新疆克拉瑪依西干渠4#輸水隧洞進(jìn)口改建方案

李 鶴

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊830000）

新疆克拉瑪依西干渠4#輸水隧洞進(jìn)口改建方案

李 鶴

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊830000）

新疆克拉瑪依西干渠4#輸水隧洞通水試運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，該隧洞在過(guò)設(shè)計(jì)流量和加大流量時(shí)，隧洞進(jìn)口上游渠道安全超高均不夠。經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比選，最終推薦采用混凝土擋土墻加高渠堤方案。

輸水隧洞；進(jìn)口；改建

1 概述

新疆克拉瑪依市干渠全長(zhǎng)217.184km，為大（2）型Ⅱ等工程，設(shè)計(jì)年輸水量6.8億m3，設(shè)計(jì)流量30~ 61m3/s，加大流量36~73m3/s。4#輸水隧洞全長(zhǎng)1470m，為無(wú)壓隧洞，設(shè)計(jì)流量49m3/s，由進(jìn)口明渠段、漸變段、洞身段和出口消力池、漸變段、出口明渠段組成，過(guò)水?dāng)嗝鏋轳R蹄形。

2 工程地質(zhì)

4#輸水隧洞進(jìn)口段地層主要為下第三系（E2~3w）的灰白色砂巖，含少量砂礫巖和紅色泥巖，基礎(chǔ)位于強(qiáng)風(fēng)化層上。砂巖干密度γd=1.71g/cm3，縱波速度Vp=500～800m/s，砂巖膠結(jié)差，遇水崩解軟化，干燥時(shí)較為致密，紫紅色泥巖分布極不穩(wěn)定，呈團(tuán)狀，小范圍內(nèi)延伸，或呈夾層狀、大的透鏡體分布，自由膨脹率高達(dá)109%。

3 存在問(wèn)題

2011年西干渠通水試運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)，4#輸水隧洞過(guò)39.8m3/s流量時(shí)，上游渠道距漸變段50m處渠道超高0.787m，漸變段進(jìn)口左岸壓頂板處渠道超高0.535m，隧洞進(jìn)口斷面附近標(biāo)尺顯示水痕2.68m；由此推測(cè)，4#輸水隧洞過(guò)設(shè)計(jì)流量49m3/s，加大流量59 m3/s時(shí)渠道超高將不滿足設(shè)計(jì)要求（設(shè)計(jì)工況下渠道超高1.1m，加大工況下渠道超高0.7m）。

根據(jù)《“引額濟(jì)克”西干渠4#，5#引水隧洞水力學(xué)模型實(shí)驗(yàn)報(bào)告》（以下簡(jiǎn)稱實(shí)驗(yàn)報(bào)告），4#隧洞進(jìn)口過(guò)加大流量59m3/s時(shí)，隧洞進(jìn)口上游渠道最大波動(dòng)水深4.36m，已超過(guò)渠道堤頂0.41m，隧洞進(jìn)口已出現(xiàn)間歇性封頂，但洞內(nèi)仍有20cm的凈空高，洞內(nèi)仍然保持無(wú)壓流狀態(tài)；設(shè)計(jì)流量49m3/s時(shí)，隧洞進(jìn)口上游渠道最大波動(dòng)水深3.84m，距渠道堤頂0.11m。隧洞進(jìn)口水深3.74m，凈空高0.56m，整個(gè)洞身均為無(wú)壓流，水流流態(tài)平穩(wěn)，洞內(nèi)水面線呈降落曲線。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)論認(rèn)為，4#隧洞設(shè)計(jì)流量和加大流量時(shí)，隧洞進(jìn)口上游渠道安全超高均不夠，但整個(gè)洞身均為無(wú)壓流，即隧洞進(jìn)口及洞身的過(guò)流能力可滿足要求。

4 改建方案

4.1 擋墻加高方案（方案1）

加高起始斷面為隧洞起點(diǎn)，上游渠道加高范圍4#洞進(jìn)口樁號(hào)H12+780m~H13+730m。現(xiàn)澆混凝土擋墻為直角梯形斷面，上寬0.2m，下寬0.53~0.245m，墻后坡1∶0.3，高1.1~0.15m。每10m擋墻設(shè)一道沉降縫，縫寬20mm，填縫材料為苯板，并采用聚氨酯砂漿勾縫，擋墻后與渠道開挖面間回填砂礫石至擋墻頂，如圖1。

