馱英水庫(kù)及灌區(qū)工程新建支渠施工圖標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

王之岑

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 工程概況

馱英水庫(kù)及灌區(qū)工程地處廣西三大旱片的左江旱片，工程任務(wù)為以灌溉、供水為主，兼顧發(fā)電等綜合利用。馱英灌區(qū)工程涉及崇左市下轄的江州區(qū)、扶綏縣和寧明縣，21個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)127個(gè)行政村，設(shè)計(jì)灌溉面積84.12萬畝，包括5條干渠、64條支渠及渠系和田間工程，干渠總長(zhǎng)243.36 km，支渠總長(zhǎng)442.67 km，屬大（2）型灌區(qū)，為Ⅱ等工程。新建支渠設(shè)計(jì)包括I標(biāo)東干支渠、II標(biāo)總干及寧明干支渠、III標(biāo)客蘭東干支渠、IV 標(biāo)西干支渠共39 條，總長(zhǎng)263.29 km，包括明渠、隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、陡坡（跌水）、水閘、排洪建筑物、泵站、機(jī)耕橋、交通涵等渠系建筑物以及原有路網(wǎng)遷改復(fù)建等。各支渠標(biāo)段建筑物布置成果匯總見表1～5。

表1 馱英東干渠新建支渠建筑物布置成果匯總表

表2 總干渠新建支渠建筑物布置成果匯總表

表3 寧明干渠新建支渠建筑物布置成果匯總表

表4 客蘭東干渠新建支渠建筑物布置成果匯總表

表5 馱英西干渠新建支渠標(biāo)建筑物布置成果匯總表

2 支渠設(shè)計(jì)統(tǒng)籌方法思考

2020 年11 月，在干渠標(biāo)主體設(shè)計(jì)及施工進(jìn)入收尾階段時(shí)，馱英灌區(qū)工程支渠I～I(xiàn)V 標(biāo)新建支渠施工圖設(shè)計(jì)工作也正式啟動(dòng)了。在總長(zhǎng)263.29 km、共計(jì)39 條支渠且各標(biāo)段支渠包含眾多明渠、隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、陡坡（跌水）、水閘、排洪建筑物、泵站、機(jī)耕橋、交通涵等渠系建筑物以及原有路網(wǎng)遷改復(fù)建等龐大設(shè)計(jì)任務(wù)量、設(shè)計(jì)周期短的情況下，支渠項(xiàng)目設(shè)計(jì)組經(jīng)過細(xì)致研究、對(duì)比分析干渠特點(diǎn)、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及支渠自身特點(diǎn)后，決定從任務(wù)最繁重、標(biāo)段設(shè)計(jì)內(nèi)容最全面的東干渠I標(biāo)支渠入手。相比干渠線路復(fù)雜、渠道結(jié)構(gòu)斷面大、交叉建筑物跨越渠道布置困難、設(shè)計(jì)工作需細(xì)化量多等特點(diǎn)，支渠自身特點(diǎn)為線路復(fù)雜程度稍低、渠道結(jié)構(gòu)斷面較小但類型多、交叉建筑物跨越渠道布置稍易且各標(biāo)段除主體渠道外其余部分設(shè)計(jì)內(nèi)容有一定的共通性，這些都為縮短設(shè)計(jì)周期、節(jié)約人力資源、減少設(shè)計(jì)失誤的模板化設(shè)計(jì)提供一定的基礎(chǔ)條件，困難節(jié)點(diǎn)在于39 條支渠設(shè)計(jì)工作需逐條展開進(jìn)行，渠系、交叉建筑物更為繁多，設(shè)計(jì)條件各不相同，設(shè)計(jì)流程時(shí)間長(zhǎng)；各標(biāo)段主體布置內(nèi)容也大有不同，I～I(xiàn)V 標(biāo)新建支渠實(shí)施模板化設(shè)計(jì)的過程中還要全面考慮龐雜的非共性設(shè)計(jì)內(nèi)容，一個(gè)也不能少。I～I(xiàn)V標(biāo)支渠總體設(shè)計(jì)內(nèi)容統(tǒng)籌方法思路流程見圖1。

圖1 馱英灌區(qū)新建支渠I～I(xiàn)V標(biāo)支渠總體設(shè)計(jì)統(tǒng)籌方法思路流程圖

3 明渠標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

（1）明渠布置。明渠主要分梯形斷面、矩形斷面和裝配式U型斷面混凝土結(jié)構(gòu)3種斷面型式。①梯形斷面明渠：設(shè)計(jì)底坡為1/3000，底寬0.8～1.2 m，梯形斷面開挖邊坡坡比為1∶1.25，填筑邊坡坡比為1∶1.5；②矩形斷面明渠：設(shè)計(jì)底坡為1/2000，底寬0.7～1.0 m，采用直立邊墻，填筑邊坡坡比為1∶1.5；③裝配式U 型斷面明渠：設(shè)計(jì)底坡為1/2000，凈寬0.76～0.89 m，凈高0.7～0.8 m，填筑邊坡坡比為1∶1.5。

