新疆小山口二級(jí)電站引水渠道工程設(shè)計(jì)

丁 旭

（黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，鄭州450003）

1 工程概況

小山口二級(jí)水電站位于巴音郭楞蒙古自治州境內(nèi)的開(kāi)都河下游和靜縣境內(nèi)，在小山口電站（在建）下游7.5km。

小山口二級(jí)水電站為無(wú)壓引水式電站，直接從小山口水電站的左岸電站廠(chǎng)房尾水渠引水，電站裝機(jī)容量3×16.5MW。由于小山口電站尾水渠位于開(kāi)都河左岸，因此小山口二級(jí)水電站引水及發(fā)電建筑物均布置在開(kāi)都河左岸。經(jīng)過(guò)相關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，小山口二級(jí)電站引水建筑物采用引水明渠，引水流量196.5m3/s，為梯形明渠，渠道總長(zhǎng)6096.22m。

2 地形地質(zhì)條件

引水渠道布置在開(kāi)都河的左岸灘地及Ⅲ級(jí)階地上，左岸灘地整體較為平坦，高程1243.0～1283.8m，Ⅲ級(jí)階地較為開(kāi)闊平坦，階面高程1266.0～1307.0m。工程區(qū)內(nèi)揭露地層為砂卵石層和砂壤土層 （厚度6.0～10.0m）和第三系（N1t）地層，主要巖性為泥質(zhì)砂巖、（砂質(zhì)）泥巖、砂巖互層。引水線(xiàn)路沿線(xiàn)覆蓋層滲透性強(qiáng)，基巖具有膨脹性和凍脹性，因此，在渠道工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮防滲、排水、保溫及抗凍脹等工程措施。

3 渠道工程設(shè)計(jì)

3.1 渠道布置

引水渠道為梯形明渠，沿開(kāi)都河左岸灘地和階地布置。渠線(xiàn)主要根據(jù)渠道水位沿地形高程，盡量減少占?jí)焊丶凹骖櫷潦狡胶獾纫蛩剡M(jìn)行布置［1］。渠道總長(zhǎng)6096.22m，底寬3.8m，邊坡系數(shù)2，渠底縱坡1/5000，為非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道。

3.2 斷面

根據(jù)不同的地貌單元將引水線(xiàn)路分為兩大段：

3.2.1 灘區(qū)段

渠道長(zhǎng)2320m，呈近東西向布置，在樁號(hào)0+062.5～0+630和1+262～1+662間為挖方段， 在樁號(hào)2+112～2+173之間為填方段，其他為半填半挖段。渠底高程1272.35～1271.93m。

3.2.2 階地段

渠道長(zhǎng)3748m，呈東西向布置。其中樁號(hào)2+382～4+000段為挖方渠道，樁號(hào)4+000～5+300段為半挖半填段，樁號(hào)5+250～6+129.22段為填方渠道。渠底高程1271.93～1271.137m。

3.3 襯砌

3.3.1 灘區(qū)段

樁號(hào)0+062.5～1+450之間渠道渠底高程低于渠外地下水位，渠底板和護(hù)坡就易發(fā)生浮托破壞，考慮該段渠道采用渠坡暗管［2］（軟式透水管）自流+渠底逆止閥排水措施降低地下水，渠坡暗管逆止式集水箱布置間距30m，渠底中心設(shè)逆止式排水閥一排，間距為10m。同時(shí)考慮該段渠前700m渠基為泥質(zhì)粉砂巖和泥巖的渠段可能發(fā)生凍脹破壞，對(duì)該類(lèi)渠道抗凍脹設(shè)計(jì)采用1.0m砂礫石換填［3］保溫防護(hù)，鋪設(shè)方式從上至下依次為襯砌板、土工膜、砂礫石層。

3.3.2 階地段

渠道下水位均低于渠道底板高程，一般不需采取排水措施。但考慮渠內(nèi)水外滲可能導(dǎo)致地下水位局部抬升，影響渠道檢修期穩(wěn)定，考慮采用排水措施，具體布置方式同灘區(qū)段渠道排水設(shè)計(jì)。同時(shí)，考慮2+350～4+650渠段渠基為泥質(zhì)粉砂巖和泥巖，渠水外滲可能引發(fā)凍脹破壞，對(duì)該段渠道也采取了保溫措施，設(shè)計(jì)采用7cm厚保溫苯板保溫防護(hù)。鋪設(shè)方式：從上至下依次為襯砌板、土工膜、保溫板、砂礫石墊層。

各段引水渠道均采用現(xiàn)澆混凝土板加復(fù)合土工膜防滲［4］的形式，渠底、渠坡0.1m厚混凝土板襯砌，縱、橫向伸縮縫間距為2.5m；渠坡角處設(shè)0.5m×0.5m混凝土齒墻；沿渠道縱向每隔30m設(shè)一道0.5m×0.5m的混凝土隔墻；渠坡頂處設(shè)預(yù)制混凝土路緣石。復(fù)合土工膜［5］規(guī)格兩布一膜，規(guī)格300g/0.6mm/300g，土工膜下設(shè)20mm砂漿找平層，土工膜上設(shè)20mm砂漿保護(hù)層?；炷恋燃?jí)均為C20，抗凍等級(jí)F200，抗?jié)B等級(jí)W6。