圖1 擋墻加高方案

4.2 順坡加高方案（方案2）

隧洞進(jìn)口上游渠道加高高度、長(zhǎng)度范圍及加高起始斷面與擋墻加高方案相同，加高段渠道順其下渠道邊坡坡度向外延伸，與原渠道渾為一體，外觀上不改變渠道形狀。加高段渠道襯砌結(jié)構(gòu)與原設(shè)計(jì)相同，順?biāo)飨蚍挚p與原設(shè)計(jì)保持一致，采用C20混凝土板，板縫寬20mm，填縫材料為苯板，并采用聚氨酯砂漿勾縫，與渠道開挖面間填筑砂礫石至加高段頂高程。如圖2。

圖2 順坡加高方案

4.3 長(zhǎng)矩型斷面+擋墻加高方案（方案3）

為改善隧洞進(jìn)口壅水現(xiàn)象，尤其是進(jìn)口斷面處的間歇性封頂現(xiàn)象，將隧洞橋下矩型斷面向上游方向延伸40m，使壅水現(xiàn)象前移。矩型斷面通過(guò)30m長(zhǎng)漸變段與上游渠道銜接。由此，上游渠道加高起始斷面為渠道進(jìn)口漸變段起點(diǎn)，即上游渠道加高起始斷面比方案1和方案2向上游前移64m，加高高度和長(zhǎng)度不變。

4.4 水力

4#輸水隧洞進(jìn)口斷面處水深3個(gè)方案相同，矩形斷面水深變化波動(dòng)不大，持續(xù)長(zhǎng)度與矩形斷面長(zhǎng)度一致，渠道斷面處3個(gè)方案水深也接近。水深統(tǒng)計(jì)如表1。

表1 4#輸水隧洞進(jìn)口前水深統(tǒng)計(jì)單位：m

5 方案比選

通過(guò)表2進(jìn)行綜合比較，方案1最便宜，方案2比方案1多37.19萬(wàn)元，方案3比方案1多161.58萬(wàn)元。方案3可在一定程度上改善4#輸水隧洞進(jìn)口壅水現(xiàn)象，但由于隧洞進(jìn)口斷面處水深受下游斷面影響，水深與方案1接近，即并不能提高隧洞的過(guò)流能力，且這60m建筑需停水修建，工程量最大，投資較方案1多2.2倍。方案1（擋墻方案）施工便捷，對(duì)填土要求低，施工難度低，基本解決了洞前壅水渠道過(guò)流能力不足的問(wèn)題，投資最少，所以推薦采用方案1為實(shí)施方案。

表2 4#輸水隧洞進(jìn)口改建方案比較

續(xù)表2

6 結(jié)語(yǔ)

克拉瑪依西干渠4#輸水隧洞進(jìn)口存在壅水問(wèn)題，通過(guò)計(jì)算，提出3個(gè)不同改建方案，最終推薦采用方案1。

［1］張建華，王志剛.水工隧洞設(shè)計(jì)中幾個(gè)問(wèn)題的探討［J］.江西水利科技，2001（S2）：10-13.

［2］李煒.水力計(jì)算手冊(cè)［K］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2006.

［3］劉來(lái)平，李吉瓊.無(wú)壓水工隧洞設(shè)計(jì)中相關(guān)問(wèn)題研究［J］.華東科技：學(xué)術(shù)版，2015（2）：117-118.

［4］孫燕峰.靖會(huì)工程甘溝干渠隧洞改擴(kuò)建方案比選設(shè)計(jì)［J］.城市建設(shè)理論研究，2012（17）：54-57.

［5］熊啟鈞.取水輸水建筑物參數(shù)（隧洞）［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2002.

Study in Reconstruction plan of Xinjiang Kramer’s Yixi canal 4#water conveyance tunnel jmport

LI He
（Xinjiang Survey&Design Institute of Water Resources&Hydropower，Wulumuqi830000，China）

after the trial operation of Xinjiang Kramer's Yixi canal 4#water conveyance tunnel，when the tunnel in the design flow and increase the flow，the Safe Superelevation of the tunnel inlet channel at the upstream cannal is not enough. Through technical and economic comparison and selection，the final recommended by the concrete retaining wall with high canal bank scheme.

water convey tunnel；import；rebuild

P641

B

1672-9900（2016）04-0083-03

2016-06-28

李鶴（1981-），男（漢族），新疆烏魯木齊人，高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作，（Tel）13899985767。