（2）明渠襯砌及排水。梯形渠道襯砌為現(xiàn)澆8 cm厚C20（1）混凝土。①分離式矩形渠道挖方底板為15 cm厚C20（2）混凝土，填方底板為20 cm厚C20（2）混凝土，邊墻為30～35 cm 厚C20（2）混凝土；②整體式矩形渠道渠身為25 cm 厚C20（2）混凝土；③U 型渠道采用C25（1）預(yù)制混凝土，厚8～10 cm；④局部深挖段梯形渠道布設(shè)單向排水閥，以降低地下水位。

（3）渠頂?shù)缆贰Ｃ髑敳恳粋?cè)布置有20 cm 厚泥結(jié)石路面，渠頂?shù)缆穼挾葹?.0、3.5 m。部分渠道渠頂?shù)缆方Y(jié)合現(xiàn)有道路兼做交通道路，其寬度為3.5 m。

（4）渠道開挖邊坡支護(hù)。一般土方開挖邊坡坡比為（1∶1.25）～（1∶1.5），填筑邊坡坡比為1∶1.5，根據(jù)邊坡具體情況采用草皮護(hù)坡或C20（2）框格梁草皮護(hù)坡；一般巖石開挖邊坡按（1∶1.25）～（1∶1）開挖，根據(jù)邊坡具體情況采用20 cm 厚C20（1）混凝土襯砌或掛網(wǎng)噴錨支護(hù)。

鑒于I～I(xiàn)V 標(biāo)新建支渠39 條明渠布置的繁雜性，依據(jù)上述明渠標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)內(nèi)容統(tǒng)籌選取具有代表性的支渠I 標(biāo)渠榮支渠設(shè)計(jì)模板（明渠梯形斷面代表）、那何支渠設(shè)計(jì)模板（明渠梯形、矩形斷面代表）、岜特支渠設(shè)計(jì)模板（明渠矩形、U 形斷面代表）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。模板設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)明渠平面需全面表達(dá)的布置內(nèi)容，還要體現(xiàn)渠道結(jié)構(gòu)斷面設(shè)計(jì)和細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完整性，在兼顧各標(biāo)段主體布置非共性設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，以利于縮短設(shè)計(jì)周期、節(jié)約人力資源、避免設(shè)計(jì)失誤。明渠標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)程度達(dá)到了水力學(xué)利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入自動(dòng)生成線路、斷面水力成果，由線路、斷面水力成果制定出各類型斷面模塊插入能較快完成一整套明渠線路平面、橫斷面布置圖，并由支渠I標(biāo)明渠設(shè)計(jì)模板推廣至II、III、IV標(biāo)支渠明渠設(shè)計(jì)。

4 渠系建筑物標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

4.1 隧洞標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

（1）隧洞布置。常規(guī)隧洞縱坡為1/1000～1/2000，隧洞過水?dāng)嗝鏋槌情T型，寬1.8 m，高2 m。

（2）隧洞支護(hù)襯砌設(shè)計(jì)。隧洞支護(hù)根據(jù)圍巖類別、隧道斷面尺寸及位置，分別設(shè)置不同的類型（見表6）。隧洞頂拱范圍除土洞布置MY80@2 m×2 m塑料排水盲管外，其余布置Φ75@2 m×2 m 的排水孔，排水孔孔深3 m；Ⅳ、Ⅴ類圍巖及土洞全斷面現(xiàn)澆0.3 m 厚混凝土襯砌，Ⅲ類圍巖邊墻及底板襯砌厚0.25 m。

表6 隧洞圍巖分類及支護(hù)型式表

（3）隧洞遇半充填溶洞處理。初期先行對(duì)頂拱坍塌部分充填C20（2）砼（厚度不得小于2 m），在頂拱及邊墻設(shè)置Φ22@1.0 m×1.0 m，長(zhǎng)2 m 的錨桿，然后在頂拱及邊墻采用掛鋼筋網(wǎng)Φ8@0.15 m×0.15 m噴15 cm 厚混凝土，并設(shè)Ⅰ14@0.3 m 的鋼拱架+2Φ22@1 m，長(zhǎng)2 m的鎖腳錨桿，頂拱設(shè)Φ75@2.0 m×2.0 m 排水孔，排水孔孔深3 m，二期全斷面現(xiàn)澆30 cm厚混凝土襯砌。

