夾巖水利樞紐及黔西北供水工程金遵干渠方案優化及明渠設計

聶乾+++陳學義+++李帥+++楊訓

摘 要：金遵干渠明渠施工方案設計中，結合專家評審結果和工程特性，對干渠整體布置方案進行了優化，并對各段水力要素進行了復核。根據管線不同邊界條件，設計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能經濟性。

關鍵詞：水力復核；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市及遵義市境內。灌區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，以及灌區骨干泵站等組成。金遵干渠總體走向北東，起點接北干渠末端位于金沙縣城關鎮賴關，終點位于遵義縣馬蹄鎮彭古臺處，途經雷打壩、大灣子、先鋒嶺、大土、龍壩、茶林灣、核桃灣、馬場壩等地，渠線總長40.91km，其中，明渠長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化及水力復核

2.1 布置方案設計優化

初設階段在可研選線成果的基礎上，結合區域地形、地質條件、地物分布等對局部線路復核，對以下10段進行了局部調整，其分別是：

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

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

初設階段金遵干渠布置相對《可研報告》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優化發生較小的變化，渠首流量增加0.49m3/s，總長度縮短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 水力坡降復核

金遵干渠沿線起到控制性的高程分別是：起點在賴關接北干渠，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；終點彭古臺，高程1041.692m。由此，金遵干渠段水力坡降選擇如下：

賴關～大土段：長度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，渠道需調整在偏巖河支流溝谷內布置，將增加后段渠道布置難度和長度。

大土～彭古臺段：該段任務以城鄉供水為主，長度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、馬場壩等寬槽谷，地勢總體相對較低，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方面，一是為盡量減小管道長度以節省投資，茶林灣～核桃灣段（長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，同時為減小供水管沿線制高點的影響，金遵干渠末端彭古臺高程需控制在1040m左右。由此，帶來的問題是大土～茶林灣段有較大富余水頭（約50m）需消耗，而茶林灣～核桃灣～彭古臺段又需盡量減小水損以控制末端水位標高不至過低。在減緩渠道坡度情況下使渠道過水斷面加大，而加大渠道坡度又將給后續供水管的布置帶來壓力，為此，經綜合考慮，金遵干渠大土～彭古臺段明渠采用底坡為1/2000。水力計算成果表明：干渠各水力要素均符合設計規范要求。

3 明渠設計

金遵干渠布設明渠長16.101km，占渠線總長度的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，出露巖石以灰巖、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，過水斷面為梯形，渠高1.8～3.0m，渠底寬1.4～2.1m，渠頂開口寬2.48～3.9m，渠堤內側邊坡1：0.3，堤高0.8～2.8m，內堤頂寬0.6m，上設排水溝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，渠身處于強風化巖層時，渠道直接開挖石槽成形，采用C15混凝土防滲。渠道每隔10m設一道橫向變形縫，縫寬2cm，縫內設橡膠止水和瀝青砂漿兩道止水。不同邊界條件下渠道設計基本類型分述如下：

（1）一般挖方渠道和邊坡穩定性好的渠道，槽挖形成渠身。渠頂內側邊坡每開挖5m左右高度設1.0m寬的戧道，并在戧道內側設0.4×0.2m的排水溝，外側渠頂設1.0m寬人行和檢修平臺，渠道過水斷面范圍用15cm厚C15混凝土襯砌。渠身以上的永久邊坡噴C20混凝土，厚8cm，對于地質條件差的高邊坡，設Φ25隨機錨桿，根長3m，間距為3.0m，并采取掛網進行支護。

（2）半挖半填渠道，明渠內外邊墻采用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。內側邊墻頂寬1.0m，上設1.0×0.2m排水溝，外側邊墻頂寬1.2m，以滿足人行和檢修要求。渠身過水面（內外邊墻、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，另一側邊墻頂寬1.2m。渠身過水面（內外邊墻、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短或建筑物進出口需填方布置漸變段較為局促時，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，渠道傍山修建時內側堤頂設排水溝1.0×0.2m，外側墻采用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，基礎置于強風化基巖中上部。

（5）填方渠道，當渠底高于地面時，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。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，基礎置于強風化基巖中上部。

4 結束語

根據金遵干渠工程特點和評審結果進行設計動態跟蹤，適時地進行了干渠整體布置方案的設計優化和調整，在工期相當緊張的情況下，確保干渠工程高效優質的施工建設，確保了整個工程的工期目標。

參考文獻

[1]張春鋒.輸水明渠渠坡加固改造設計研究[J].中國水運，2016，16（05）：204-205.

作者簡介：聶乾（1988-），男，漢族，貴州畢節人，本科，助理工程師，主要從事水利水電工程設計工作。