3.4 渠坡防護(hù)

為了匯集和排除渠道坡面雨水，防止渠坡沖蝕危及渠道安全，需對(duì)渠道坡面進(jìn)行防護(hù)。

3.4.1 渠坡防護(hù)范圍及措施

渠坡防護(hù)范圍包括渠道一級(jí)馬道以上的二、三級(jí)岸坡。渠坡防護(hù)采用坡面排水和工程防護(hù)措施。

3.4.2 坡面防護(hù)

渠道岸坡的坡面迎水面采用空窗型漿砌石護(hù)坡，特點(diǎn)是自重大、抗傾覆能力強(qiáng)，對(duì)護(hù)坡基礎(chǔ)的小規(guī)模變形具有高度的適應(yīng)性。以14.5m×7.5m為一整體砌筑，空窗采用3.0m×3.0m布置，砌石最薄處寬0.5m，厚0.4m，埋入土中0.3m，外露0.1m。背坡采用方格型漿砌石護(hù)坡，以14.0m×9.0m為一整體砌筑，采用間距4.0m菱形布置，砌石寬0.5m，厚0.4m，埋入土中0.3m，外露0.1m。護(hù)坡均鋪設(shè)在砂礫石基面上，避免暴雨情況下邊坡的水土流失。

3.4.3 坡面排水

在挖方段渠道，為了有效排除降雨在渠道坡面上產(chǎn)生的徑流，需要在坡面上設(shè)置排水溝，排水溝分橫向和縱向兩種，橫向排水溝與渠道水流方向垂直，設(shè)置在各級(jí)坡面及馬道上，間距70m；縱向排水溝與渠道水流方向平行，設(shè)置在各級(jí)馬道靠近坡腳一側(cè)，縱、橫向排水溝相互貫通。

縱、橫向排水溝均采用C15混凝土矩形槽，一級(jí)馬道排水溝縱向?qū)?0cm，橫向?qū)?5cm，溝深均為50cm，厚15cm；橫向排水溝穿過(guò)一級(jí)馬道時(shí)，在溝頂設(shè)置鋼筋混凝土蓋板，板長(zhǎng)50cm，板寬75cm，厚10cm，底層設(shè)雙向受力鋼筋。二、三級(jí)馬道排水溝寬30cm，溝深30cm，厚10cm；橫向排水溝不設(shè)蓋板。

3.5 渠外防護(hù)堤及安全防護(hù)

3.5.1 防護(hù)堤

為了保證渠道內(nèi)的水質(zhì)，防止渠道左岸洪水入渠，以及泥沙、塵土、廢物進(jìn)入渠道，在本挖方渠段需設(shè)置防護(hù)堤。防護(hù)堤設(shè)置在距堤頂2.00m處，防護(hù)堤高1.0m，頂寬1.0m，內(nèi)、外邊坡均為1∶1.75。

3.5.2 安全防護(hù)設(shè)計(jì)

3.5.2.1 防護(hù)圍欄

為加強(qiáng)引水渠道的保護(hù)，在渠道管理范圍線(xiàn)上布置防護(hù)圍欄，圍欄材料采用金屬網(wǎng)，每隔2m設(shè)一根預(yù)制混凝土柱，柱體斷面0.15m×0.15m，柱體高3m，其中埋入地面以下1.0m，柱間用金屬網(wǎng)連接。

3.5.2.2 下渠臺(tái)階

為方便引水渠道檢修，沿渠道每隔2000m設(shè)一下渠臺(tái)階，左右岸相錯(cuò)500m，臺(tái)階踏步從挖方渠道的一級(jí)馬道或填方渠道的堤頂開(kāi)始，順坡向下布置至渠底，臺(tái)階踏步與渠道邊坡襯砌混凝土結(jié)合，級(jí)寬0.3m，級(jí)高0.15m，臺(tái)階凈寬1.0m。混凝土厚度0.1m，混凝土標(biāo)號(hào)同渠道混凝土襯砌。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）小山口二級(jí)電站地處嚴(yán)寒地區(qū)，引水渠道地質(zhì)條件較差，覆蓋層滲透性強(qiáng)，基巖多具有凍脹性，且挖方渠道段地下水位較高，對(duì)引水渠道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求較高，進(jìn)行渠道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮渠道防滲、保溫、排水及抗凍脹等工程措施。

（2）通過(guò)文中采取的工程措施，目前水電站已經(jīng)投入運(yùn)行，引水渠道運(yùn)行良好，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］SL/T205—97，水電站引水渠道及前池設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB50286—98，堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］SL23—91，渠系工程抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］SL18—2004，渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］SL/T231—1998，聚乙烯（PE）土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范［S］.