4.2 其他建筑物標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

（1）渡槽。常規(guī)渡槽采用矩形鋼筋混凝土斷面型式，C30鋼筋混凝土槽身跨度為10 m和12 m。槽身接縫縫寬2 cm，采用橡膠止水帶止水。渡槽槽墩采用重力式混凝土槽墩、排架式槽墩，基礎(chǔ)埋深不小于2 m控制。渡槽進(jìn)、出口設(shè)漸變段與明渠連接，漸變段長(zhǎng)6 m。渡槽轉(zhuǎn)彎段設(shè)為墩槽一體段。另有跨一級(jí)路渡槽為24 m跨預(yù)應(yīng)力渡槽段。

（2）倒虹吸。倒虹吸管徑為0.2～1.0 m，為單管倒虹吸。管材材料有預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管、球墨鑄鐵管、預(yù)制鋼筋混凝土管及鋼管。倒虹吸設(shè)置進(jìn)、出口漸變段與上下游渠道平順連接，其長(zhǎng)度一般為上、下游渠道設(shè)計(jì)水深的3～5 倍、4～6 倍，且與倒虹吸進(jìn)出口連接的坡度不陡于1∶2，一般取4～8 m；漸變段擋土墻采用重力式擋土墻型式。進(jìn)口漸變段接進(jìn)口壓力前池，壓力前池的底高程由通過最小流量確定，壓力前池的池頂高程由通過最大設(shè)計(jì)流量加安全超高確定，管口設(shè)有攔污柵。倒虹吸出口消力池為重力式擋墻結(jié)構(gòu)，設(shè)置漸變段與下游渠道相接。倒虹吸管身段沿線在上凸部分設(shè)置復(fù)合式吸排氣閥、低處位置設(shè)置排水排泥閥。

（3）暗涵。暗涵設(shè)計(jì)流量為0.08～1.25 m3/s，縱坡為1/2000～1/3300。圓涵內(nèi)徑分別為1.2、1 m；矩形暗涵采用C25 矩形鋼筋砼結(jié)構(gòu)，壁厚0.3 m 或0.4 m，均為單孔暗涵。

（4）陡坡。陡坡采用C20 混凝土澆筑，其斷面型式與上下游明渠型式一致，為矩形或梯形斷面，出口設(shè)消力池滿足消能防沖需要。

鑒于各類型渠系建筑物自身布置及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各不相同，但主體內(nèi)容表達(dá)方式又有相同點(diǎn)，依據(jù)上述模板設(shè)計(jì)內(nèi)容統(tǒng)籌選取具有代表性的支渠I標(biāo)渠榮支渠設(shè)計(jì)模板（隧洞、倒虹吸、陡坡建筑物代表）、那何支渠設(shè)計(jì)模板（渡槽、暗涵建筑物代表）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。模板設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)渠系建筑物需全面表達(dá)的布置內(nèi)容，包括各建筑物布置平面、縱剖面、進(jìn)出口連接段等，還要體現(xiàn)結(jié)構(gòu)鋼筋斷面設(shè)計(jì)和細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完整性。渠系建筑物標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)程度達(dá)到了由線路、斷面水力成果制定出各建筑物斷面、進(jìn)出口銜接段模塊插入能較快完成一整套渠系建筑物平面、橫斷面布置圖，并由支渠I標(biāo)渠系建筑物設(shè)計(jì)模板推廣至II、III、IV 標(biāo)支渠渠系建筑物設(shè)計(jì)。

5 交叉建筑物標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

（1）水閘。水閘采用開敞及潛孔兩種型式，均為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，節(jié)制閘、分水閘、退水閘上設(shè)起閉排架或啟閉機(jī)房，普通裝修，水閘進(jìn)口一般設(shè)置引渠連接段，出口設(shè)泄槽段、消力池段等。

（2）排洪涵管。排洪涵管的過水?dāng)嗝娓鶕?jù)涵管的設(shè)計(jì)流量大小分別采用單孔和雙孔預(yù)制混凝土管涵圓型斷面結(jié)構(gòu)。預(yù)制鋼筋混凝土排水管管徑采用Φ1500（Ⅱ級(jí)承插柔性接口管），排水管下部設(shè)置砂墊層，厚300 mm。依據(jù)排洪點(diǎn)處地形相應(yīng)設(shè)置滿足過洪及消能的進(jìn)出口型式，進(jìn)口挖深較大的設(shè)置為沉砂池、集水井，挖深較淺的設(shè)置進(jìn)水池。沉砂池兩側(cè)均采用C20 混凝土擋墻結(jié)構(gòu)；進(jìn)水池兩側(cè)均采用1∶1.25 邊坡C20 混凝土護(hù)坡結(jié)構(gòu)；集水井井壁、底板混凝土厚500 mm，集水井混凝土內(nèi)外層均布設(shè)Φ12@0.2 m×0.2 m鋼筋網(wǎng)起抗裂作用。出口挖深較淺的設(shè)置出水池，兩側(cè)均采用1∶1.25 邊坡C20混凝土護(hù)坡結(jié)構(gòu)與下游排水溝或天然河溝連接，與現(xiàn)狀地面平齊的出口設(shè)置厚500 mm生態(tài)格網(wǎng)綠濱墊護(hù)底做為防沖措施?，F(xiàn)有沖溝處為清除排洪涵管進(jìn)出口表土后采用兩側(cè)封口擋墻直接連接。

