北疆某干渠預制排洪涵設計

童 亮

（新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊，830000）

1 工程概況

北疆某干渠沿線發育有較多沖洪溝，其中包括常年流水的洪溝。沖洪溝流向多為自北向南走向，基本上與渠線正交。洪溝的坡降較大，比降多在5‰～100‰之間。洪溝所處地降水較豐富，遇較強暴雨時，這些洪溝可產生一定的洪水，危及干渠安全。根據防洪系統設計原則及山洪溝洪水計算成果，經導洪溝匯洪后沿渠線共設47座排洪建筑物，其中35座排洪涵洞、7座排洪渡槽、5座納洪口，沿渠線從上游至下游依次布置。沿途各溝設計洪峰流量在0.1～230.19 m3/s。根據工程地質勘察報告，干渠沿線地層巖性主要分布有砂礫巖、砂巖、泥巖、黃土、低液限粉土、低液限粘土、沙漠粉細砂及卵石混合土等。對過洪量較小，且適宜設置管涵處，為加快施工，適應軟弱基礎時共設10座排洪管涵，采用預制管涵形式穿越干渠。

樁號22+819、29+163處上部分布第四系上更新統風積黃土，低液限粉土和低液限粘土，最大厚度13 m（0～1 m深的黃土為濕陷性黃土），其下沖積卵石混合土層，厚度10 m。

樁號67+202、72+083、72+864、76+089處地層巖性為第四系上更新統沖洪積低液限粉土夾低液限粘土，厚度10～20 m，下伏侏羅系砂巖、砂礫巖夾泥巖，砂巖膠結差，上部10 m已風化成散體。

樁號81+824、83+019、86+489、90+728處巖性為第四系上更新統沖洪積低液限粉土、低液限粘土、黃土及侏羅系中～上統泥巖、砂巖及煤層，以砂巖為主。

2 排洪涵水力學

預制排洪管涵布置在填方渠道下，按無壓流進行設計，考慮明渠沿線自然排洪溝底坡及排洪涵洞進出口的水流連接。排洪涵洞結構布置由進口、洞身和出口組成。利用原有的山洪溝布設退水尾渠，排洪建筑物上、下游都進行了防護設計，以保證干渠不受洪水沖刷及淘蝕。根據當地對接及水文專業洪水復核成果，洪溝30年一遇洪水流量為為1～12 m3/s。管內的水流為無壓流。

根據地形資料及基本設計方案結合考慮，經統計，涵洞洞身長度均大于65 m，先確定長短洞，長短洞分類判別公式為：

式中：H為進口水深。

經計算各涵洞均為長洞，涵洞的進口水深，用寬頂堰流公式確定，洞內水深用明渠均勻流公式進行計算。

洞內正常水深計算公式：

式中：Q——過流流量，m3/s；

ω——過水斷面面積，m2；

R——水力半徑；

i——渠道縱坡；

C——謝才系數。

n——粗糙系數。

水力學計算結果，見無壓管涵水力學要素表1。由表1可看出，洞內水深均小于洞徑的3/4，滿足凈空要求，符合規范要求。

3 排洪涵及防滲設計

進口導洪引渠采用C20 F200 W6現澆混凝土襯砌，混凝土板下為一布一膜（膜厚0.4 mm)的防滲層，膜下布設M 10水泥砂漿墊層，厚30 mm。進口引渠伸縮縫間距6 m設一道，縫寬20 mm，縫間苯板(中密)，迎水表面30 mm用改性瀝青填縫，混凝土板間縫分縫尺寸不大于3 m×3 m，采用M 10砂漿勾縫。大多洪溝縱坡起伏較大，在進口段裹頭上游側設消能齒墻及布置鉛絲石籠，寬度5m，并在鉛絲石籠底部鋪設一層無紡布進行防滲，鉛絲石籠底板厚度為0.8 m，邊坡及護岸采用0.4 m。

涵管段除樁號86+489排洪涵為雙管以外，均為單管，管長70～140 m，縱坡1/13～1/500。考慮有檢修清淤要求，預制管管徑統一取DN 1800，2 m/節。涵管接縫位置采用雙重防滲處理。涵管外表面接縫處粘貼一布一膜（0.4 mm厚），縫兩側各200 mm，縫內折皺5 cm，接縫位置采用500 cm寬的C 20混凝土鎮墩防護，管頂以上20 cm；迎水面用雙組份聚硫密封膏嵌縫3 cm，縫內采用瀝青麻絲填縫。管座采用C20 F200 W6現澆混凝土澆筑，管底以下50 cm，與管身弧度密切貼合。涵管管座每6 m設一道沉降縫，縫內填充苯板，且與涵管接縫對齊。通過對地基承載力計算，對地基承載力不滿足要求的涵底進行砂礫石換填處理，厚度為30～300 cm。

出口段由矩形消能段和梯形連接渠組成。消力池及泄槽段采用C25 F200 W6現澆鋼筋混凝土澆筑，厚50 cm。連接渠采用采用C20 F200 W6現澆混凝土襯砌，混凝土板下為一布一膜（膜厚0.4 mm)的防滲層，膜下部設一道M 10水泥砂漿墊層，厚30 mm。末端設置60 cm厚鉛絲石籠，其下鋪設一層無紡布。

表1 無壓管涵水力學要素表

4 施工要點

一是基礎嚴格按照設計高程開挖，對基礎面需碾壓密實，對于不能滿足承載力要求的基礎，須按照設計要求進行相關處理。二是澆筑基礎混凝土時，應注意預留管壁厚度及安放管節座漿，澆筑后及時進行養護。涵管安裝完畢后，澆筑第二層混凝土時，重點控制新舊混凝土的結合及管基混凝土與管壁的結合，管座尺寸按設計圖紙施工。三是管涵委托具有合格資質的廠家按圖紙要求定制生產，檢驗合格后運至工地安裝，準確計算管涵全長與管節的配置以及端墻的準確位置，從下游開始安裝，使接頭面向上游安裝，每節涵管緊密想貼于已鋪好的基座上，保證涵管受力均勻。四是管道接縫處，嚴格按照設計要求處理，保證后期運行時不發生涵管漏水的安全隱患。涵管管座沉降縫間距和填縫要求均需達到設計要求。五是管道按照完成后，管道周圍的回填，應控制回填土的級配及最大粒徑，管道周邊的壓實，須達到設計要求的壓實指標，壓實不宜使用大型機械。

5 結論

第一，由于干渠沿線部分洪溝溝寬較窄，洪水期施工導流困難，采用預制管涵替代現澆箱涵有效縮短施工工期。

第二，通過對涵管接縫位置的雙重防滲處理，解決了預制管涵滲漏問題，從而保證了填方干渠渠基穩定。

第三，對承載力不滿足要求的渠基土進行換填砂礫石處理，有效地保證了涵管因地基不均勻沉降引起的接縫處管節錯位問題。

第四，工程建成后，通過一年的運行，排洪涵及時將上游的洪水排至下游，排洪涵周邊未出現滲水現象，對干渠安全運行未造成任何影響。