張廣濤

（山西省水利水電勘測設計研究院 山西太原 030024）

1 工程概述

運城市北趙引黃灌區(qū)二期工程位于臨猗、聞喜、鹽湖、萬榮四縣（區(qū)）境內(nèi)，主要是為了解決以上四縣（區(qū)）的峨嵋臺地旱地問題。北趙引黃二期工程在原北趙引黃灌區(qū)的基礎上，灌區(qū)范圍向北東、向北延伸，從北趙引黃工程的中干渠、北干渠及南干渠分別取水。

北趙二期工程建設主要包括渠道、倒虹、渡槽、泵站、隧洞公路、調(diào)蓄池等各種建筑物。

經(jīng)過多次現(xiàn)場查勘、定線，干渠線路由于受地形、地質(zhì)條件的限制，輸水線路方案比選余地不大，但是過一些特定地段，設計方案可以進行優(yōu)化，選出合適方案。

輸水線路過楊李溝段地形復雜，高差較大，設計有一定難度，本文對該段線路進行方案比選。

2 工程地質(zhì)

楊李溝溝底地面高程約為584.3m，溝頂高程進水側約為629.7m，出水側630.5m，高差約45m。

根據(jù)探井資料，場地各層土物理性能及工程性能如下：

該場地為自重濕陷性黃土場地，濕陷等級為Ⅳ級（很嚴重），濕陷深度為15.3～16.0m。溝底為非自重濕陷性黃土場地，濕陷等級為Ⅰ級（輕微）。兩側建議采用強夯法或樁基礎對地基土進行處理。

3 方案比選

3.1 方案敘述

根據(jù)實際地形地質(zhì)條件，提出以下3個方案，考慮方案的可比性，在線路上選擇一段相同長度進行方案比較。

方案一：渡槽

樁號2+088.66～2+411.68段由U型渠道，進口漸變段，渡槽、出口漸變段、U型渠道等組成。

U型渠道進水段長為103.9m，設計縱坡為1/2000；干渠橫斷面采用弧形底梯形渠，弧形底半徑為1.4m，內(nèi)邊坡系數(shù)m=1.25，襯砌采用現(xiàn)澆C20混凝土，混凝土強度等級C20，抗凍等級F100，抗?jié)B等級W6，襯砌厚度8cm。渠道末尾與渡槽進口漸變段連接。

渡槽進口漸變段采用C25混凝土結構，采用扭曲面與上、下游渠道相接，接縫處設置止水加強防滲，進口段長4m。

槽身段進口槽底高程為629.70m，出口高程為629.63m，槽身段長99m，設計縱坡為1/1500。采用C30預制鋼筋混凝土U形薄壁結構，槽身跨度分為15m和21m兩種，槽身壁厚18cm，底部加厚至30cm，圓弧半徑1.4m，口寬2.8m，深1.9m；槽身每1.5m 設一拉梁，拉梁尺寸（ 寬×高）0.35m×0.20m，拉桿中部鋪設走道板，板寬1.2m，厚8cm，走道板兩側設鋼欄桿。渡槽槽身及拉梁、走道板均采用預制C30鋼筋混凝土結構。

渡槽出口漸變段結構形式與進口漸變段相同，出口段長6m。

U型渠道出水段長110.1m，結構形式與進口段相同，與線路其余渠道段相接。

渡槽支撐結構采用支墩及排架形式，采用C25現(xiàn)澆鋼筋混凝土。渡槽進出口段支撐低于2m的采用支墩，排架P1高度17.1m，采用雙排架；排架 P2、P3、P4高度分別為34.5m，45.5m，27m，采用A型雙排架。

雙排架及A型雙排架柱斷面尺寸為（順槽向長×橫槽向寬）60cm×80cm，柱間沿高程每4m設置一橫梁，斷面尺寸（寬×高）40cm×60cm。雙排架及A型雙排架基礎采用擴大鋼筋混凝土基礎，雙排架尺寸為（順槽向長×橫槽向寬）6.0m×7.2m，A型雙排架尺寸為（順槽向長×橫槽向寬）8.0m×12.0m，厚度均為0.8m，基礎底部設C15素混凝土墊層，厚10cm。

因地基為濕陷性黃土，承載力不滿足要求，必須對地基進行處理；排架基礎處理采用3∶7灰土擠密樁，正三角形布置，樁間距1.0m。

方案一縱斷面圖見圖1。

方案二：架空式倒虹

圖1 方案1縱斷面圖

起始樁號為2+088.66，末尾樁號為2+411.68。架空式倒虹由進口漸變段、進水池、架空式鋼管段、出水池、出口漸變段等建筑物組成。

進出口漸變段長均為8m，水深與上（下）游渠道相同，采用扭曲面與上下游渠道連接。

進水池長15.2m，出水池長10.2m。進、出水池設陡坡段和水平段，陡坡坡度為1∶2，池寬2.6m；均采用C25鋼筋混凝土結構。

架空式鋼管段由進口埋管段、進口土洞明管段、架空式明管段、出口土洞明管段、出口埋管段等組成。

總之，教師應當用一顆智慧的心去糾正課堂作業(yè)中出現(xiàn)的誤區(qū)，恰到好處的利用好課堂作業(yè)這一環(huán)節(jié)，挖掘這一環(huán)節(jié)的潛力，才能夠有效的提高課堂效率，切實減輕學生過重的作業(yè)負擔。