（3）排洪渡槽。排洪渡槽采用現(xiàn)澆矩形槽身結(jié)構(gòu)，進(jìn)口挖深較淺設(shè)置為進(jìn)水池，兩側(cè)均采用1∶1.25 邊坡C20 混凝土護(hù)坡結(jié)構(gòu)；與現(xiàn)狀地面平齊的出口采用混凝土擋墻結(jié)構(gòu)防護(hù)，并設(shè)置厚500 mm生態(tài)格網(wǎng)綠濱墊護(hù)底做為防沖措施，與下游的排水溝或天然河溝連接。

（4）機(jī)耕橋（交通涵）。明渠梯形渠道涉及單向道路交通的設(shè)置為6 m 跨徑機(jī)耕橋，采用C30 鋼筋混凝土實(shí)心板式結(jié)構(gòu)，板厚0.35 m，基礎(chǔ)采用C20（2）素混凝土U 型橋臺(tái)；明渠梯形渠道涉及斷面開挖較大或多向道路匯合交通不利于機(jī)耕橋布置的設(shè)置為跨路埋管涵；明渠矩形、U 形渠道因斷面窄小，設(shè)置為跨路埋管涵以利于道路交通，局部位置涉及斷面開挖較大的設(shè)置為6 m 跨徑機(jī)耕橋；其他渠系建筑物進(jìn)出口涉及道路交通的設(shè)置為蓋板涵型式，采用C30 鋼筋混凝土蓋板，蓋板厚0.25 m，基礎(chǔ)采用C20（2）素混凝土重力式橋臺(tái)。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：機(jī)耕道路按農(nóng)橋-Ⅱ級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，人行荷載為4.5 kN/m2。

鑒于各標(biāo)段各類型交叉建筑物結(jié)構(gòu)布局小、布置類型共性多但數(shù)量特別巨大的特點(diǎn)，依據(jù)上述模板設(shè)計(jì)內(nèi)容統(tǒng)籌選取建筑物類型最為全面的支渠I標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。模板設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)涵蓋各標(biāo)段渠系建筑物典型布置的特點(diǎn)，包括各類型建筑物典型布置平面、縱剖面、橫斷面、進(jìn)出口連接段等，其中以機(jī)耕橋和交通涵引道典型布置類型最為復(fù)雜，因支渠渠道結(jié)構(gòu)斷面類型多且穿叉渠線的現(xiàn)狀道路錯(cuò)綜復(fù)雜導(dǎo)致典型設(shè)計(jì)困難重重，項(xiàng)目設(shè)計(jì)組成員齊心聚力，細(xì)致研究方案后最終采取了各類型建筑物典型布置圖+匯總特性表的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方式，在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和細(xì)部設(shè)計(jì)上采用設(shè)計(jì)參數(shù)控制，具體由典型布置圖內(nèi)容推出的特性表匯總表達(dá)清楚。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方式使項(xiàng)目組在縮短設(shè)計(jì)周期、節(jié)約人力資源上得到較大提升。

6 結(jié)語

2020 年11 月～2022 年05 月，馱英支渠設(shè)計(jì)項(xiàng)目組歷時(shí)19個(gè)月，前后參與設(shè)計(jì)人員30余人，在經(jīng)過了新建支渠設(shè)計(jì)統(tǒng)籌方法思考、明渠標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、渠系建筑物標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、交叉建筑物標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、各類型現(xiàn)場(chǎng)特殊問題的處理等一系列艱難歷程、摸爬滾打后，終于較圓滿完成了施工圖設(shè)計(jì)任務(wù)。共計(jì)完成明渠設(shè)計(jì)163 km，完成設(shè)計(jì)隧洞16座、渡槽110 座、倒虹吸51 座、暗涵43 座、陡坡39座；完成設(shè)計(jì)水閘342 座、排洪建筑物108 座、機(jī)耕橋（交通涵）553座；完成施工圖紙近2200張。面對(duì)龐大的設(shè)計(jì)任務(wù)量，馱英支渠設(shè)計(jì)項(xiàng)目組攻堅(jiān)克難，從I～I(xiàn)V標(biāo)支渠設(shè)計(jì)內(nèi)容統(tǒng)籌思考、線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性、縮短設(shè)計(jì)周期、方便施工等多方面進(jìn)行細(xì)致研究，一步步朝向目標(biāo)，不僅較圓滿完成了施工圖設(shè)計(jì)任務(wù)，也為明渠線路支渠標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)提供一整套模板成果，為同類型項(xiàng)目提供參考。