錦繡川水庫(kù)干渠渡槽設(shè)計(jì)方案優(yōu)選

李 偉 ，張曉靜 ，馮忠棟

（1.濟(jì)南市錦繡川水庫(kù)管理處，山東 濟(jì)南 250112；2.濟(jì)南市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

錦繡川水庫(kù)位于濟(jì)南市南部山區(qū)境內(nèi)，屬玉符河水系，水庫(kù)控制流域面積166km2。水庫(kù)始建于1966年10月，于1970年10月竣工；2000年對(duì)水庫(kù)進(jìn)行加固擴(kuò)建。錦繡川輸水干渠于1966年興建，1971年建成通水，總長(zhǎng)31.5km，其中從渠首至分水嶺水廠出口，全長(zhǎng)27.175km。

輸水干渠是錦繡川水庫(kù)下游灌區(qū)唯一供水渠道，承擔(dān)了向分水嶺水廠供水的任務(wù)，也是“五庫(kù)連通”生態(tài)補(bǔ)源工程的主要輸水線路。2006年山東省水科院對(duì)錦繡川水庫(kù)輸水干渠進(jìn)行檢測(cè)并編制《濟(jì)南市錦繡川水庫(kù)輸水干渠檢測(cè)報(bào)告》，牛家渡槽、大佛渡槽、楊家渡槽鑒定為D級(jí)，擔(dān)杖溝渡槽、西泉瀘渡槽鑒定為C級(jí)。渡槽已運(yùn)行50年，超出使用年限，經(jīng)鑒定后超期服役十余年，存在安全隱患，需拆除改建。

1 工程任務(wù)

工程主要內(nèi)容包括改建牛家渡槽、大佛渡槽、楊家渡槽、擔(dān)杖溝渡槽、西泉瀘渡槽5座渡槽；改建大佛渡槽上游節(jié)制閘、泄水閘和西泉瀘渡槽上游節(jié)制閘、泄水閘；東路倒虹吸進(jìn)出口兩側(cè)設(shè)圍網(wǎng)防護(hù)，倒虹吸鋼管裸露段進(jìn)行除銹防腐處理，沿倒虹吸左側(cè)布設(shè)上山臺(tái)階。其中渡槽改建是本次項(xiàng)目的主要施工任務(wù)，特別渡槽形式的確立對(duì)項(xiàng)目的順利開展有著非常重要的作用。其中渡槽設(shè)計(jì)在現(xiàn)狀設(shè)計(jì)供水規(guī)模15萬m3/d的基礎(chǔ)上，考慮為規(guī)劃水廠預(yù)留供水能力，確定設(shè)計(jì)供水能力20萬m3/d，加大供水能力25萬m3/d。

2 工程地質(zhì)

工程所在區(qū)域地面起伏大，低山丘陵縱橫，河谷深切，為丘陵、低山與河谷交匯地帶，地面高程一般200.0～600.0m（1985國(guó)家高程基準(zhǔn)）。經(jīng)地質(zhì)勘查，場(chǎng)區(qū)地下水埋藏較深，勘探期間鉆孔深度范圍內(nèi)未見地下水，工程場(chǎng)地內(nèi)河道干涸，各改建渡槽工程渡槽內(nèi)環(huán)境水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具弱腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性；場(chǎng)地土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。場(chǎng)地附近地震基本烈度為6°。

3 方案比選

需改建的5座渡槽中牛家渡槽位于錦繡川輸水干渠樁號(hào)2+369～2+431.5段，全長(zhǎng)62.5m，現(xiàn)狀共6跨，槽架為雙排架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，淺基礎(chǔ)形式；槽身共3節(jié)，雙懸臂梁式布置。通過水文和地質(zhì)情況，以錦繡川水庫(kù)大佛渡槽為例，改建后渡槽結(jié)構(gòu)型式可采用以下五種方案。方案一采用拱式渡槽；方案二采用斜拉式渡槽；方案三采用雙懸臂梁式渡槽；方案四采用簡(jiǎn)支梁式渡槽；方案五采用梁式（架設(shè)管道）渡槽。以大佛渡槽為例進(jìn)行典型設(shè)計(jì)，通過方案比選后，確定5處渡槽改造方案。