進、出口埋管段為進、出水池與土洞段的銜接部分，長度均為7.5m。為了檢修土洞段，在進、出口埋管段設檢修室。

檢修室平面尺寸5.5m×6.2m，下部高4.8m，采用C25鋼筋混凝土結構，側墻厚0.5m，底板厚0.6m，內(nèi)部地面設爬梯通向檢修室底部，由此進入土洞段；檢修室上部采用磚混結構。

進口土洞段總長113.5m，出口土洞段總長118.6m，土洞段總長約232.1m，坡度為1∶3。隧洞斷面尺寸B×H=4.3m×4.5m，采用C25鋼筋混凝土，壁厚0.35m，土洞內(nèi)穿DN1800鋼管，管下設C20混凝土管座置于混凝土地板上，包角135°，管道轉彎處設鎮(zhèn)墩。

架空式鋼管與土洞段鋼管通過兩段明鋼管連接，此處明鋼管總長長34.6m。架空式鋼管下部設支墩，支墩作用在混凝土底板上，底板厚0.1m，板下設0.3m×0.4m橫梁，橫梁支承在縱梁上，縱梁尺寸0.4m×0.9m，縱梁設置在排架上，排架采用雙排架，排架高8m，排架立柱尺寸0.4m×0.6m，排架基礎采用C25鋼筋混凝土，厚1.0m，地基采用采用灰土墊層消除濕陷性，灰土墊層厚0.8m。

方案二縱斷面圖見圖2。

方案三：緩坡式倒虹

圖2 方案2縱斷面圖

樁號2+088.66～2+411.68段由U型渠道，進水池、緩坡式倒虹、出水池、U型渠道等組成。

U型渠道進、出段總長160.0m，結構與其他方案中渠道相同。

樁號2+186.54～2+316.22段為緩坡式倒虹，該段長129.7m，采用DN1800PCCP管道。倒虹進口段管中心線高差為48.2m，出口段高差為49.0m。根據(jù)工程經(jīng)驗，進出口段縱向坡度均采用1∶1,在保證管道穩(wěn)定的情況下，盡量減少開挖量。

PCCP管道基礎采用C25混凝土管座，其中弧座包角為135°；管座底寬為2m，管座最薄處為250mm，管座每隔20m設施工縫。管座每隔5m設一道管箍固定管道，倒虹管道中部及轉彎處均設混凝土鎮(zhèn)墩。

方案三縱斷面圖見圖3。

3.2 水力計算

三個方案中U型渠道是明渠，基本沒有水頭損失。渡槽和倒虹的水力計算參照《灌溉與排水渠系建筑物設計規(guī)范》附錄B、附錄C進行。計算公式和各參數(shù)見規(guī)范規(guī)定。

方案一：渡槽段長99m，渡槽段主要為沿程水頭損失，渡槽段水頭損失Z主要包括進口水面降落Z1、槽身段水頭損失Z2、出口段水面回升Z3三部分。計算結果見表1。

方案二和方案三水力計算：

倒虹的水頭損失主要包括管道的沿程水頭損失和局部水頭損失，局部水頭損失主要包括管道轉折，攔污柵、管道進口、通氣管等的損失，主要數(shù)據(jù)計算結果見表2。

圖3 方案3縱斷圖

表1 水頭損失計算

表2 水頭損失計算

3.3 方案投資對比

通過上述工程布置，計算出三種方案工程量和永久占地。

方案一工程量主要包括土方開挖、土方回填、漿砌石護坡、灰土擠密樁、C30預制鋼筋混凝土槽身、現(xiàn)澆C25混凝土排架及基礎、C15混凝土基礎、鋼筋制安等。

方案二工程量主要包括渠道工程量、進出水池工程量、倒虹鋼管、檢修室工程量、鎮(zhèn)墩工程量、排架工程量、護坡及護底工程量等。

方案三工程量主要包括渠道工程量、進出水池工程量、倒虹PCCP管道、管床工程量、鎮(zhèn)墩工程量、護坡及護底工程量等。

方案一渠道、渡槽、排架等永久占地約0.42hm2；方案二渠道、水池、檢修室、洞口開挖、排架永久占地約0.17hm2；方案三渠道、水池、倒虹開挖永久占地約0.62hm2。

根據(jù)各方案工程量及占地，計算出各方案概算表見表3。

表3 各方案投資

三種方案在技術上均是可行的，各有優(yōu)缺點，對其分析如下：

方案一水頭損失最小，造價在三個方案中居中；但是溝底排架高達45m，兩側排架高度也較高，施工時須高空作業(yè)，排架和渡槽槽身支模比較困難，施工難度很大。

方案二采用了洞內(nèi)穿管方案，建筑物較多，土洞，檢修室造價很高；洞內(nèi)管道坡度為1∶3，造成了管道較長，水頭損失在3個方案里最大；方案中排架、檢修室、洞穿管都是常見工程，便于施工。

方案三水頭損失居中，工程造價比較低；倒虹縱向布置接近臨界坡度，管道相對高差較大，施工難度較大。開挖后工程占地較多，征地時可能遇到困難。

4 結論

經(jīng)過綜合比較，結合業(yè)主的工作要求和實際工作經(jīng)驗，本次設計推薦方案三：緩坡式倒虹方案。