錦繡川水庫干渠渡槽設計方案優選

李 偉 ，張曉靜 ，馮忠棟

（1.濟南市錦繡川水庫管理處，山東 濟南 250112；2.濟南市水利建筑勘測設計研究院有限公司，山東 濟南 250101）

錦繡川水庫位于濟南市南部山區境內，屬玉符河水系，水庫控制流域面積166km2。水庫始建于1966年10月，于1970年10月竣工；2000年對水庫進行加固擴建。錦繡川輸水干渠于1966年興建，1971年建成通水，總長31.5km，其中從渠首至分水嶺水廠出口，全長27.175km。

輸水干渠是錦繡川水庫下游灌區唯一供水渠道，承擔了向分水嶺水廠供水的任務，也是“五庫連通”生態補源工程的主要輸水線路。2006年山東省水科院對錦繡川水庫輸水干渠進行檢測并編制《濟南市錦繡川水庫輸水干渠檢測報告》，牛家渡槽、大佛渡槽、楊家渡槽鑒定為D級，擔杖溝渡槽、西泉瀘渡槽鑒定為C級。渡槽已運行50年，超出使用年限，經鑒定后超期服役十余年，存在安全隱患，需拆除改建。

1 工程任務

工程主要內容包括改建牛家渡槽、大佛渡槽、楊家渡槽、擔杖溝渡槽、西泉瀘渡槽5座渡槽；改建大佛渡槽上游節制閘、泄水閘和西泉瀘渡槽上游節制閘、泄水閘；東路倒虹吸進出口兩側設圍網防護，倒虹吸鋼管裸露段進行除銹防腐處理，沿倒虹吸左側布設上山臺階。其中渡槽改建是本次項目的主要施工任務，特別渡槽形式的確立對項目的順利開展有著非常重要的作用。其中渡槽設計在現狀設計供水規模15萬m3/d的基礎上，考慮為規劃水廠預留供水能力，確定設計供水能力20萬m3/d，加大供水能力25萬m3/d。

2 工程地質

工程所在區域地面起伏大，低山丘陵縱橫，河谷深切，為丘陵、低山與河谷交匯地帶，地面高程一般200.0～600.0m（1985國家高程基準）。經地質勘查，場區地下水埋藏較深，勘探期間鉆孔深度范圍內未見地下水，工程場地內河道干涸，各改建渡槽工程渡槽內環境水對鋼筋混凝土結構中鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性；場地土對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性，對鋼結構具微腐蝕性。場地附近地震基本烈度為6°。

3 方案比選

需改建的5座渡槽中牛家渡槽位于錦繡川輸水干渠樁號2+369～2+431.5段，全長62.5m，現狀共6跨，槽架為雙排架鋼筋混凝土結構，淺基礎形式；槽身共3節，雙懸臂梁式布置。通過水文和地質情況，以錦繡川水庫大佛渡槽為例，改建后渡槽結構型式可采用以下五種方案。方案一采用拱式渡槽；方案二采用斜拉式渡槽；方案三采用雙懸臂梁式渡槽；方案四采用簡支梁式渡槽；方案五采用梁式（架設管道）渡槽。以大佛渡槽為例進行典型設計，通過方案比選后，確定5處渡槽改造方案。

3.1 拱式渡槽

方案一，綜合考慮地形地質條件，渡槽總長及所跨公路上空凈高要求，采用上承式鋼筋混凝土排架式拱式渡槽。渡槽設計為2跨，凈跨22.82m，矢跨比為1/5，槽身簡支式置于排架頂；槽身為設有帶橫肋的預制拼裝鋼筋混凝土矩形槽，下部為鋼筋混凝土排架，拱架支撐在混凝土槽墩和槽臺上；槽身為預制混凝土吊裝施工，拱圈、排架、槽墩及其他結構采用現澆混凝土施工；槽身及與上下游渠道銜接處設伸縮縫，并布置橡膠止水。

3.2 斜拉式渡槽

方案二為斜拉式渡槽，主要有單塔、雙塔、高低塔等型式，拉索布置有扇形、輻射形、豎琴形等型式。根據工程所處河谷地形、地質條件及槽下交通要求，可選擇單塔雙索斜拉式結構；渡槽設計為2跨，等跨對稱布置，每跨長33m，斜拉索采用扇形雙索面布設方式。

索塔為H形鋼筋混凝土結構，槽身采用鋼筋混凝土U形斷面，分10節預制，每節兩側預設錨孔，塔墩采用雙排架鋼筋混凝土結構，基礎采用鋼筋混凝土灌注樁，在樁頂設置鋼筋混凝土承臺；槽身及與上下游渠道銜接處設伸縮縫，并布置橡膠止水。

3.3 懸臂梁式渡槽

梁式渡槽主要有簡支梁式、雙懸臂梁式、單懸臂梁式、連續梁式等型式；擬選擇在工程中常用的簡支梁式、雙懸臂梁式渡槽，槽身橫斷面型式常用矩形、U形。

方案三為懸臂梁式渡槽，共設7跨，分3節，預制U形鋼筋混凝土薄壁式結構，斷面尺寸寬3m，高1.8m，基礎采用鋼筋混凝土整體板式、單排架，槽身及先接觸的伸縮縫布設橡膠止水。

3.4 簡支梁式渡槽

方案四為簡支梁式渡槽，共設7跨，分7節，預制矩形槽身結構，斷面尺寸為凈寬2.0m，凈高1.6m，采用鋼筋混凝土整體板式基礎、單排架，槽身及先接觸的伸縮縫布設橡膠止水。

3.5 鋼管梁式渡槽

方案五采用排架上架設管道，管材主要采用的螺旋鋼管、高密度聚乙烯管和玻璃鋼管等，綜合考慮機械強度、工程造價、使用壽命以及施工條件等因素，選擇DN1600螺旋鋼管外包聚氨酯發泡；采用單排排架柱，上部架設鋼桁架，部鋼管及鋼桁架均做防銹蝕處理。

表1渡槽方案優缺點對比表

4 結論

根據5種渡槽方案的優缺點進行比選，考慮經濟性、耐久性及施工周期、后期運用管理等因素，結合場地條件和周邊實際需要，簡支梁式渡槽結構簡單，施工簡易，對山區地形適應性強，同時建后維護簡單，確立以此作為牛家渡槽的基本結構型式。