夾巖水利樞紐及黔西北供水工程金遵干渠方案優(yōu)化及明渠設(shè)計(jì)

聶乾+++陳學(xué)義+++李帥+++楊訓(xùn)

摘 要：金遵干渠明渠施工方案設(shè)計(jì)中，結(jié)合專家評(píng)審結(jié)果和工程特性，對(duì)干渠整體布置方案進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)各段水力要素進(jìn)行了復(fù)核。根據(jù)管線不同邊界條件，設(shè)計(jì)采用了槽挖形成渠身、半挖半填渠道、M7.5漿砌石重力式渠堤、C25鋼筋混凝土襯砌矩形渠道、填方渠道等明渠形式，確保工程具有較高的安全可靠性和節(jié)能經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：水力復(fù)核；漿砌石；鋼筋混凝土襯砌

1 工程概況

貴州省夾巖水利樞紐及黔西北供水工程位于貴州省畢節(jié)市及遵義市境內(nèi)。灌區(qū)骨干輸水工程由總干渠、北干渠、南干渠、金遵干渠、黔西分干渠、金沙分干渠、供水管線、支渠，以及灌區(qū)骨干泵站等組成。金遵干渠總體走向北東，起點(diǎn)接北干渠末端位于金沙縣城關(guān)鎮(zhèn)賴關(guān)，終點(diǎn)位于遵義縣馬蹄鎮(zhèn)彭古臺(tái)處，途經(jīng)雷打壩、大灣子、先鋒嶺、大土、龍壩、茶林灣、核桃灣、馬場(chǎng)壩等地，渠線總長(zhǎng)40.91km，其中，明渠長(zhǎng)16.101km、渡槽0.23km/3座、隧洞7.316km/13座、倒虹管17.265km/9座。渠首底板高程1177.879m，渠末底板高程1041.692m，落差136.187m，綜合水力坡降3.33‰。

2 金沙干渠布置方案優(yōu)化及水力復(fù)核

2.1 布置方案設(shè)計(jì)優(yōu)化

初設(shè)階段在可研選線成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域地形、地質(zhì)條件、地物分布等對(duì)局部線路復(fù)核，對(duì)以下10段進(jìn)行了局部調(diào)整，其分別是：

（1）為方便施工、減少地面別的構(gòu)筑物干擾，調(diào)整了張家屋基段（樁號(hào)3+057～3+661）、學(xué)堂寨段（樁號(hào)7+383～8+276）、水井灣段（樁號(hào)8+362～9+043）、石板溪段（樁號(hào)10+235～13+431）、先峰嶺段（樁號(hào)16+150～17+161）、埡口上段（樁號(hào)19+235～19+989）、偏巖河段（樁號(hào)20+103～25+142）、核桃灣段（樁號(hào)32+399～35+205）等8段。

（2）調(diào)整組合建筑物布置方案2段，其中，雷打壩段（樁號(hào)4+989～7+011）由2座倒虹管加1座渡槽改為1座倒虹管，馬場(chǎng)壩段（樁號(hào)36+030～40+912）由3座倒虹管改為1座倒虹管。

初設(shè)階段金遵干渠布置相對(duì)《可研報(bào)告》比較，渠線首末位置相同、整體走向一至，局部線路與建筑物布置經(jīng)優(yōu)化發(fā)生較小的變化，渠首流量增加0.49m3/s，總長(zhǎng)度縮短2.921km，其中，渠道縮短7.959km，渡槽縮短0.068km，隧洞增加3.276km，倒虹管增加1.83km。

2.2 水力坡降復(fù)核

金遵干渠沿線起到控制性的高程分別是：起點(diǎn)在賴關(guān)接北干渠，其底板高程1177.879m；大土處處于偏巖河南岸坡頂，高程為1155.536m；茶林灣～核桃灣處于偏巖河北岸谷坡頂部，高程為1065.798～1057.599m；終點(diǎn)彭古臺(tái)，高程1041.692m。由此，金遵干渠段水力坡降選擇如下：

賴關(guān)～大土段：長(zhǎng)度20.234km，落差22.343m，綜合水力坡度為1/905，考慮沿線倒虹管的水力損失后，采用底坡明渠為1/2000、建筑物為1/1000。干渠水力坡降的減緩不能加大灌面，卻增加后段消能的難度；減緩使渠道后段落低，渠道需調(diào)整在偏巖河支流溝谷內(nèi)布置，將增加后段渠道布置難度和長(zhǎng)度。

大土～彭古臺(tái)段：該段任務(wù)以城鄉(xiāng)供水為主，長(zhǎng)度20.678km，落差113.844m，綜合水力坡度為1/182，該段渠線穿越偏巖河河谷及北東向的核桃灣、銀坪山、馬場(chǎng)壩等寬槽谷，地勢(shì)總體相對(duì)較低，渠線縱向起伏較大，為保證輸水條件，該段布置上以倒虹管為主。該段水力條件上存在控制因素有兩個(gè)方面，一是為盡量減小管道長(zhǎng)度以節(jié)省投資，茶林灣～核桃灣段（長(zhǎng)7.317km）利用自然地形條件布置為渠道；二是為使金遵干渠之后的遵義供水管、仁懷供水管能夠自流輸水，同時(shí)為減小供水管沿線制高點(diǎn)的影響，金遵干渠末端彭古臺(tái)高程需控制在1040m左右。由此，帶來(lái)的問(wèn)題是大土～茶林灣段有較大富余水頭（約50m）需消耗，而茶林灣～核桃灣～彭古臺(tái)段又需盡量減小水損以控制末端水位標(biāo)高不至過(guò)低。在減緩渠道坡度情況下使渠道過(guò)水?dāng)嗝婕哟?，而加大渠道坡度又將給后續(xù)供水管的布置帶來(lái)壓力，為此，經(jīng)綜合考慮，金遵干渠大土～彭古臺(tái)段明渠采用底坡為1/2000。水力計(jì)算成果表明：干渠各水力要素均符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

