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引汉济渭二期工程过浐河设计方案研究

发表时间：2020/11/17 来源：《基层建设》2020年第22期作者：张飞儒李程

[导读] 摘要：引汉济渭工程调水入关中后，二期工程线路沿线要穿越渭河、泾河及“关中八水”等较大的河流，如何穿越，是设计人员十分关注的问题，设计方案不仅要保证可靠、安全、经济，也要兼顾运行检修条件的便利及与周边自然社会环境的协调美观，本文以二期工程线路穿越浐河为例，就不同设计方案进行分析、研究，经比较后最终选定了渡槽方案，为类似工程设计提供参考。

        陕西省水利电力勘测设计研究院西安 710001；陕西省引汉济渭工程建设有限公司 710010
        摘要：引汉济渭工程调水入关中后，二期工程线路沿线要穿越渭河、泾河及“关中八水”等较大的河流，如何穿越，是设计人员十分关注的问题，设计方案不仅要保证可靠、安全、经济，也要兼顾运行检修条件的便利及与周边自然社会环境的协调美观，本文以二期工程线路穿越浐河为例，就不同设计方案进行分析、研究，经比较后最终选定了渡槽方案，为类似工程设计提供参考。
        关键词：引汉济渭；二期工程；穿河；渡槽
        1.工程概况
        过浐河建筑物位于引汉济渭二期工程南干线3#隧洞与4#隧洞之间，是连接两座输水隧洞的重要穿河建筑物，线路平面布置呈西南向东北走向，直线布置，全长2055m，如图1所示。线路沿线通过浐河一、二、级阶地，进、出口底板高程分别为475.19m、473.44m，河道主槽处高程为455.30m，30年一遇设计洪峰流量810m3/s，相应洪水位458.70m，100年一遇校核洪峰流量1090m3/s，相应洪水位为459.0m。河道右岸现状有102县道通过，道路面高程462.90m。建筑物级别为2级，设计流量18m³/s。

        图1二期工程过浐河线路平面示意图
        2.工程地质
        过浐河沿线主要出露河漫滩、一级阶地、二级阶地三个地貌单元。河漫滩由砂卵石组成，层厚0.5～3.0m；一级阶地从上到下由壤土、砂卵石、中粗砂组成；二级阶地表面为壤土，以下为砂卵石、中粗砂、砂壤土。二级阶地基础高于地下水位，一级阶地段倒虹基础大部分位于地下水位以下，河流冲刷深度1.5～2.0m，浐河水对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，基础主要位于一级阶地砂壤土、砂卵石，二级阶地卵石中，沿线地基土对混凝土、钢筋混凝土结构中的钢筋、钢结构均具微腐蚀性，二级阶地的壤土对钢结构具强腐蚀性。
        3.方案设计
        浐河河道属宽浅式，过浐河建筑物两端部衔接高程均高于现状102县道路面高程和设计洪水位，输水线路过浐河同时具备布设渡槽与倒虹方案，对两种建筑物型式的设计方案进行研究比较。
        （1）倒虹方案
        浐河倒虹按照满足总体线路水位衔接及考虑不产生淤积的最小流速的要求，经计算，确定倒虹管身采用2根DN2600PCCP管。倒虹主要由进口段、管道段、出口段、镇墩、阀井等部分组成，采用沟埋式双根DN2600PCCP管道布置方案，管中心间距为4m。根据地形、地质及冲刷深计算结果，管身纵断面设计平坦段最小埋深不小于2.0m，主河槽段控制埋深不小于4m
        倒虹进出口段、管身及管床基础均采用0.6m厚碎石垫层，0.15m厚C20砼垫层。沟槽临时开挖边坡细粒土1:0.75，砂砾石水上1:1.25，水下1:1.5。倒虹采用沟埋式，地下水位以下，管沟两侧均设置0.5m×0.4m的排水沟，主河槽段采用C25砼管床。开挖深度大于6m时，每6m设置戗台，左侧宽度2.0m，右侧宽度4m。管道周围及管顶以上1.0m范围内回填土要求人工夯实，其余回填采用机械回填。

