張國(guó)杰
(山西省水利建筑工程局,山西 太原 030006)
太中銀鐵路呂梁山隧道位于山西省呂梁市離石區(qū)吳城鎮(zhèn)與汾陽(yáng)市的交界處,太中銀鐵路隧道橫穿呂梁山脈中山區(qū)中段。該區(qū)水文地質(zhì)屬巖溶自流盆地,巖溶水分別自吳城泉、峽口泉、上林舍泉等泉排出。
汾陽(yáng)灌區(qū)灌溉補(bǔ)償供水工程的灌溉水源為呂梁山隧道洞內(nèi)排水,設(shè)計(jì)供水量0.3 m3/s,控制灌溉面積0.095萬(wàn)hm2,工程等級(jí)為Ⅴ等5級(jí)。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》,輸水線路過(guò)溝工程的防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇洪水。工程區(qū)設(shè)計(jì)基本地震峰值加速度值為0.15 g,特征周期值為0.40 s,抗震設(shè)防烈度為7度。
呂梁山隧道內(nèi)滲漏水全部由汾陽(yáng)進(jìn)口排出,隨著2009年9月呂梁山隧道全線貫通,隧道排水量基本趨于穩(wěn)定,經(jīng)實(shí)測(cè)日排水量為0.3 m3/s,可滿足汾陽(yáng)灌區(qū)的灌溉用水。
汾陽(yáng)灌溉補(bǔ)償供水水源采用呂梁山隧道汾陽(yáng)進(jìn)口處排水,供水目的地為向陽(yáng)灌區(qū)現(xiàn)有灌溉供水管網(wǎng)和上林舍村原水澆地及輸水管道沿線耕地。因呂梁山隧道汾陽(yáng)進(jìn)口處高程1103 m,灌區(qū)內(nèi)最高處高程為1061 m(向陽(yáng)村部分耕地除外),絕大部分位于該高程以下,因此采用管道引水可自流進(jìn)入灌區(qū)。
灌區(qū)灌溉供水由太中銀鐵路呂梁山隧道汾陽(yáng)進(jìn)口處蓄引水,輸水管道由西向東沿鄉(xiāng)村道路一側(cè)鋪設(shè),在上林舍村東南樁號(hào)1+484處跨過(guò)莊溝經(jīng)1號(hào)隧洞后,繼續(xù)由西向東鋪設(shè),在安家莊村北側(cè)樁號(hào)3+128.4處跨過(guò)安家莊溝,在樁號(hào)3+460.06處管道轉(zhuǎn)向由南向東南方向鋪設(shè),沿途跨過(guò)多條小支溝,在龍泉村西側(cè)跨越龍泉溝后,在樁號(hào)8+656.54到達(dá)灌區(qū)的最高點(diǎn),在此處設(shè)1號(hào)調(diào)壓池并設(shè)分水口接灌區(qū)原有灌溉管網(wǎng),經(jīng)1號(hào)調(diào)壓池后管道由西向東鋪設(shè)在樁號(hào)9+352.68管道轉(zhuǎn)向由北向南鋪設(shè),在樁號(hào)10+627.58處管道鋪設(shè)繼續(xù)由西向東,經(jīng)上張家莊、郭家莊、劉家堡、劉家莊、協(xié)和堡、田村等村莊后至終點(diǎn)處夏汾高速路東側(cè),輸水線路總長(zhǎng)16.619 km。
本工程取水口位于呂梁山隧道汾陽(yáng)進(jìn)口北側(cè),此處地面高程1103 m。鐵路隧道排水由兩側(cè)的排水溝從汾陽(yáng)進(jìn)口處排出,在洞口北側(cè)新建一蓄引水池,兩條隧洞內(nèi)排水溝匯集后穿過(guò)鐵路引入蓄引水池內(nèi),穿越鐵路引水管道已鋪設(shè)完畢,本次由管道出口引水至蓄水池內(nèi)。
蓄水池位于太中銀鐵路呂梁山隧洞汾陽(yáng)進(jìn)口的北側(cè),設(shè)計(jì)蓄水容量100.0 m3,采用圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),蓄水池內(nèi)徑6.4 m,蓄水池凈高3.5 m,池內(nèi)設(shè)計(jì)水深3.0 m,根據(jù)進(jìn)出水位置和排水方向,蓄水池分別設(shè)進(jìn)水管、出水管、溢水管和泄空管,除泄空管外其余管徑均為500 mm,蓄水池整體基本位于地面以下,為滿足抗凍要求,池頂以上覆土厚度為1.0 m,池頂部設(shè)進(jìn)人孔和排氣管。
