jīng)常受災(zāi)。在近幾年里，受災(zāi)年份就有1991992000及2001年。各年災(zāi)情統(tǒng)計(jì)詳見表4—1。表4—1 藍(lán)壩灌區(qū)近年災(zāi)情統(tǒng)計(jì)表年份1997年1999年2000年2001年災(zāi)情受災(zāi)其中絕收受災(zāi)其中絕收受災(zāi)其中絕收受災(zāi)其中絕收面積（畝）146504457129103503168923731157974162現(xiàn)狀灌區(qū)渠系建筑物多處壞損，需維修的建筑物達(dá)317處，詳見表4—2。表4—2 渠系建筑物維修統(tǒng)計(jì)表建筑物灌溉閘橋節(jié)制閘溢洪道過水涵渡槽底涵分水口拱涵合計(jì)處數(shù)124106112151025168317綜上所述，藍(lán)壩水庫灌區(qū)由于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，渠系及建筑物老損嚴(yán)重，加之建筑物配套不完善，水利用率較低，已嚴(yán)重影響灌區(qū)效益發(fā)揮，制約了灌區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，必須對(duì)其進(jìn)行續(xù)建配套和節(jié)水改造，使老灌區(qū)適應(yīng)新時(shí)期經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 灌區(qū)規(guī)模復(fù)核。本次根據(jù)灌區(qū)實(shí)際情況及實(shí)地調(diào)查，擬部分提高渠系水利用系數(shù)，、。 作物組成 ，農(nóng)作物種植以水稻為主，其次是小麥、棉花、油菜、玉米、大豆等。本灌區(qū)水稻種植主要為中稻。 農(nóng)作物灌溉定額及灌區(qū)需水量計(jì)算 灌溉設(shè)計(jì)保證率本灌區(qū)灌溉水資源比較緊張，灌區(qū)作物以水稻為主。因此，根據(jù)灌區(qū)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃和《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5028899）要求，選定灌區(qū)灌溉設(shè)計(jì)保證率為80%。 農(nóng)作物灌溉制度設(shè)計(jì)藍(lán)壩水庫灌區(qū)旱作物主要有小麥、油菜、玉米、棉花、大豆等，旱作物灌溉定額計(jì)算僅選取小麥、棉花兩種，油菜、玉米按生育期分別歸入小麥、棉花定額計(jì)算中。藍(lán)壩灌區(qū)內(nèi)沒有灌溉試驗(yàn)站，各種農(nóng)作物灌溉制度設(shè)計(jì)采用《湖北水資源水稻灌溉定額分析研究報(bào)告》(湖北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院1987年)及《湖北省旱作物需水量及灌溉定額分析報(bào)告》（湖北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院1993年）中有關(guān)方法及參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 水稻灌溉制度設(shè)計(jì)（1）需水量計(jì)算水稻需水量計(jì)算主要有兩類方法：第一類為經(jīng)驗(yàn)公式法，第二類為Penman法。Penman法主要計(jì)算參考作物需水量，根據(jù)作物系數(shù)計(jì)算水稻的需水量，由于灌區(qū)內(nèi)沒有灌溉試驗(yàn)站，所以Penman法缺乏必要的資料。經(jīng)驗(yàn)公式法中的以水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水系數(shù)法，其蒸發(fā)資料易于取得，且均有較長(zhǎng)系列的可靠的逐日蒸發(fā)量資料。根據(jù)藍(lán)壩水利灌區(qū)地理位置及氣候特點(diǎn)，采用鄂西丘陵片需水量相關(guān)方程，其參數(shù)是用**團(tuán)林灌溉試驗(yàn)資料分析綜合擬定的。農(nóng)作物的需水量、灌溉定額分析計(jì)算中的降雨和蒸發(fā)量資料采用**氣象站逐日降雨量資料和逐日蒸發(fā)量資料（1972年～2001年）。（2）水稻生長(zhǎng)期設(shè)計(jì) 調(diào)查灌區(qū)內(nèi)群眾豐產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)分區(qū)統(tǒng)計(jì)資料，擬定灌區(qū)內(nèi)各種農(nóng)作物的生長(zhǎng)期見表43。（3）灌溉模式本灌區(qū)水稻種植主要為中稻。此次收集到**氣象站1972～2001年共30年逐日蒸發(fā)量（Φ20cm蒸發(fā)量）和逐日降水量系列?？趶溅?0cm蒸發(fā)量折算到Φ80cm蒸發(fā)皿蒸發(fā)折算系數(shù)采用東湖蒸發(fā)站測(cè)定成果。中稻生長(zhǎng)期從5月21日到8月21日共102天，分8個(gè)生育期。藍(lán)壩水庫灌區(qū)中稻現(xiàn)狀采用“淺灌適蓄”的灌溉模式。規(guī)劃水平年采用“薄、淺、濕、曬”控制灌溉模式，此灌水方式通過試驗(yàn)，節(jié)水效果較好，且已生產(chǎn)中大力推廣應(yīng)用，和當(dāng)前大力提倡的“節(jié)水灌溉，發(fā)展高效農(nóng)業(yè)”的農(nóng)業(yè)發(fā)展方向相一致，因此建議采用。(4)水稻灌溉制度設(shè)計(jì)成果農(nóng)作物單項(xiàng)灌溉定額是指某種作物全生育期內(nèi)各次灌水定額之和。一次灌水定額取決于該時(shí)段農(nóng)田水分的變化，即該時(shí)段內(nèi)來水和耗水的消長(zhǎng)，計(jì)算是根據(jù)作物的灌溉制度和水量平衡原理，以及降水量、作物騰發(fā)量和田間滲透量進(jìn)行逐日水量平衡確定灌水日期和灌水定額。作物騰發(fā)量是根據(jù)湖北省農(nóng)作物灌溉試驗(yàn)資料，統(tǒng)計(jì)各單種作物生育期日平均騰發(fā)量與水面蒸發(fā)之間的回歸模型來計(jì)算，公式如下：Ei=aiei+bi式中：Ei—