南水北調干渠交叉建筑物優化設計淺析

舒婷婷 王 蕾 張巨磊

(聊城市水利局，山東聊城 252000)

南水北調干渠交叉建筑物優化設計淺析

舒婷婷 王 蕾 張巨磊

(聊城市水利局，山東聊城 252000)

本文根據南水北調東線一期魯北段輸水干渠和沿岸交叉建筑物的功能要求，在滿足干渠輸水、交叉建筑物灌溉排澇互不影響的情況下，對聊臨支溝處交叉建筑物的結構形式進行了優化設計。優化后的建筑結構形式新穎，既減少了占地，節約了投資，又便于工程運行管理。該建筑物投入使用以來運行良好，對類似輸水河道上的交叉建筑物設計具有借鑒作用。

交叉建筑物;結構形式;優化設計;南水北調

1 原工程概況

南水北調東線第一期魯北段輸水工程聊城段途經聊城市東阿縣、陽谷縣、東昌府區、茌平縣和臨清市，聊城市境內輸水干渠長98.21km，其中輸水干渠樁號41+800～50+545段為利用現狀周公河河道。周公河為區域排澇河道，沿岸建有多處泄水閘，在輸水干渠樁號48+415處即周公河及聊臨支溝交叉處現有兩座建筑物:左岸聊臨支溝泄水閘和跨河輸水渡槽。泄水閘功能是排泄聊臨支溝匯集的汛期澇水。跨河輸水渡槽橫跨周公河，系將聊臨支溝灌溉水源由左岸輸送至周公河右岸，用于灌溉右岸農田。

工程原狀詳見圖1。

圖1 工程原狀

左岸泄水閘:位于周公河左岸，單孔，1.5m×1.5m (寬×高)，現狀無閘門、啟閉機，上下連接段砌石坍塌，破壞嚴重。

輸水渡槽:橫跨周公河，連接周公河左右岸支溝，單孔，1.5m×1.5m(寬×高)，渡槽槽身多處破損嚴重。

2 工程改建緣由

a.根據南水北調東線第一期魯北輸水工程干渠設計原則，占用排澇河道的，在汛期應保證原河道排澇功能。周公河河道功能為區域排澇泄洪，所以南水北調干渠占用周公河后在汛期仍應具有排澇功能且不能弱化，周公河兩岸排澇支溝在汛期仍應能正常排泄澇水入周公河。周公河聊臨支溝上的泄水閘和渡槽仍應保持其原有的排澇灌溉功能。

b.聊臨支溝原渡槽設計底高程28.10m，南水北調干渠設計輸水水位33.40m，若原渡槽不改建，槽身將對干渠輸水造成嚴重阻水，須考慮采用倒虹吸等方案避免渡槽槽身的阻水影響。

c.南水北調干渠的設計底寬25m，邊坡1∶2.5，渠底高程28.10m，而周公河原設計底寬21.5m，邊坡1∶2，渠底高程28.30m。南水北調擴挖周公河河道后對原建筑物造成破壞，必須進行改建。

3 改建方案

原跨河輸水渡槽改建為倒虹吸，倒虹吸尺寸按流量、水位指標及不小于原孔口尺寸且便于維修的原則采用單孔，1.5m×2.0m(寬×高)。左岸泄水閘若按現狀方案建在輸水渡槽下游，將增加占地，為便于運行管理，節約占地和投資，將泄水閘與倒虹吸合建。在倒虹吸河底平直段端部與閘室聯合布置，上層為排澇泄水閘，下層為灌溉用涵洞。泄水閘閘門雙向擋水，南水北調輸水干渠輸水期間泄水閘閘門關閉，輸水干渠正常輸水。汛期到來時，泄水閘執行防洪排澇任務，此時將閘門開啟，泄水至周公河。灌溉期閘門關閉，左岸灌溉水通過倒虹吸輸送至右岸執行灌溉任務。詳見圖2、圖3。

圖2 聊城支溝倒虹吸布置

圖3 聯合閘室局部

4 改建方案設計中應注意的問題

a.優化設計中進口泄水閘閘室分為上下兩層，上層為排澇泄水閘，下層為灌溉用涵洞。在進行聯合閘室結構計算時，應按干渠輸水、泄水閘排澇、倒虹吸灌溉各工況分別進行計算。

b.進口泄水閘應采用雙向止水閘門，以保障南水北調干渠輸水、倒虹吸灌溉功能正常發揮。南水北調干渠輸水時，關閉閘門抵擋輸水干渠的水，以防漏水至聊臨支溝。支溝引水灌溉時，關閉閘門以防灌溉水進入南水北調干渠。

c.倒虹吸進出口設置攔污柵以攔截渠道內較大的礫石或漂浮物，并可保障人畜安全。同時將進出口位置的攔污柵槽兼作檢修門槽，以節省投資。

d.加強倒虹吸箱涵洞節間止水設計，宜設置兩道

止水:表層雙組份聚硫密封膏及內置651橡膠止水帶，見圖4。為方便施工和保證止水帶在混凝土中的位置，采用定位鋼筋固定止水帶，止水之間必須連續完整，形成嚴密的防滲體系。

圖4 倒虹吸箱涵洞節間止水設計

e.進口泄水閘閘室結構布置時，宜適當加大進人孔尺寸，以方便工程維修。

f.考慮汛期泄水閘泄水時的水跌影響，應設置消力池，以防干渠渠底沖刷破壞干渠渠道工程。

g.聯合閘室與箱涵洞節之間及洞節與洞節之間均應設置墊梁，防止因地基不均勻沉降造成止水破壞。

5 工程施工中應注意的問題

a.加強地基處理。由于閘室聯合段與倒虹吸其他段荷載差異較大，故應加強地基處理，可采用堆載預壓等措施減少不同結構段間的沉降差。

b.精心施工，確保閘門啟閉順暢。由于閘室聯合段結構相對復雜，施工空間小，施工中應精心組織，確保工程運用便捷。

c.加強止水施工質量，防止因滲水、滲土對工程造成隱患。

6 結語

工程竣工運行以來，在承擔不同任務時，該建筑物均能達到各建筑物原功能要求，效果良好。下一步在管理運行中，應加強管理、觀測，以確保該工程能長期發揮其綜合作用。

［1］李惠英，田文鐸，閻海新．倒虹吸管［M］．北京:中國水利水電出版社，2006．

［2］陳寶華，張世儒．水閘［M］．北京:中國水利水電出版社，2003．

Analysis of South-to-North Water Diversion main canal cross building optimization design

SHU Tingting，Wang Lei，ZHANG Julei
(Liaocheng Water Conservancy Bureau，Liaocheng 252000，China)

In the paper，structure form of cross building in Liaolin branch ditch is optimally designed under the condition of meeting no mutual influence between trunk water diversion and cross building irrigation and drainage according to the function requirement of South-to-North Water Diversion east line stage I Lubei section main canal and coastal cross building．The optimized building structure has novel form，which not only saves land and investment，but also is convenient for project operation and management．The building is operated well since being used，thereby providing reference for designing similar cross building on water diversion rivers．

cross building;structure form;optimal design;South-to-North Water Diversion

TV65

A

1005-4774(2015)05-0034-03