明渠降水在渠系闸建筑物施工中的应用

明渠降水在渠系闸建筑物施工中的应用

岳磊

天津振津工程集团有限公司天津市300222

摘要：灌区或涝区的渠系建筑物主要包括渠首工程、渠道及为了控制水流、分配水量、上下衔接、水流交叉等要求而设立的水闸、渡槽、跌水、桥涵、倒虹吸等等。它们是灌排工程的重要组成部分，并且数量多、工程量大，受地形、地质条件影响较大。因此合理的设计与运行管理会使工程充分发挥效益并延长使用寿命。因此本文主要是对明渠降水在渠系闸建筑物施工中的应用进行了一定的分析，在这个基础上提出下文的内容，希望为相同行业工作人员提供一定的参考。

关键词：明渠降水；渠系闸；建筑；应用；分析

引言：渠道在水头作用下产生的渗漏造成渠床变形，渠堤决口，危及道路、农田和村镇的安全，对渠道的安全运行有着直接的影响。同时渗漏引起的水量损失不仅降低了渠系水利用系数、减少了灌溉面积、浪费了水资源，而且还会引起地下水位上升，造成土壤的次生盐渍化。国内外学者对渠道防渗漏新技术、新材料开展了广泛的研究，取得了大量的研究成果，并被广泛推广应用，但结合新技术、新材料，注重施工管理，细化技术要求，落实各项具体措施，严把重要工序及各环节的施工质量仍是保证工程质量、提高渠道抗渗漏能力的基础。因此结合景电工程渠道改建与维修工作，分析渠道及渠系建筑物防渗漏施工的重要环节和技术要点、防渗漏技术的施工管理措施与经验，总结实践经验和技术措施，对大型灌区建设及维修具有重要的指导作用和实用意义。

1.明渠分类

按照运动要素是否随时间变化，明渠可分为明渠恒定流和明渠非恒定流。按照运动要素是否随流程变化，明渠可分为明渠均匀流和明渠非均匀流。按照变化的缓急程度，明渠可分为明渠急变流和明渠渐（缓）变流。以上三个分级标准可以任意搭配，比如：明渠非恒定非均匀渐变流。注意：不存在明渠非恒定均匀流。（当然也就不存在明渠非恒定均匀渐变流和急变流），原因是：水面有波动，不可能产生明渠非恒定均匀流。

2.降水施工方案

2.1采用明排降水的原因分析

由于在施工前春季雨雪化冻及降雨导致基坑被水浸泡。原计划采用井点降水，但由于该地质土壤渗透系数小，采用普通井点降水效果不明显，会严重影响施工进度，后经研究确定采用明渠降水。

2.2明渠降水试验

排水沟沿基坑槽四周布置，排水沟边缘距节制闸底板混凝土边线至少1m，排水沟底宽为500mm，顶宽700mm，高度500mm，排水沟底至少比建基面低0.5m，坡度为0.3%。集水井尺寸长×宽×高=800mm×800mm×1000mm，每隔25m左右设置一个集水井，集水井底比排水沟底低500mm，集水井底部铺设30cm砂砾石滤水层，并在集水井内四周码放编织袋，保证集水井不被水流冲刷、填堵。

2.3排水过程中出现的问题

一是排水沟坡脚失稳。在开挖过程中，由于地下水位高于基坑水位1-2m，导致排水沟开挖完成后出现轻度流砂现象。由于在排水沟底部抽水过程中带走部分泥沙，导致排水沟底脚失稳，边坡出现塌坡，从而使排水沟重新被淤死，无法起到排水作用。二是集水井无法形成。开挖过程中有流砂现像，集水井开挖后边坡坍塌无法成型，水泵无法抽水。

