馱英水庫及灌區工程新建支渠施工圖標準化設計

王之岑

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 工程概況

馱英水庫及灌區工程地處廣西三大旱片的左江旱片，工程任務為以灌溉、供水為主，兼顧發電等綜合利用。馱英灌區工程涉及崇左市下轄的江州區、扶綏縣和寧明縣，21個鄉鎮127個行政村，設計灌溉面積84.12萬畝，包括5條干渠、64條支渠及渠系和田間工程，干渠總長243.36 km，支渠總長442.67 km，屬大（2）型灌區，為Ⅱ等工程。新建支渠設計包括I標東干支渠、II標總干及寧明干支渠、III標客蘭東干支渠、IV 標西干支渠共39 條，總長263.29 km，包括明渠、隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、陡坡（跌水）、水閘、排洪建筑物、泵站、機耕橋、交通涵等渠系建筑物以及原有路網遷改復建等。各支渠標段建筑物布置成果匯總見表1～5。

表1 馱英東干渠新建支渠建筑物布置成果匯總表

表2 總干渠新建支渠建筑物布置成果匯總表

表3 寧明干渠新建支渠建筑物布置成果匯總表

表4 客蘭東干渠新建支渠建筑物布置成果匯總表

表5 馱英西干渠新建支渠標建筑物布置成果匯總表

2 支渠設計統籌方法思考

2020 年11 月，在干渠標主體設計及施工進入收尾階段時，馱英灌區工程支渠I～IV 標新建支渠施工圖設計工作也正式啟動了。在總長263.29 km、共計39 條支渠且各標段支渠包含眾多明渠、隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、陡坡（跌水）、水閘、排洪建筑物、泵站、機耕橋、交通涵等渠系建筑物以及原有路網遷改復建等龐大設計任務量、設計周期短的情況下，支渠項目設計組經過細致研究、對比分析干渠特點、設計經驗及支渠自身特點后，決定從任務最繁重、標段設計內容最全面的東干渠I標支渠入手。相比干渠線路復雜、渠道結構斷面大、交叉建筑物跨越渠道布置困難、設計工作需細化量多等特點，支渠自身特點為線路復雜程度稍低、渠道結構斷面較小但類型多、交叉建筑物跨越渠道布置稍易且各標段除主體渠道外其余部分設計內容有一定的共通性，這些都為縮短設計周期、節約人力資源、減少設計失誤的模板化設計提供一定的基礎條件，困難節點在于39 條支渠設計工作需逐條展開進行，渠系、交叉建筑物更為繁多，設計條件各不相同，設計流程時間長；各標段主體布置內容也大有不同，I～IV 標新建支渠實施模板化設計的過程中還要全面考慮龐雜的非共性設計內容，一個也不能少。I～IV標支渠總體設計內容統籌方法思路流程見圖1。

圖1 馱英灌區新建支渠I～IV標支渠總體設計統籌方法思路流程圖

3 明渠標準化設計

（1）明渠布置。明渠主要分梯形斷面、矩形斷面和裝配式U型斷面混凝土結構3種斷面型式。①梯形斷面明渠：設計底坡為1/3000，底寬0.8～1.2 m，梯形斷面開挖邊坡坡比為1∶1.25，填筑邊坡坡比為1∶1.5；②矩形斷面明渠：設計底坡為1/2000，底寬0.7～1.0 m，采用直立邊墻，填筑邊坡坡比為1∶1.5；③裝配式U 型斷面明渠：設計底坡為1/2000，凈寬0.76～0.89 m，凈高0.7～0.8 m，填筑邊坡坡比為1∶1.5。

（2）明渠襯砌及排水。梯形渠道襯砌為現澆8 cm厚C20（1）混凝土。①分離式矩形渠道挖方底板為15 cm厚C20（2）混凝土，填方底板為20 cm厚C20（2）混凝土，邊墻為30～35 cm 厚C20（2）混凝土；②整體式矩形渠道渠身為25 cm 厚C20（2）混凝土；③U 型渠道采用C25（1）預制混凝土，厚8～10 cm；④局部深挖段梯形渠道布設單向排水閥，以降低地下水位。

（3）渠頂道路。明渠頂部一側布置有20 cm 厚泥結石路面，渠頂道路寬度為2.0、3.5 m。部分渠道渠頂道路結合現有道路兼做交通道路，其寬度為3.5 m。

（4）渠道開挖邊坡支護。一般土方開挖邊坡坡比為（1∶1.25）～（1∶1.5），填筑邊坡坡比為1∶1.5，根據邊坡具體情況采用草皮護坡或C20（2）框格梁草皮護坡；一般巖石開挖邊坡按（1∶1.25）～（1∶1）開挖，根據邊坡具體情況采用20 cm 厚C20（1）混凝土襯砌或掛網噴錨支護。

