夾巖水利樞紐工程輸水灌區(qū)明渠結(jié)構(gòu)設(shè)計比選

張斌 田凱翔 王滔

摘要：以夾巖水利樞紐工程輸水灌區(qū)明渠結(jié)構(gòu)設(shè)計為例，結(jié)合現(xiàn)場地形地質(zhì)條件，擬定了3種結(jié)構(gòu)型式優(yōu)化方案。通過技術(shù)經(jīng)濟分析，最終將原設(shè)計的漿砌石明渠優(yōu)化為鋼筋混凝土暗渠，較好地節(jié)約了施工成本，為工程建設(shè)及運行提供了可靠的安全、質(zhì)量保障。該工程輸水灌區(qū)明渠結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗可為其他類似水利工程提供一定參考。

關(guān)鍵詞：輸水灌區(qū);明渠;工程概算;結(jié)構(gòu)比選;夾巖水利樞紐工程;貴州省

中圖法分類號：TV672文獻標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.09.009

Abstract： Taking structural design for open channel in water irrigation area of the Jiayan Hydro-complex Project as example， the schemes of three structural types for the channels were proposed by considering topographic and geological conditions. Through technical and economic analysis， the original stone masonry open channel was replaced by the reinforced concrete closed conduit. The structural change reduced construction costs， ensured project construction schedule and normal operation. The optimized channel design is worth learning and using as reference by other water conservancy projects.

Key words： water irrigation area; open channel; budgetary estimates; structure comparison and selection; Jiayan Hydro-complex Project; Guizhou province

1 工程概況

夾巖水利樞紐及黔西北供水工程（以下簡稱“夾巖工程”）位于烏江左岸一級支流六沖河中游河段，為Ⅰ等大（1）型工程。工程以灌溉和供水為主、兼顧發(fā)電，總投資186.49億元，水庫總庫容13.23億m3，多年平均供水量6.88億m3，總供水人口267萬人，電站總裝機90 MW。工程主要包括水源工程、畢大供水工程、灌區(qū)骨干輸水工程三大部分。灌區(qū)骨干輸水工程設(shè)計線路總長648.0 km，明渠設(shè)計長度為96.1 km，渠身斷面呈下窄上寬的倒梯形，內(nèi)側(cè)渠頂設(shè)置0.35 m×0.25 m（寬×高）的C15混凝土排水溝，渠底設(shè)計坡降為1∶2 000，邊坡支護采用噴C20素混凝土進行支護;渠身完全置于基巖內(nèi)的渠段，采用C15混凝土澆筑渠身防滲體;渠身一側(cè)或兩側(cè)有局部或全部高于巖基面的渠段，外側(cè)或內(nèi)外側(cè)采用M7.5漿砌石渠堤，渠身防滲體采用15 cm厚C15混凝土襯砌。

水利工程渠道具有施工工藝簡單、施工成本低的特點，故我國已建和在建的水利工程大部分采用渠道輸水方式。渠道為長距離輸水的載體，合理選擇渠道結(jié)構(gòu)型式，確保輸水渠道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，既是工程建設(shè)期決定投資的重要因素，也是制約工程建成后運行安全、工程維修養(yǎng)護費用的關(guān)鍵因素。以夾巖工程黔西分干渠標(biāo)爛田灣渠道為例，現(xiàn)場開挖揭露情況表明：因爛田灣渠道覆蓋層較厚，巖體垂直風(fēng)化深度較深，地基均為軟基，邊坡主要為土質(zhì)邊坡，且為順向坡，若開挖切腳后極易導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)滑塌;邊坡處理工作量大，且渠道處于半山腰，植被茂盛，上部巖體風(fēng)化脫落及周圍樹枝落葉可能會造成渠道在運行過程淤積，增加后期運行管理費用。因此，需對爛田灣明渠結(jié)構(gòu)型式進行研究分析。

2 明渠結(jié)構(gòu)型式分析

2.1 工程地質(zhì)情況

夾巖工程黔西分干渠標(biāo)爛田灣渠道為傍山明渠布置，渠道高程約1 224～1 228 m，區(qū)域海拔高程約1 100～1 300 m，屬于中山-中高山地形，坡角多在20°～45°之間，地表沖溝發(fā)育，地形破碎，渠道開挖邊坡以順向坡、斜向坡為主。覆蓋層為第四系耕植土和少量黏土，覆蓋層埋深變化較大，泥巖強風(fēng)化厚度約5～12 m，灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r強風(fēng)化厚度約3.5～6.0 m。渠道所在邊坡整體呈單斜構(gòu)造，西北高，東南低，巖層傾向與坡向基本一致，產(chǎn)狀為：140°～150°∠15°～20°;邊坡處于全風(fēng)化至強風(fēng)化巖體中，除局部揭露少量巖體外，其余都已風(fēng)化成紫紅色黏土。渠道受沖溝切割，地層巖性主要為軟質(zhì)巖夾硬質(zhì)巖，邊坡以順向坡、斜向坡為主，覆蓋層層較厚，邊坡有切角現(xiàn)象。為保證渠道的永久正常運行，需作加強支護處理。

2.2 方案擬定

由于現(xiàn)場實際地質(zhì)情況與藍圖地質(zhì)情況有出入，且存在覆蓋層較深、邊坡為土質(zhì)邊坡等問題，為避免渠身失穩(wěn)和邊坡失穩(wěn)等安全事故發(fā)生，需根據(jù)爛田灣渠道渠頂實際開挖揭露情況，對爛田灣渠道結(jié)構(gòu)型式進行調(diào)整，擬采取以下3種方案進行分析研究。

（1）方案1：漿砌石明渠方案（施工藍圖方案）。漿砌石明渠方案按初步設(shè)計階段專家審批原則設(shè)計，渠身斷面呈下窄上寬的倒梯形，內(nèi)側(cè)渠頂設(shè)置0.35 m×0.25 m的C15混凝土排水溝，渠底設(shè)計坡降為1∶2 000，邊坡支護采用噴C20素混凝土。渠身完全置于基巖內(nèi)的渠段，采用C15混凝土澆筑渠身防滲體;渠槽一側(cè)或兩側(cè)有局部或全部高于巖基面的渠段，外側(cè)或內(nèi)外側(cè)采用M7.5漿砌石渠堤，渠身防滲體采用15 cm厚C15混凝土襯砌?？紤]到爛田灣渠道邊坡為順向坡，為增加靠山體側(cè)渠身的穩(wěn)定性，將原設(shè)計中渠身防滲體采用15 cm厚C15混凝土襯砌調(diào)整為30 cm厚M7.5漿砌石襯砌及10 cm厚C15混凝土襯砌。