淺談新疆裕民縣某調水工程渠道優化設計施工方案

【摘要】文章介紹了在山區施工的傍山渠，施工難度大，山勢陡峭的情況下渠道施工方案的優化設計。

【關鍵詞】渠道；渠道工程方案比選；工程方案優化設計

1、背景資料

工程位于新疆塔城地區裕民縣境內，是一座以灌溉為主的引水渠道，優化設計方案選用φ1m預制砼管，總長6.9km，設計流量1m3/s，平均縱坡i=0.0025。

原工程渠道總長6.9km，設計引水流量為1.0m3/s，渠道平均縱坡為0.0025。渠道橫斷面為梯形，上口寬4.02m，底寬0.6m，設計邊坡為1：1.5，渠深1.2m。為了方便施工和防止渠道遭受破壞，在依附山體一側的渠道修建伴渠道路，路寬4m。

2、優化設計原因分析

本次優化設計只針對渠道，優化原因：主要原因為0+050～4+000為傍山渠，山體多處有尖角出露，山勢陡峭，施工難度大。

（1）從工程地質分析，渠道右岸多為尖頂，山勢陡峭，局部滑落嚴重。從現狀老渠道分析，碎石滑落對老渠道破壞嚴重，局部渠道已被碎石破壞，渠道內堆滿碎石，現已無法正常通水。

（2）從施工分析，梯形渠施工分析：原設計梯形渠上口寬4.02m，底寬0.6m，渠深1.2m，右岸伴渠道路長6.9km，路寬4m，挖方量較大，石方2.7萬m3，從現場勘察，高邊坡處理施工開挖難度較大，渠道開挖斷面作業面較大，場內施工運輸難度較大。

砼管施工分析：選用φ1.0m預制砼管，取消右岸伴渠道路，只保留1.5m行人便道，施工道路調整到山體坡腳河床內，減少了山體的開挖，縮窄了開挖作業面，預制好的成品從河床施工道路上采用吊裝施工，解決了現澆方案中原材料運輸問題，因此，相對施工簡單。

（3）從運行管理分析，砼管方案相對梯形渠運行管理便捷，砼管方案避免了碎石滑落對渠道砼板的破壞；避免了渠道內的碎石清除，從而減少了管線巡視次數。

（4）從工程造價分析，優化前渠道及伴渠路概算投資為688.37萬元，優化后管道及施工道路概算投資為617.34萬元，投資減少了71.03萬元。

3、優化方案設計

3.1 方案擬定

根據下游灌區的引水要求，本階段在橫斷面設計中考慮選用以下兩種方案進行優化比選：

方案一：渠線采用預制混凝土管，渠線平均縱坡i=0.0025，設計引水流量為1.0m3/s，經計算，選用φ1.0m預制混凝土管。

方案二：渠線采用預制混凝土U型渠與預制混凝土管相結合設計，根據地形，樁號0+550～1+270傍山渠線段采用φ1.0m預制混凝土管，原因是傍山渠線右岸多為尖頂，山勢陡峭，左岸局部滑落嚴重。其余渠線段選用預制混凝土U型渠。

3.2 優化方案設計

3.2.1 管道設計

本工程改造管道總長6.9km，選用φ1m預制砼管，壁厚120mm，單根預制長度2m，設計流量1m3/s，平均縱坡i=0.0025，分縫處采用聚氨酯填縫。管頂回填土厚0.5m，管底基礎鋪筑10cm厚的砂礫石墊層，砂礫料墊層中粒徑d≤0.075mm的顆粒含量≤10%，砂礫石墊層相對密度Dr>0.75。

3.2.2 水力計算

預制砼管長度L=6920m>15h=15×0.74=11.25m （h為預制砼管上游水深），水力計算采用迭代公式計算：

綜上，本階段推薦方案一，即預制混凝土管方案。

根據《村鎮供水工程設計規范》SL-2014，設計流速不宜小于0.6m/s，本工程設計流速：1.58～1.71 m/s，滿足規范要求。

3.3 施工特點

樁號0+000～4+000為峽谷區傍山管道，主要為巖石挖方段，低中山多為尖頂，山勢陡峭，這樣造成施工場地不開闊，機械設備選型受到約束，施工機械效益受到影響。通過現場踏勘，本次優化設計把施工道路調整到山體坡腳河床內，山體坡腳河床內工作面能夠滿足施工機械設備要求，因此本工程預制砼管施工時采用吊裝施工，預制好的成品從河床施工道路上吊裝施工，選擇吊裝設備和運輸能力應與預制砼成品吊運的需要相適應，以保護砼運輸的質量。充分發揮設備高效率，在運輸過程中，應盡量縮短運輸時間及減少轉運次數。搬運裝卸時要輕拿輕放，避免與堅硬的物件碰撞。

參考文獻：

[1]《混凝土渠道及其附屬建筑物系列設計圖集》（上冊）渠道 水閘 閘門，孫競武，水利，出版日期：2011.03.01

[2]《渠道防滲工程技術》中國灌溉排水技術開發培訓中心，水利，出版日期：1998.03

[3]《灌溉渠道襯砌》，D.B.克拉茨，水利，出版日期：1980.02

[4]《梯形斷面渠道水利計算》，波斯拉夫斯基，水利，出版日期：1958.08

作者簡介：朱家軍（1988-），男，漢族，現供職單位：塔城地區水利水電勘察設計院；職稱：工程師；學位：工程學士；主要從事水利水電工程勘察、規劃設計工作。