鑒于I～IV 標新建支渠39 條明渠布置的繁雜性，依據上述明渠標準化設計內容統籌選取具有代表性的支渠I 標渠榮支渠設計模板（明渠梯形斷面代表）、那何支渠設計模板（明渠梯形、矩形斷面代表）、岜特支渠設計模板（明渠矩形、U 形斷面代表）進行標準化設計。模板設計主要體現明渠平面需全面表達的布置內容，還要體現渠道結構斷面設計和細部結構設計完整性，在兼顧各標段主體布置非共性設計內容的基礎上，盡可能采用標準化設計，以利于縮短設計周期、節約人力資源、避免設計失誤。明渠標準化設計程度達到了水力學利用基礎數據輸入自動生成線路、斷面水力成果，由線路、斷面水力成果制定出各類型斷面模塊插入能較快完成一整套明渠線路平面、橫斷面布置圖，并由支渠I標明渠設計模板推廣至II、III、IV標支渠明渠設計。

4 渠系建筑物標準化設計

4.1 隧洞標準化設計

（1）隧洞布置。常規隧洞縱坡為1/1000～1/2000，隧洞過水斷面為城門型，寬1.8 m，高2 m。

（2）隧洞支護襯砌設計。隧洞支護根據圍巖類別、隧道斷面尺寸及位置，分別設置不同的類型（見表6）。隧洞頂拱范圍除土洞布置MY80@2 m×2 m塑料排水盲管外，其余布置Φ75@2 m×2 m 的排水孔，排水孔孔深3 m；Ⅳ、Ⅴ類圍巖及土洞全斷面現澆0.3 m 厚混凝土襯砌，Ⅲ類圍巖邊墻及底板襯砌厚0.25 m。

表6 隧洞圍巖分類及支護型式表

（3）隧洞遇半充填溶洞處理。初期先行對頂拱坍塌部分充填C20（2）砼（厚度不得小于2 m），在頂拱及邊墻設置Φ22@1.0 m×1.0 m，長2 m 的錨桿，然后在頂拱及邊墻采用掛鋼筋網Φ8@0.15 m×0.15 m噴15 cm 厚混凝土，并設Ⅰ14@0.3 m 的鋼拱架+2Φ22@1 m，長2 m的鎖腳錨桿，頂拱設Φ75@2.0 m×2.0 m 排水孔，排水孔孔深3 m，二期全斷面現澆30 cm厚混凝土襯砌。

4.2 其他建筑物標準化設計

（1）渡槽。常規渡槽采用矩形鋼筋混凝土斷面型式，C30鋼筋混凝土槽身跨度為10 m和12 m。槽身接縫縫寬2 cm，采用橡膠止水帶止水。渡槽槽墩采用重力式混凝土槽墩、排架式槽墩，基礎埋深不小于2 m控制。渡槽進、出口設漸變段與明渠連接，漸變段長6 m。渡槽轉彎段設為墩槽一體段。另有跨一級路渡槽為24 m跨預應力渡槽段。

（2）倒虹吸。倒虹吸管徑為0.2～1.0 m，為單管倒虹吸。管材材料有預應力鋼筒混凝土管、球墨鑄鐵管、預制鋼筋混凝土管及鋼管。倒虹吸設置進、出口漸變段與上下游渠道平順連接，其長度一般為上、下游渠道設計水深的3～5 倍、4～6 倍，且與倒虹吸進出口連接的坡度不陡于1∶2，一般取4～8 m；漸變段擋土墻采用重力式擋土墻型式。進口漸變段接進口壓力前池，壓力前池的底高程由通過最小流量確定，壓力前池的池頂高程由通過最大設計流量加安全超高確定，管口設有攔污柵。倒虹吸出口消力池為重力式擋墻結構，設置漸變段與下游渠道相接。倒虹吸管身段沿線在上凸部分設置復合式吸排氣閥、低處位置設置排水排泥閥。

（3）暗涵。暗涵設計流量為0.08～1.25 m3/s，縱坡為1/2000～1/3300。圓涵內徑分別為1.2、1 m；矩形暗涵采用C25 矩形鋼筋砼結構，壁厚0.3 m 或0.4 m，均為單孔暗涵。

（4）陡坡。陡坡采用C20 混凝土澆筑，其斷面型式與上下游明渠型式一致，為矩形或梯形斷面，出口設消力池滿足消能防沖需要。

鑒于各類型渠系建筑物自身布置及結構特點各不相同，但主體內容表達方式又有相同點，依據上述模板設計內容統籌選取具有代表性的支渠I標渠榮支渠設計模板（隧洞、倒虹吸、陡坡建筑物代表）、那何支渠設計模板（渡槽、暗涵建筑物代表）進行標準化設計。模板設計主要體現渠系建筑物需全面表達的布置內容，包括各建筑物布置平面、縱剖面、進出口連接段等，還要體現結構鋼筋斷面設計和細部結構設計完整性。渠系建筑物標準化設計程度達到了由線路、斷面水力成果制定出各建筑物斷面、進出口銜接段模塊插入能較快完成一整套渠系建筑物平面、橫斷面布置圖，并由支渠I標渠系建筑物設計模板推廣至II、III、IV 標支渠渠系建筑物設計。