3 明渠設(shè)計(jì)

金遵干渠布設(shè)明渠長(zhǎng)16.101km，占渠線總長(zhǎng)度的39%，沿線第四系覆蓋層主要為殘坡積層粘土夾碎石，厚度0～3.0m，出露巖石以灰?guī)r、白云巖、砂巖、泥巖為主，地形坡度在0～55°之間。渠道采用窄深式，過(guò)水?dāng)嗝鏋樘菪?，渠?.8～3.0m，渠底寬1.4～2.1m，渠頂開口寬2.48～3.9m，渠堤內(nèi)側(cè)邊坡1：0.3，堤高0.8～2.8m，內(nèi)堤頂寬0.6m，上設(shè)排水溝0.2×0.5m，外堤頂寬0.8～1.2m。渠堤采用M7.5漿砌石砌筑，迎水面采用C15混凝土防滲，渠身處于強(qiáng)風(fēng)化巖層時(shí)，渠道直接開挖石槽成形，采用C15混凝土防滲。渠道每隔10m設(shè)一道橫向變形縫，縫寬2cm，縫內(nèi)設(shè)橡膠止水和瀝青砂漿兩道止水。不同邊界條件下渠道設(shè)計(jì)基本類型分述如下：

（1）一般挖方渠道和邊坡穩(wěn)定性好的渠道，槽挖形成渠身。渠頂內(nèi)側(cè)邊坡每開挖5m左右高度設(shè)1.0m寬的戧道，并在戧道內(nèi)側(cè)設(shè)0.4×0.2m的排水溝，外側(cè)渠頂設(shè)1.0m寬人行和檢修平臺(tái)，渠道過(guò)水?dāng)嗝娣秶?5cm厚C15混凝土襯砌。渠身以上的永久邊坡噴C20混凝土，厚8cm，對(duì)于地質(zhì)條件差的高邊坡，設(shè)Φ25隨機(jī)錨桿，根長(zhǎng)3m，間距為3.0m，并采取掛網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)。

（2）半挖半填渠道，明渠內(nèi)外邊墻采用M7.5漿砌石重力式渠

堤，背水面鉛直，迎水面坡比1：0.3，堤基置于巖基上。內(nèi)側(cè)邊墻頂寬1.0m，上設(shè)1.0×0.2m排水溝，外側(cè)邊墻頂寬1.2m，以滿足人行和檢修要求。渠身過(guò)水面（內(nèi)外邊墻、底板）用15cm厚C15混凝土防滲。

（3）外露出地表的渠道，明渠內(nèi)外邊墻采用M7.5漿砌石重力式渠堤，背水面鉛直，迎水面坡比1：0.3，堤基置于巖基上。邊墻頂寬1.2m，以滿足人行和檢修要求，另一側(cè)邊墻頂寬1.2m。渠身過(guò)水面（內(nèi)外邊墻、底板）用15cm厚C15混凝土襯砌。

（4）矩形渠道，在兩建筑物間連接渠段過(guò)短或建筑物進(jìn)出口需填方布置漸變段較為局促時(shí)，渠道斷面采用矩形，比降為1/1000。渠道邊墻、底板均用0.5m厚C25鋼筋混凝土襯砌，渠道傍山修建時(shí)內(nèi)側(cè)堤頂設(shè)排水溝1.0×0.2m，外側(cè)墻采用M7.5漿砌石加厚堤身以滿足通行需要，堤頂寬1.0m；渠道跨溝時(shí)架空布置于M7.5漿砌石支墩之上，支墩間距10m，與渠道同寬，厚2.0m，基礎(chǔ)置于強(qiáng)風(fēng)化基巖中上部。

（5）填方渠道，當(dāng)渠底高于地面時(shí)，采用C25鋼筋混凝土梯形槽身架空于M7.5漿砌石支墩上通過(guò)。邊墻迎水面坡比1：0.3、背水面鉛直，頂厚0.3m、底厚1.2m，底板厚0.5m。填方渠道每10m分段，其間用伸縮縫連接，兩端安放M7.5漿砌石墩上。支墩與渠道同寬、厚2.0m，基礎(chǔ)置于強(qiáng)風(fēng)化基巖中上部。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)金遵干渠工程特點(diǎn)和評(píng)審結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)跟蹤，適時(shí)地進(jìn)行了干渠整體布置方案的設(shè)計(jì)優(yōu)化和調(diào)整，在工期相當(dāng)緊張的情況下，確保干渠工程高效優(yōu)質(zhì)的施工建設(shè)，確保了整個(gè)工程的工期目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]張春鋒.輸水明渠渠坡加固改造設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)水運(yùn)，2016，16（05）：204-205.

作者簡(jiǎn)介：聶乾（1988-），男，漢族，貴州畢節(jié)人，本科，助理工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。