        图2浐河倒虹方案管沟断面图
        （2）渡槽方案
        渡槽设计方案平面线路与倒虹方案相同，全长2055m，3#隧洞后接进口渐变段、闸前箱涵段、闸室段、闸后箱涵段、槽前连接段、槽身段、槽后连接段、箱涵段及出口渐变段，后接4#隧洞进口，其中槽身段长1860m，进口渐变段、控制闸及箱涵长64m，箱涵及出口渐变段长131m。
        3#隧洞及4#隧洞设计比降为1/3000，箱涵分别衔接3#洞出口及4#洞进口，与洞子取相同设计比降1/3000。渡槽和倒虹采用同水头损失进行比较，水面衔接计算后确定槽身段设计比降为1/1400。
        槽身采用矩形箱梁结构，槽底比降1/1400，经计算分析，确定渡槽设计水深2.369m，槽净宽3.8m，净高3.0m；槽身侧墙厚0.3m，底板厚0.4m，顶板厚0.25m。槽身采用预制C50预应力钢筋砼结构，单跨长30m，跨间设一道40mm宽的伸缩缝。
        槽下支撑结构边跨及小于5m高度的采用槽台，其余均采用圆端形空心墩结构。圆端形空心墩由墩帽和墩身组成，墩帽由顶帽和托盘组成。顶帽平面为矩形，横槽向长度为6.9m，顺槽向宽度为3.4m，厚度为1.2m。托盘由顶部矩形截面向下收缩为底部圆端形截面，托盘高度为1.2m。墩身顶部接托盘底部，墩高5.69m～24.77m，墩身四周从墩顶截面按照40:1（竖：横）坡比向墩底截面扩大。墩身底部5m范围内，最底部1m高度为砼实体结构，向上4m的墩壁厚1m；墩身上部墩壁厚0.5m。墩身顺槽向中间设置0.5m厚的横隔板，并在墩身高度上按3m间距设置通气孔。墩帽及墩身均采用C30钢筋砼。
        基础由承台和钻孔灌注桩（摩擦桩）组成。两端承台部分：承台在横槽向长度为9.6m，顺槽向宽度为5.6m，厚2m。钻孔灌注桩采用两排6根布桩，桩径为1.2m，桩中距为3.6m，边桩外边缘与承台边缘距离为0.6m，桩长12m。中间承台部分：承台在横槽向长度为9.6m，顺槽向宽度为8.8m，厚2m。钻孔灌注桩采用三排8根错开布桩，桩径为1.2m，桩中距为3.6m，边桩外边缘与承台边缘距离为0.6m，桩长14～20m。承台及灌注桩均采用C30钢筋砼。渡槽槽箱及下部结构断面见图3。

        图3浐河渡槽方案槽箱及下部结构断面图
        4.方案比较
        对输水线路过浐河的倒虹穿越方案和渡槽跨越方案进行工程布置、地质条件及基础处理、主要工程量、施工条件及工期、建筑工程投资等方面综合比较分析，详见表1所示。由表可见，倒虹方案和渡槽方案从工程技术方面来说，均不存在制约因素，两方案各有优缺点，倒虹方案采用双管布置，具有输水灵活性高，单管出事后，另一根管道可以满足事故工况下过70%流量的要求，缺点是施工期需要修建两期导流围堰，施工导流工程量大、费用高，施工期对周边环境影响较大，倒虹管埋于地下，事故隐患点不易发现，事故检修时，需要采用临时抽水泵站抽排后，方能检修，运行管理不便；渡槽方案优点是施工导流费用小、检修时不需要配置临时泵站抽排，主体建筑物位于地面以上，运行、检修、管理方便，缺点是事故检修时需要全线停水；投资方面，两方案相差不大；从环境的适应方面，渡槽方案主体建筑位于地面以上，桥墩采用空心墩，槽身采用矩形箱梁，造型美观、大气，与周边环境协调、适应，可作为本工程的标志性建筑之一。因此，推荐采用渡槽方案。
        表1 浐河倒虹、渡槽方案综合比较表

5.结语
引汉济渭工程作为陕西省有史以来规模最大、影响最为深远的引调水工程，将极大缓解关中的缺水现状、改善生态环境，为关中经济社会经济发展的腾飞提供坚实的支撑，其二期工程是实现输配水任务的重要一环，在穿河建筑物设计中，对不同的建筑物型式进行深入研究、比选，既保证设计方案的安全、可靠、经济，运行检修的便利，也要考虑设计方案与周边环境的协调、美观，择优而选，为工程的实施奠定坚实的基础。