5 交叉建筑物標準化設計

（1）水閘。水閘采用開敞及潛孔兩種型式，均為C25鋼筋混凝土結構，節制閘、分水閘、退水閘上設起閉排架或啟閉機房，普通裝修，水閘進口一般設置引渠連接段，出口設泄槽段、消力池段等。

（2）排洪涵管。排洪涵管的過水斷面根據涵管的設計流量大小分別采用單孔和雙孔預制混凝土管涵圓型斷面結構。預制鋼筋混凝土排水管管徑采用Φ1500（Ⅱ級承插柔性接口管），排水管下部設置砂墊層，厚300 mm。依據排洪點處地形相應設置滿足過洪及消能的進出口型式，進口挖深較大的設置為沉砂池、集水井，挖深較淺的設置進水池。沉砂池兩側均采用C20 混凝土擋墻結構；進水池兩側均采用1∶1.25 邊坡C20 混凝土護坡結構；集水井井壁、底板混凝土厚500 mm，集水井混凝土內外層均布設Φ12@0.2 m×0.2 m鋼筋網起抗裂作用。出口挖深較淺的設置出水池，兩側均采用1∶1.25 邊坡C20混凝土護坡結構與下游排水溝或天然河溝連接，與現狀地面平齊的出口設置厚500 mm生態格網綠濱墊護底做為防沖措施。現有沖溝處為清除排洪涵管進出口表土后采用兩側封口擋墻直接連接。

（3）排洪渡槽。排洪渡槽采用現澆矩形槽身結構，進口挖深較淺設置為進水池，兩側均采用1∶1.25 邊坡C20 混凝土護坡結構；與現狀地面平齊的出口采用混凝土擋墻結構防護，并設置厚500 mm生態格網綠濱墊護底做為防沖措施，與下游的排水溝或天然河溝連接。

（4）機耕橋（交通涵）。明渠梯形渠道涉及單向道路交通的設置為6 m 跨徑機耕橋，采用C30 鋼筋混凝土實心板式結構，板厚0.35 m，基礎采用C20（2）素混凝土U 型橋臺；明渠梯形渠道涉及斷面開挖較大或多向道路匯合交通不利于機耕橋布置的設置為跨路埋管涵；明渠矩形、U 形渠道因斷面窄小，設置為跨路埋管涵以利于道路交通，局部位置涉及斷面開挖較大的設置為6 m 跨徑機耕橋；其他渠系建筑物進出口涉及道路交通的設置為蓋板涵型式，采用C30 鋼筋混凝土蓋板，蓋板厚0.25 m，基礎采用C20（2）素混凝土重力式橋臺。設計標準：機耕道路按農橋-Ⅱ級荷載標準設計，人行荷載為4.5 kN/m2。

鑒于各標段各類型交叉建筑物結構布局小、布置類型共性多但數量特別巨大的特點，依據上述模板設計內容統籌選取建筑物類型最為全面的支渠I標進行標準化設計。模板設計主要體現涵蓋各標段渠系建筑物典型布置的特點，包括各類型建筑物典型布置平面、縱剖面、橫斷面、進出口連接段等，其中以機耕橋和交通涵引道典型布置類型最為復雜，因支渠渠道結構斷面類型多且穿叉渠線的現狀道路錯綜復雜導致典型設計困難重重，項目設計組成員齊心聚力，細致研究方案后最終采取了各類型建筑物典型布置圖+匯總特性表的標準化設計方式，在建筑物結構設計和細部設計上采用設計參數控制，具體由典型布置圖內容推出的特性表匯總表達清楚。標準化設計方式使項目組在縮短設計周期、節約人力資源上得到較大提升。

6 結語

2020 年11 月～2022 年05 月，馱英支渠設計項目組歷時19個月，前后參與設計人員30余人，在經過了新建支渠設計統籌方法思考、明渠標準化設計、渠系建筑物標準化設計、交叉建筑物標準化設計、各類型現場特殊問題的處理等一系列艱難歷程、摸爬滾打后，終于較圓滿完成了施工圖設計任務。共計完成明渠設計163 km，完成設計隧洞16座、渡槽110 座、倒虹吸51 座、暗涵43 座、陡坡39座；完成設計水閘342 座、排洪建筑物108 座、機耕橋（交通涵）553座；完成施工圖紙近2200張。面對龐大的設計任務量，馱英支渠設計項目組攻堅克難，從I～IV標支渠設計內容統籌思考、線路結構設計合理性、縮短設計周期、方便施工等多方面進行細致研究，一步步朝向目標，不僅較圓滿完成了施工圖設計任務，也為明渠線路支渠標準化設計提供一整套模板成果，為同類型項目提供參考。