輸水線路根據(jù)地形變化共布設(shè)穿山隧洞2條,總長(zhǎng)367.5 m,均為洞穿管,洞內(nèi)管道采用壓力鋼管,并采取防腐處理,1號(hào)隧洞位于樁號(hào)1+699.3—1+990.7,洞長(zhǎng)291.4 m;2號(hào)隧洞位于樁號(hào)6+432.3—6+508.3,洞長(zhǎng)76.1 m。隧洞橫斷面采用城門洞形,凈寬2 m,直墻段高2.0 m,圓拱直徑1.25 m。
1號(hào)和2號(hào)隧洞均為土洞,根據(jù)《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》,土洞采用噴射混凝土與鋼筋混凝土組合式襯砌。
根據(jù)隧洞圍巖情況及規(guī)范要求,經(jīng)綜合考慮,隧洞洞身采用組合式襯砌,由初期支護(hù)及二次襯砌組成。初期支護(hù)采用掛網(wǎng)噴錨支護(hù)或噴射混凝土支護(hù),噴射C20混凝土,厚度15 cm,采用普通硅酸鹽水泥,強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5。根據(jù)開(kāi)挖后的圍巖情況,使用全長(zhǎng)粘結(jié)型水泥砂漿系統(tǒng)錨桿,直徑22 mm,采用Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋,長(zhǎng)度2 m。鋼筋網(wǎng)采用直徑8 mm的Ⅰ級(jí)鋼筋,網(wǎng)格間距20 cm。
二次襯砌采用C25鋼筋混凝土襯砌,襯砌厚度30 cm,土洞段每10 m設(shè)一道環(huán)向變形縫,縫寬2 cm,縫內(nèi)設(shè)橡膠止水帶及聚氯乙烯高密度泡沫板?;靥罟酀{在洞身鋼筋混凝土襯砌拱頂106°范圍內(nèi)進(jìn)行,孔距2 m,灌漿孔內(nèi)徑40 mm?;靥罟酀{設(shè)計(jì)灌漿壓力0.3~0.5 MPa,灌漿采用普通硅酸鹽水泥,強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5?;靥罟酀{孔應(yīng)穿透襯砌深入圍巖10 cm。
本工程輸水管線根據(jù)工程總體布置和地形變化,管線共跨越較大支溝8條,根據(jù)跨溝處地形、溝深變化等條件,共設(shè)跨溝建筑物倒虹8處,跨溝建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇洪水設(shè)計(jì)。根據(jù)沿線穿越支溝的地形條件,倒虹從溝底采用埋管方式穿越,埋管深度應(yīng)滿足最大凍土深度和河道沖刷深度控制,并在管道上部設(shè)0.5 m厚的格賓石籠,順?biāo)鞣较驅(qū)? m,其中管中心線上游寬3 m,下游寬5 m,以防河水沖刷,確保管道安全運(yùn)行。
2.4.1 管道布置
由太中銀鐵路隧道汾陽(yáng)進(jìn)口蓄水池處鋪設(shè)一條輸水管道至汾陽(yáng)市田村附近,沿途灌溉上林舍、安家莊、龍泉、向陽(yáng)灌區(qū)、田村等村莊的耕地,輸水管道直徑為500 mm,400 mm和350 mm,管材為玻璃鋼管,輸水管道在穿公路、渡槽及埋深較大時(shí),采用壓力鋼管。壓力鋼管制造完畢經(jīng)驗(yàn)收合格后,進(jìn)行噴砂除銹處理,除銹后鋼材表面清潔度等級(jí)不小于Sa2。鋼管表面防腐處理措施:內(nèi)外壁噴涂環(huán)氧瀝青厚漿型防銹底漆和環(huán)氧瀝青厚漿型防銹面漆,涂層厚度均為125 μm;管道鋪設(shè)為開(kāi)槽敷設(shè),管道橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)滿足管道施工安裝要求,因此確定管道的開(kāi)挖底寬為1.0 m,開(kāi)挖邊坡1∶0.75,其基礎(chǔ)處理采用300 mm厚砂墊層,管道鋪設(shè)后采用原土回填并分層夯實(shí)。
2.4.2 管道埋深
由于本工程地處北方寒冷地區(qū),最大凍土深度為0.87 m。加之管線靠近公路并穿越河溝,為保證工程輸水管線的安全,經(jīng)綜合考慮防凍、防沖和其他上部荷載,確定輸水管線的管頂最小覆土深度應(yīng)不小于1.2 m,管線穿越公路段管道外包混凝土厚300 mm。
呂梁山隧道為太中銀鐵路重點(diǎn)控制工程,該隧道內(nèi)滲漏水全部由汾陽(yáng)進(jìn)口排出,將水送至接通各村莊原有供水管網(wǎng),可解決19個(gè)村、1.2萬(wàn)人的人畜飲水問(wèn)題。