3.1 拱式渡槽

方案一，綜合考慮地形地質(zhì)條件，渡槽總長(zhǎng)及所跨公路上空凈高要求，采用上承式鋼筋混凝土排架式拱式渡槽。渡槽設(shè)計(jì)為2跨，凈跨22.82m，矢跨比為1/5，槽身簡(jiǎn)支式置于排架頂；槽身為設(shè)有帶橫肋的預(yù)制拼裝鋼筋混凝土矩形槽，下部為鋼筋混凝土排架，拱架支撐在混凝土槽墩和槽臺(tái)上；槽身為預(yù)制混凝土吊裝施工，拱圈、排架、槽墩及其他結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆混凝土施工；槽身及與上下游渠道銜接處設(shè)伸縮縫，并布置橡膠止水。

3.2 斜拉式渡槽

方案二為斜拉式渡槽，主要有單塔、雙塔、高低塔等型式，拉索布置有扇形、輻射形、豎琴形等型式。根據(jù)工程所處河谷地形、地質(zhì)條件及槽下交通要求，可選擇單塔雙索斜拉式結(jié)構(gòu)；渡槽設(shè)計(jì)為2跨，等跨對(duì)稱布置，每跨長(zhǎng)33m，斜拉索采用扇形雙索面布設(shè)方式。

索塔為H形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，槽身采用鋼筋混凝土U形斷面，分10節(jié)預(yù)制，每節(jié)兩側(cè)預(yù)設(shè)錨孔，塔墩采用雙排架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土灌注樁，在樁頂設(shè)置鋼筋混凝土承臺(tái)；槽身及與上下游渠道銜接處設(shè)伸縮縫，并布置橡膠止水。

3.3 懸臂梁式渡槽

梁式渡槽主要有簡(jiǎn)支梁式、雙懸臂梁式、單懸臂梁式、連續(xù)梁式等型式；擬選擇在工程中常用的簡(jiǎn)支梁式、雙懸臂梁式渡槽，槽身橫斷面型式常用矩形、U形。

方案三為懸臂梁式渡槽，共設(shè)7跨，分3節(jié)，預(yù)制U形鋼筋混凝土薄壁式結(jié)構(gòu)，斷面尺寸寬3m，高1.8m，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土整體板式、單排架，槽身及先接觸的伸縮縫布設(shè)橡膠止水。

3.4 簡(jiǎn)支梁式渡槽

方案四為簡(jiǎn)支梁式渡槽，共設(shè)7跨，分7節(jié)，預(yù)制矩形槽身結(jié)構(gòu)，斷面尺寸為凈寬2.0m，凈高1.6m，采用鋼筋混凝土整體板式基礎(chǔ)、單排架，槽身及先接觸的伸縮縫布設(shè)橡膠止水。

3.5 鋼管梁式渡槽

方案五采用排架上架設(shè)管道，管材主要采用的螺旋鋼管、高密度聚乙烯管和玻璃鋼管等，綜合考慮機(jī)械強(qiáng)度、工程造價(jià)、使用壽命以及施工條件等因素，選擇DN1600螺旋鋼管外包聚氨酯發(fā)泡；采用單排排架柱，上部架設(shè)鋼桁架，部鋼管及鋼桁架均做防銹蝕處理。

表1渡槽方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

4 結(jié)論

根據(jù)5種渡槽方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比選，考慮經(jīng)濟(jì)性、耐久性及施工周期、后期運(yùn)用管理等因素，結(jié)合場(chǎng)地條件和周邊實(shí)際需要，簡(jiǎn)支梁式渡槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工簡(jiǎn)易，對(duì)山區(qū)地形適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)建后維護(hù)簡(jiǎn)單，確立以此作為牛家渡槽的基本結(jié)構(gòu)型式。