摘要：南水北调中线工程是缓解京、津、华北地区的资源性缺水的特大型跨流域调水工程，主要为城市供水，兼顾农业和生态，一期工程年调水量约95亿m³。方城段桩号153+153～158+251段为挖方段，最大挖深18.5米，该渠段地质情况复杂，建设期地质勘探显示地下水位较高，高于渠道底板5-17m不等，通水运行后特别是雨后地下水位升高明显，造成多处衬砌板破坏隆起破坏，为减少地下水位升高造成的危害，在高地下水位渠段增设排水系统试点，试点效果显著。
关键词：南水北调中线干线工程；高地下水位渠段；排水系统；实施方案及效果
引言
南水北调中线工程是缓解京、津、华北地区的资源性缺水的特大型跨流域调水工程，主要为城市供水，兼顾农业和生态，一期工程年调水量约95亿m³。
南水北调中线一期陶岔～沙河南工程方城段位于河南省南阳市方城县境内，方城段上接南阳市段始于南阳盆地的东北部边缘地区的小清河支流中点桩号124＋751，沿伏牛山脉南麓山前岗丘地带及山前倾斜平原，总体北东向顺许南公路西北侧在马岗过许南公路，顺许南公路东南侧过汉淮分水岭的方城垭口，止于方城与叶县交界三里河中点桩号185＋545，下连叶县渠段，穿越伏牛山东部山前古坡洪积裙及淮河水系冲积平原后缘地带，全长60.794km。
自总干渠通水运行以来，方城段渠道衬砌板出现隆起破坏，给通水运行带来安全隐患，为减少地下水位升高造成的危害，在高地下水位渠段增设排水系统试点，效果显著。
试点实施方案：选取桩号154+200-154+260渠段作为高地下水渠段增设排水系统的试点段。
1、混凝土拆除
将试点范围内的一级马道路面、纵向排水沟、渠道衬砌结构、二级边坡坡脚混凝土等，施工过程中应及时反映清理区域渠道结构及土体状况，以便优化调整清理范围。
拆除原有纵向排水沟及二级边坡坡脚混凝土，注意保护硅芯管，该挖方段的硅芯管铺设于巡渠路（一级马道）的纵向排水沟外侧，管道中心线距排水沟中心线0.54m、巡渠路面以下0.8m处，具体详见硅芯管道横断面布置图。
2、竖向排水孔
纵向排水沟拆除后，架设钻孔机械进行钻孔并安装滤水管。
竖向排水孔成孔孔径Φ220mm，孔底高程低于渠底板1m控制，根据现场实际地质钻机无法钻进的情况下，按照现场实际钻进深度确定孔底高程，排水孔间距5m，孔内设置桥式钢滤水管（镀锌、公称规格146mm），在桥式钢滤水管外表面包裹土工布，以桥式钢管中心向周围回填碎石，钢滤水管安装至顶面外露30cm，管口进行密封保护，排水孔与纵向排水管采用三通连接。
3、渠道衬砌板拆除
沿横向排水管位置拆除渠道衬砌板，衬砌板拆除宽度与横向排水管沟槽开挖宽度一致（拆除宽度80cm），拆除衬砌板混凝土时尽量避免破坏土工膜，衬砌板拆除后沿拆除宽度中心线将土工膜剪开。
4、纵向排水盲沟
设置于渠道纵向排水沟下面，盲沟底部开挖至渠道加大水位高程以下30cm处，为避开扰动硅芯管，盲沟底部开挖宽度与纵向排水沟宽度0.8m一致，靠近二级边坡一侧为直立面开挖，靠近渠道一侧按照1:0.5坡比开挖，施工时为避免雨天对施工的影响，采用每5m进行分段开挖回填。
开挖至纵向排水盲沟底部时多余的滤水管进行割除割除，盲沟底部设置Φ300软式透水管，与横向排水管、竖向排水孔通过三通连接。
为监测地下水位变动情况安装水位计、地下水压力，分别在该试验段安装4根桥式滤水管至路面以上0.5m，安装位置由信息机电负责人、安全根据现场实际情况确定。
盲沟回填砂砾料采用连续级配砂砾料，回填至纵向排水沟底板底部高程。砂砾料回填后，一级马道采用C20混凝土进行浇筑回填，回填至路面以下5cm处，路面铺设5cm厚沥青混凝土，回填砂砾料最大粒径不超过20mm，含泥量不大于5%。要求不均匀系数Cu＞5，曲率系数Cc=1～3，满足滤土、排水要求，相对密度不小于0.65，回填至原边坡下200mm处。
纵向排水盲沟回填完毕后，巡渠路（一级马道）纵向排水沟按照原设计标准恢复，二级边坡坡脚浇筑30cm宽10cm厚C20混凝土护脚。
5、横向排水管
在试验段一侧第15m、45m处向渠道方向设置比降为1:30的横向排水管，并通过四通与纵向排水管、竖向排水孔连接，排水管材料为φ300双壁波纹管，横管出口设置于设计水位以上15cm处并在出口处安装钢拍门，开启水头不大于20cm。横向排水管沟槽沿渠道纵向排水沟一级马道侧开挖，按照80cm宽度开挖至渠道衬砌板设计水位高程处。
横向排水沟回填采用C20混凝土进行浇筑回填，一级马道回填至路面以下5cm处，路面铺设5cm厚沥青混凝土；横向排水沟底部止水槽浇筑30cm*30cm（宽*高）C20混凝土。施工现场不具备C20混凝土的生产条件，采用商品混凝土供应。
土工膜恢复采取新增土工膜搭接原有土工膜粘接处理，搭接宽度10cm，热熔沥青粘接。土工膜与横向排水管的衔接采取土工膜与横向排水管粘接宽度10cm，热熔沥青粘接，搭接处的波纹槽采用沥青填充饱满。
渠道一级马道路面采用5cm厚AC-13细粒式沥青混凝土路面恢复，渠道衬砌板采用C20混凝土浇筑，路沿石恢复采用尺寸为15cm*25cm*50cm的C20混凝土预制路沿石。
图1
图2
试点效果：增设排水系统试点已施工完成，在试点范围内安装2个测压管CYG01-154150、CYG01-154310分别进行数据采集分析，后续每天进行现场观测并记录。
根据观测记录，当地下水位升高时，地下水能通过排水盲沟汇集并经横向排水管流出，实验范围内地下水位与渠道水位相差仅0.3m左右，而试点实施前渠段右岸实测地下水位高于渠道内水位最大约1.5m。试点观测结果显示，通过增设排水系统，能够有效降低地下水位，解决了因地下水位抬高给渠道通水运行带来的安全隐患问题。
结语
南水北调中线干线方城段桩号153+153～158+251段为挖方段，最大挖深18.5米，该渠段地质情况复杂，建设期地质勘探显示地下水位较高，高于渠道底板5-17m不等，通水运行后特别是雨后地下水位升高明显，给通水运行带来极大安全隐患，如何有效解决高地下水位渠段高地下水对渠道内衬砌板破坏问题对南水北调全线意义重大，本试点效果显著，可供参考。
图3 硅芯管道横断面布置图
参考文献
[1]张新田，邵骏，等. 南水北调中线一期工程总干渠陶岔渠首至河南段方城段设计单元工程通水验收设计工作报告[R].长江勘测规划设计研究有限责任公司，2014： 91-93.
[2] 刘长喜.高地下水位渠道排水系统布置与质量控制[J].甘肃水利水电技术,2015,51(11):38-40.
论文作者:徐苏瑜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/18
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