黔中水利樞紐工程渡槽選型研究

徐俊 張榮隨

【摘要】黔中水利樞紐工程總干渠線路穿越諸多峽谷及河流，需建設較多的高、大跨渡槽。這些渡槽，要根據地形的不同來做出相應的選擇，針對不同類型就有其各自的特點，找出奇特之處更有利于預測和解決在修筑之時的技術問題。

【關鍵詞】黔中水利樞紐；渡槽；施工技術

前言

黔中水利樞紐是以農田灌溉，城市供水為主，水力發電為輔的綜合性利用工程。總工程由由水源，農區灌溉，貴陽生活供水和安順供水線這四部分構成。水庫的總容納量約為10.98億m3，預計可灌溉的土地面積約為65.14萬畝，供給省會貴陽及其周邊的鄉鎮的水源可達到3.22億m3/年，發電站裝機容量136MW，年發電量可以持續3.41億kW`h，成為了貴陽省境內有史以來容量最大的水利樞紐工程。

1、渡槽的選型及主要特點

在渡槽的修建之處大多地形為起伏多變的溶蝕山區地貌，綿延多山，還有深切峽谷，甚至在許多已經建成的水庫，省級和縣級的公路，煤礦的開采片區地質條件也是復雜多變，大多處于巖溶強烈發育地區。所以在渡槽類型選擇時，要注意以下的條件來設計：

如若位于深切河谷，但是兩岸基巖裸露，并且完整性很好、巖石質地很堅硬的條件下，應當選擇單跨共性渡槽；

若是地形開闊平坦的河床或谷地，渡槽離其的高度在百米之下，則選擇多跨連續拱渡槽和簡支梁式渡槽；

需要跨越已建有水庫或深切橫跨度廣的谷地，無法布置之前的幾種，那就應該選擇新研究出的連續剛構漕渡；

面對普通地形，跨度高度都不大的情況，可以直接選擇常規渡槽模式。

2、關鍵技術研究

2.1設計重大技術研究

（1）連續剛構渡槽

連續剛構渡槽大部分會被運用在高速公路上，近幾年將其又做了進一步的研究拓展。它的優勢是充分利用上部變截面預應力箱梁的強大承載能力，建造出大跨度的評審鋼精混凝土結構。合適可以放在需要布置大跨度渡槽，而地形的情況是不適用拱式結構的地方。想要正確地使用這一渡槽模型需要具備兩種思路；首先是以剛構作為支撐結構，在上部另外布置輸水槽殼，呈現出“橋槽分離”狀態；然后是將二者結合，利用作為支撐結構的箱梁來輸送水，不另外設置輸水槽，實現二者統一成一個整體的狀態。

（2）拱式渡槽

常規拱式渡槽已經是比較成熟的一類了，這類在國內的運用比較廣泛，已經積累了許多的經驗。不過在超大跨度的拱形結構方面，在風荷、地震、地基以及自身質量問題的作用下會使得渡槽變得敏感，這就對它的可靠度要求更高。所以在設計此類型的渡槽時，要特別注意拱圈結構形式，還要對應用參數做好進一步的研究。此外還要多多考慮施工方法是否合理，施工工藝是否完善，哪些地方需要變化才能更好地配合現實的操作。

（3）預應力箱梁簡支渡槽

菜子沖渡槽是這幾種類型中為長度最大的渡槽，所經過地形一般為海拔較低矮的淺丘山地，比較適宜布置簡支梁式渡槽。預應力槽殼及轉彎處的弧形槽殼是此設計研究重點。設計是最先選擇順山脊布置渡槽軸線，可以在很大程度上降低 了分支承受的結構高度，但在平面上一定要出現3 個彎道，并且需要配合好銜接設計等問題。通常情況下，在直段會布置28 段跨度 50 m 長的預應力簡支箱梁槽殼，在轉折段采用跨度10. 6 ～15. 0 m 的簡支非預應力矩形槽殼過度。該渡槽 50 m 預應力箱式槽殼為中國國內在建的最大跨度，其支點土墩高度 23 ～ 57 m，材質為變厚度矩形空心鋼筋混凝土墩。