2.4明渠排水改进方案

根据以上情况，为保证开挖的排水沟及集水井能够不失稳，决定采用盲沟排水的形式保证边坡稳定，并将原开挖的渠坡坡比修改为1：2.5。在原有排水沟位置进行二次开挖，然后在排水沟及集水井中回填砂砾石，每个集水井中放一个钢筋笼子四周采用无纺布包裹，将污水泵放入钢筋笼中进行抽水。采取以上措施后，渠底及坡面基本稳定，能够进行正常降水。由于砂砾石面与建基面基本持平，降水速度慢，后期采用在盲沟内埋设Φ150PVC塑料管，塑料管四周采用电钻钻排水孔，采用此方案很好地解决了降水速度慢的问题。

3.建筑物测流法

3.1堰槽法

堰槽法是一种比较传统的量水设备，主要有薄壁堰、宽顶堰、梯形剖面堰、三角剖面堰、平坦型堰、长喉道槽、短喉道槽包括巴歇尔槽和孙奈利槽以及无喉道槽等。堰槽法的基本原理是让水流通过束缩的过水断面并控制水流，利用水流通过过水断面最狭窄的部分时出现的稳定的水位流量关系来计算流量，因为在这种情况下，水流会形成缓流到急流的过渡即临界流，从而在槽前构成稳定的水位流量关系。

3.2水位流量关系法

在一些天然河流断面上，经实测证明具有稳定的水位流量关系。一些闸门、涵洞的上游水位和流量关系也很稳定，就可以直接用测量水位的方法测量流量。水位流量关系法可分为液位流速演算式法、喷嘴流量计法。液位流速演算式法：利用非满管或明渠自由表面自然流下液体的液水位和平均流速间的函数式，测量流动的管渠水位以求取流量的一种方法。喷嘴流量计法：一种开式喷嘴装于非满管排放口，测量喷嘴上游水位求取流量。一种开式喷嘴装在圆形暗渠排放口，下游液位必须低于喷嘴高程，形成自由排放。水位流量关系式法的明显优点是造价低，阻力损失小且不易形成沉积物，而明显的缺点是测量精度低，且其精度受糙率的影响较大，在糙率变化较大的区域，其测量精度会进一步降低。

3.3流速面积法

的原理就是测出过流断面某些局部（点、线或小面积）流速，用这些流速来计算过水断面的平均流速，再测量水位求得过水断面面积，最后用过水断面的平均流速乘以过水断面面积求取流量。按照流速测量方法的不同流速面积法主要可分为流速仪法（旋浆或旋环流速计+水位计）、电磁感应法（电磁流速计+水位计）、超声波测流法（超声流速计+水位计）。其它还有稀释法、漂浮物法、动船法等。

4.渠首工程

渠首工程亦称取水枢纽，因地形、水流等条件，分为无坝渠首枢纽和有坝渠首枢纽。无坝渠首枢纽的布置形式分为：位于弯道凹岸的取水枢纽，导流堤式取水枢纽、引水渠式取水枢纽和多首制取水枢纽，在不稳定河流上引水时，取水口应在靠近河道主流的地方并进行河道整治；有坝渠首枢纽的布置形式分为：沉沙槽式取水枢纽、冲沙廊道式取水枢纽、人工弯道式取水枢纽和底栏栅式取水枢纽。

5.明渠排水需要注意的问题

一是施工遇到基坑工程的排水或降水问题时，要充分了解当地的地质条件，并在施工过程中进行必要的监测，若发现其影响超过有关规定时，应在排水、降水方案设计中，或在施工过程中采取有效的防范措施。二是集水明排抽出的水应适当引离基坑，以防倒流或渗回基坑内。为防止地表水流入基坑内，应沿基坑顶四周设截水沟，把地表水、施工用水等引离基坑。三是明沟排水法宜用于粗粒土层和渗水量小的黏性土，当土层为细砂和粉砂时，排水过程会发生流砂现象，导致边坡坍塌，难以施工。

总结：

通过对上述的内容进行分析研究之后可以得出，总而言之，根据本工程的地质条件应该采用电渗井点降水，但由于各种因素的制约，电渗井点方案没有最终成型。最终通过明排降水，并在降水过程中不断的改进降水方案，最终保证施工进度的顺利完成。

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