引黃濟(jì)青輸水明渠渠坡加固改造設(shè)計研究

張林峰

【摘要】輸水明渠渠坡加固改造設(shè)計研究的是引黃濟(jì)青工程是中國山東省境內(nèi)一項將黃河水引向青島的跨流域、遠(yuǎn)距離的大型調(diào)水工程，其是“七五”期間山東省重點工程之一，也是山東省近幾十年以來最大的水利和市政建設(shè)工程。引黃濟(jì)青工程建有253公里人工襯砌輸水明渠和22公里暗渠，建設(shè)后很好地解決了威海、煙臺、青島等城市的用水問題。但是，由于原設(shè)計為了節(jié)約成本，縮短了交叉位置建筑的長度，導(dǎo)致每年彌河行洪時明渠渠坡都會出現(xiàn)不同程度的坍塌問題，不利于該水利工程管理工作的順利進(jìn)行及輸水作用的充分發(fā)揮。因此，必須對其渠坡進(jìn)行加固改造。本文就引黃濟(jì)青輸水明渠渠坡加固改造設(shè)計問題，進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

【關(guān)鍵詞】輸水明渠；渠坡；加固；改造設(shè)計

一、工程概況

該段工程在引黃濟(jì)青水利項目濰坊管理分局壽光管理處轄區(qū)內(nèi)，位于引黃濟(jì)青項目設(shè)計樁號86+865到87+452段，長度共計587米。原設(shè)計中為降低成本，減少了交叉位置的建筑物長度，將彌河倒虹灘一段設(shè)計成了地面明渠輸水方案。該段的輸水河原設(shè)計方案中，流量是34.5m3/s，加大流量為38.0m3/s；堤頂高程為10.54--10.47m；內(nèi)外邊坡比例為1：2；河底高程為6.54--6.47m；設(shè)計底寬為5.8m；設(shè)計渠底的比降是1：9000；設(shè)計水深為3.0m；加大水位為9.98--9.93m；設(shè)計水位為9.54--9.47m；右堤的頂寬為4m、左堤頂寬為8m，其中在8m寬的堤頂設(shè)計一條長度為15cm厚的砂礫路做管理交通的道路。

二、地理環(huán)境

該段地處彌河灘地河道，從1989年引黃濟(jì)青項目建成到現(xiàn)在，每年汛期都會出現(xiàn)一定程度的邊坡塌陷及淤積情況，這就給項目管理工作帶來很大難度，降低了渠道的輸水安全等級。2012年下半年，受臺風(fēng)“維達(dá)”的影響，該河道中行洪超過1000流量，漫灘的洪水大約1.2m，洪水消退后，在輸水河兩側(cè)都出現(xiàn)了滑坡現(xiàn)象。

這種滑坡現(xiàn)象，不僅不利于對該水利項目的高效管理，而且還降低了對威海、煙臺、青島等城市提供水源的安全等級，尤其是在貫通南水北調(diào)東線之后，引黃濟(jì)青項目不僅承擔(dān)著引黃重任，而且還擔(dān)負(fù)著輸送江水的重要任務(wù)，在一年中輸水總時長共計超過240天，這就為項目維修留出了極少的時間，因此對彌河地段的輸水明渠實施渠坡加固顯得更加急迫。

三、工程設(shè)計方案對比

該段渠道的改造區(qū)域和原設(shè)計相同，總長共計為587m，并且渠道比降也與原渠道比降等同，都為1：9000。筆者通過對該河段的實地考察與分析，對輸水明渠渠坡加固改造問題，初步設(shè)計了三個方案：M10漿砌石護(hù)坡、現(xiàn)澆砼箱涵、現(xiàn)澆砼U型槽，通過三種設(shè)計方案的經(jīng)濟(jì)性、效益性、實用性三方面進(jìn)行對比，以期選擇出一種更適合的加固設(shè)計方案。依照引黃濟(jì)青水利工程的地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，我們可以指導(dǎo)，該段輸水明渠的地下水中含有濃度較高的硫酸鹽，具有較強(qiáng)的侵蝕性，因此設(shè)計方案中用到的砼及水泥，都具有很高的扛硫酸鹽性能。

方案一、 M10漿砌石護(hù)坡

在M10漿砌石護(hù)坡設(shè)計方案中的過水?dāng)嗝嬖诮Y(jié)構(gòu)上始終保持原梯形，護(hù)坡選擇了厚度為250mmM10的漿砌石護(hù)坡，在護(hù)坡底部設(shè)計有20到40mm的碎石墊層，厚度為100mm；規(guī)格為250g/m2的一層土工布；厚度為100mm的中粗砂墊層。

方案二、現(xiàn)澆砼U型槽

在現(xiàn)澆砼U型槽設(shè)計方案中，設(shè)計者將過水?dāng)嗝嬖O(shè)計成了“U”型結(jié)構(gòu)，過水?dāng)嗝娴恼鎸崒挾葹?1m，在斷面下設(shè)計有厚度為100mm的C15素砼墊層。

方案三、現(xiàn)澆砼箱涵

在現(xiàn)澆砼箱涵設(shè)計方案中，設(shè)計人員選用了無壓現(xiàn)澆砼箱涵，所預(yù)留的凈空比加大水位高出了0.5m，將過水?dāng)嗝嬖O(shè)計為箱形結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)中包3孔1聯(lián)，每一個孔的實際寬度為4.5m，實際高度為4.0m。將過水?dāng)嗝娴撞吭O(shè)計成了厚度為100mm的C15素砼墊層。

通過對以上三種設(shè)計方案的從經(jīng)濟(jì)性、實用性、效益性三方面的優(yōu)點、缺點等進(jìn)行了詳細(xì)分析與比較，我們可以看出：方案二工程量較大，工程投資較高，彌河行洪期間，可能對輸水渠造成一定的污染或淤積等問題；方案三工程量大，工程投資過高。對倒虹前退水閘的退水功能有一定影響。箱涵頂部比地面高0.5m，對行洪有一定影響；方案一的工程量相對最小、工程投資也相對最低，并且渠坡的抗沖刷效果最好，能大大提高明渠渠坡的穩(wěn)定性，很好地處理了彌河行洪時對渠道帶來的危害問題，較好地保留了彌河倒虹之前退水閘的正常功能，所以在三種擬定的輸水明渠渠坡加固改造設(shè)計方案中，筆者建議選用方案一進(jìn)行加固改造施工。

總之，引黃濟(jì)青水利工程輸水明渠渠坡加固改造問題，是當(dāng)前項目管理工作中的核心問題，其加固改造的設(shè)計方案直接決定了加固施工的經(jīng)濟(jì)性、實用性及效益性。為獲得最優(yōu)化的施工效果，設(shè)計人員擬定了三種設(shè)計方案，并通過多層面對比，最終確定了以 M10漿砌石護(hù)坡加固方式對坍塌的渠坡進(jìn)行改造。