2.2 施工專項技術

（1）連續剛構渡槽

剛構墩的樁基呈現孔狀： 剛構的主墩以連續剛構渡槽為主要支承結構，并與實際情況結合，例如貴州省的地形地質條件，所以采用樁基嵌入巖層技術。樁基施工方法是采用人工挖孔，如若地基遭遇可溶巖層或者煤系地層，前者出現巖溶、涌水的狀況； 后者往往孔深數十米，存在采空區及可能的煤層瓦斯問題，更有甚者會出現爆炸事件。施工分別需要研究和制定合適的工藝和措施，以確保順利安全實施。上部箱梁施工：大體采用與橋梁工藝相同的掛籃，一般選取對稱懸臂澆筑施工法，即先澆筑0#節段，再依次懸臂澆筑中間節段，最后合攏。由于箱梁與過水渡槽是一個體系，就會派生出某些與橋梁不同的或更難以解決的施工問題，這就需要施工人員在原有基礎上，研究改進施工工藝和方案：第一是雙箱有別于橋梁的單箱，以及雙箱與單箱的過渡連接段，給模板架設、鋼筋制安及混凝土澆筑又增加了難度；第二是部分縱向預應力鋼束齒板會經由原先的箱體內轉移到箱體外面，需要研究有針對性的施工工藝來克服此類突發狀況帶來的施工困難和風險；第三是要根據的箱體結構運行期出現的下繞來做好預測，在進行施工期間能夠嚴格的控制預拱度。

（2）大跨度拱式渡槽

單跨拱渡槽： 拱式渡槽的施工關鍵之處是拱圈，在它形成后，其上部結構的施工較為簡單。以平寨、白雞坡渡槽的拱圈為例，經過詳細地分析后：二者均采用纜索吊裝箱拱的無支架安裝施工工藝，即先吊裝預制中室的拱箱節段再將其合攏，然后吊裝邊室拱箱并合攏，最后現澆筑縱縫及頂板層混凝土，形成單箱三室的整體箱型拱圈結構。不過也有特殊例子，對于龍場渡槽來說，其拱圈臨空高度 110 m，跨度達到 200 m，而且需要變截面拱，此類問題尚無工程建設的實際經驗。工作人員就先后研究了落地支架、懸臂掛籃、預制吊裝三種施工方法，又多次進行專家咨詢交流溝通，最終確定采用預制吊裝的施工方案。但是，還需考慮該渡槽使用混凝土拱圈構件的特殊性，進一步優化和改進施工工藝。連續拱式渡槽：其施工除考慮拱圈特殊施工方法外，更重要的是解決施工期的縱向穩定問題。青年隊渡槽為6跨度為108m的連續拱，之后由施工單位確定采用落地支架施工主拱圈。并提出6連拱分次澆筑和一次澆筑的施工計劃配合使用，為解決施工期產生的拱結構縱向穩定問題，設計單位還專門進行研究，提出了不同的結構設計，以供施工配套采用。業主還從工程總工期出發，要求對六連拱同時施工的工法進行專項研究。

（3）簡支預應力大跨度箱式渡槽

菜子沖渡槽為高墩大跨度簡支箱式預應力鋼筋混凝土構成，施工的關鍵環節在于，箱梁預應力混凝土施工技術與彎道槽殼的線性控制的配合方面。由于槽身箱梁跨度大又是高度臨空，箱體數量大，為保證質量、安全、速率以及精準的投資控制目標，采用鋼體結構移動模架成槽的施工方案。轉彎處的小跨度使用鋼筋混凝土槽殼。鑒于臨空高度不大，可以采用常規的落地支架施工，也利于平地對其線性規劃控制。

結束語：

黔中水利樞紐工程總干渠以及諸多渡槽，跨度大、結構形式多樣，在中國水利建筑史上都罕見。這些渡槽的結構設計和施工均使用了我國研究出的關鍵性技術，在此基礎上，又為中國的建筑技術做出了重大的貢獻，這些也是渡槽順利建設并能良性運行的重要保證。目前這些渡槽正處于施工實施階段，施工過程中遇到特殊的情況，必然會對某些設計和施工進行修改和優化調整。相信通過參考各方的意見和建議，借助其他行業及相關專家的重要經驗總結，盡管黔中水利樞紐工程總干渠高墩大，但是跨度渡槽一定能順利建成，并為今后類似渡槽的建筑提供寶貴經驗。

參考文獻：

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[2]李杰.黔中水利樞紐一期工程拱式渡槽工程相關技術和投資管控[J].水利科技與經濟.2014（08）

[3] 翟淵軍，朱太山，馮光偉. 南水北調中線沙河渡槽關鍵技術研究與應用[J].人民長江.2013（16）

作者簡介：姓名：徐俊，出生年月：1980年8月18日，性別：男，籍貫：湖北武漢，職稱：工程師