新疆克拉瑪依西干渠4#輸水隧洞進口改建方案

李 鶴

（新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊830000）

新疆克拉瑪依西干渠4#輸水隧洞進口改建方案

李 鶴

（新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊830000）

新疆克拉瑪依西干渠4#輸水隧洞通水試運行后發現，該隧洞在過設計流量和加大流量時，隧洞進口上游渠道安全超高均不夠。經過技術、經濟比選，最終推薦采用混凝土擋土墻加高渠堤方案。

輸水隧洞；進口；改建

1 概述

新疆克拉瑪依市干渠全長217.184km，為大（2）型Ⅱ等工程，設計年輸水量6.8億m3，設計流量30~ 61m3/s，加大流量36~73m3/s。4#輸水隧洞全長1470m，為無壓隧洞，設計流量49m3/s，由進口明渠段、漸變段、洞身段和出口消力池、漸變段、出口明渠段組成，過水斷面為馬蹄形。

2 工程地質

4#輸水隧洞進口段地層主要為下第三系（E2~3w）的灰白色砂巖，含少量砂礫巖和紅色泥巖，基礎位于強風化層上。砂巖干密度γd=1.71g/cm3，縱波速度Vp=500～800m/s，砂巖膠結差，遇水崩解軟化，干燥時較為致密，紫紅色泥巖分布極不穩定，呈團狀，小范圍內延伸，或呈夾層狀、大的透鏡體分布，自由膨脹率高達109%。

3 存在問題

2011年西干渠通水試運行時發現，4#輸水隧洞過39.8m3/s流量時，上游渠道距漸變段50m處渠道超高0.787m，漸變段進口左岸壓頂板處渠道超高0.535m，隧洞進口斷面附近標尺顯示水痕2.68m；由此推測，4#輸水隧洞過設計流量49m3/s，加大流量59 m3/s時渠道超高將不滿足設計要求（設計工況下渠道超高1.1m，加大工況下渠道超高0.7m）。

根據《“引額濟克”西干渠4#，5#引水隧洞水力學模型實驗報告》（以下簡稱實驗報告），4#隧洞進口過加大流量59m3/s時，隧洞進口上游渠道最大波動水深4.36m，已超過渠道堤頂0.41m，隧洞進口已出現間歇性封頂，但洞內仍有20cm的凈空高，洞內仍然保持無壓流狀態；設計流量49m3/s時，隧洞進口上游渠道最大波動水深3.84m，距渠道堤頂0.11m。隧洞進口水深3.74m，凈空高0.56m，整個洞身均為無壓流，水流流態平穩，洞內水面線呈降落曲線。

實驗報告結論認為，4#隧洞設計流量和加大流量時，隧洞進口上游渠道安全超高均不夠，但整個洞身均為無壓流，即隧洞進口及洞身的過流能力可滿足要求。

4 改建方案

4.1 擋墻加高方案（方案1）

加高起始斷面為隧洞起點，上游渠道加高范圍4#洞進口樁號H12+780m~H13+730m。現澆混凝土擋墻為直角梯形斷面，上寬0.2m，下寬0.53~0.245m，墻后坡1∶0.3，高1.1~0.15m。每10m擋墻設一道沉降縫，縫寬20mm，填縫材料為苯板，并采用聚氨酯砂漿勾縫，擋墻后與渠道開挖面間回填砂礫石至擋墻頂，如圖1。

圖1 擋墻加高方案

4.2 順坡加高方案（方案2）

隧洞進口上游渠道加高高度、長度范圍及加高起始斷面與擋墻加高方案相同，加高段渠道順其下渠道邊坡坡度向外延伸，與原渠道渾為一體，外觀上不改變渠道形狀。加高段渠道襯砌結構與原設計相同，順水流向分縫與原設計保持一致，采用C20混凝土板，板縫寬20mm，填縫材料為苯板，并采用聚氨酯砂漿勾縫，與渠道開挖面間填筑砂礫石至加高段頂高程。如圖2。

圖2 順坡加高方案

4.3 長矩型斷面+擋墻加高方案（方案3）

為改善隧洞進口壅水現象，尤其是進口斷面處的間歇性封頂現象，將隧洞橋下矩型斷面向上游方向延伸40m，使壅水現象前移。矩型斷面通過30m長漸變段與上游渠道銜接。由此，上游渠道加高起始斷面為渠道進口漸變段起點，即上游渠道加高起始斷面比方案1和方案2向上游前移64m，加高高度和長度不變。

4.4 水力

4#輸水隧洞進口斷面處水深3個方案相同，矩形斷面水深變化波動不大，持續長度與矩形斷面長度一致，渠道斷面處3個方案水深也接近。水深統計如表1。

表1 4#輸水隧洞進口前水深統計單位：m

5 方案比選

通過表2進行綜合比較，方案1最便宜，方案2比方案1多37.19萬元，方案3比方案1多161.58萬元。方案3可在一定程度上改善4#輸水隧洞進口壅水現象，但由于隧洞進口斷面處水深受下游斷面影響，水深與方案1接近，即并不能提高隧洞的過流能力，且這60m建筑需停水修建，工程量最大，投資較方案1多2.2倍。方案1（擋墻方案）施工便捷，對填土要求低，施工難度低，基本解決了洞前壅水渠道過流能力不足的問題，投資最少，所以推薦采用方案1為實施方案。

表2 4#輸水隧洞進口改建方案比較

續表2

6 結語

克拉瑪依西干渠4#輸水隧洞進口存在壅水問題，通過計算，提出3個不同改建方案，最終推薦采用方案1。

［1］張建華，王志剛.水工隧洞設計中幾個問題的探討［J］.江西水利科技，2001（S2）：10-13.

［2］李煒.水力計算手冊［K］.北京：中國水利水電出版社，2006.

［3］劉來平，李吉瓊.無壓水工隧洞設計中相關問題研究［J］.華東科技：學術版，2015（2）：117-118.

［4］孫燕峰.靖會工程甘溝干渠隧洞改擴建方案比選設計［J］.城市建設理論研究，2012（17）：54-57.

［5］熊啟鈞.取水輸水建筑物參數（隧洞）［M］.北京：中國水利水電出版社，2002.

Study in Reconstruction plan of Xinjiang Kramer’s Yixi canal 4#water conveyance tunnel jmport

LI He
（Xinjiang Survey&Design Institute of Water Resources&Hydropower，Wulumuqi830000，China）

after the trial operation of Xinjiang Kramer's Yixi canal 4#water conveyance tunnel，when the tunnel in the design flow and increase the flow，the Safe Superelevation of the tunnel inlet channel at the upstream cannal is not enough. Through technical and economic comparison and selection，the final recommended by the concrete retaining wall with high canal bank scheme.

water convey tunnel；import；rebuild

P641

B

1672-9900（2016）04-0083-03

2016-06-28

李鶴（1981-），男（漢族），新疆烏魯木齊人，高級工程師，主要從事水利水電工程設計工作，（Tel）13899985767。