南水北调干渠交叉建筑物优化设计浅析

舒婷婷 王 蕾 张巨磊

(聊城市水利局，山东聊城 252000)

南水北调干渠交叉建筑物优化设计浅析

舒婷婷 王 蕾 张巨磊

(聊城市水利局，山东聊城 252000)

本文根据南水北调东线一期鲁北段输水干渠和沿岸交叉建筑物的功能要求，在满足干渠输水、交叉建筑物灌溉排涝互不影响的情况下，对聊临支沟处交叉建筑物的结构形式进行了优化设计。优化后的建筑结构形式新颖，既减少了占地，节约了投资，又便于工程运行管理。该建筑物投入使用以来运行良好，对类似输水河道上的交叉建筑物设计具有借鉴作用。

交叉建筑物;结构形式;优化设计;南水北调

1 原工程概况

南水北调东线第一期鲁北段输水工程聊城段途经聊城市东阿县、阳谷县、东昌府区、茌平县和临清市，聊城市境内输水干渠长98.21km，其中输水干渠桩号41+800～50+545段为利用现状周公河河道。周公河为区域排涝河道，沿岸建有多处泄水闸，在输水干渠桩号48+415处即周公河及聊临支沟交叉处现有两座建筑物:左岸聊临支沟泄水闸和跨河输水渡槽。泄水闸功能是排泄聊临支沟汇集的汛期涝水。跨河输水渡槽横跨周公河，系将聊临支沟灌溉水源由左岸输送至周公河右岸，用于灌溉右岸农田。

工程原状详见图1。

图1 工程原状

左岸泄水闸:位于周公河左岸，单孔，1.5m×1.5m (宽×高)，现状无闸门、启闭机，上下连接段砌石坍塌，破坏严重。

输水渡槽:横跨周公河，连接周公河左右岸支沟，单孔，1.5m×1.5m(宽×高)，渡槽槽身多处破损严重。

2 工程改建缘由

a.根据南水北调东线第一期鲁北输水工程干渠设计原则，占用排涝河道的，在汛期应保证原河道排涝功能。周公河河道功能为区域排涝泄洪，所以南水北调干渠占用周公河后在汛期仍应具有排涝功能且不能弱化，周公河两岸排涝支沟在汛期仍应能正常排泄涝水入周公河。周公河聊临支沟上的泄水闸和渡槽仍应保持其原有的排涝灌溉功能。

b.聊临支沟原渡槽设计底高程28.10m，南水北调干渠设计输水水位33.40m，若原渡槽不改建，槽身将对干渠输水造成严重阻水，须考虑采用倒虹吸等方案避免渡槽槽身的阻水影响。

c.南水北调干渠的设计底宽25m，边坡1∶2.5，渠底高程28.10m，而周公河原设计底宽21.5m，边坡1∶2，渠底高程28.30m。南水北调扩挖周公河河道后对原建筑物造成破坏，必须进行改建。

3 改建方案

原跨河输水渡槽改建为倒虹吸，倒虹吸尺寸按流量、水位指标及不小于原孔口尺寸且便于维修的原则采用单孔，1.5m×2.0m(宽×高)。左岸泄水闸若按现状方案建在输水渡槽下游，将增加占地，为便于运行管理，节约占地和投资，将泄水闸与倒虹吸合建。在倒虹吸河底平直段端部与闸室联合布置，上层为排涝泄水闸，下层为灌溉用涵洞。泄水闸闸门双向挡水，南水北调输水干渠输水期间泄水闸闸门关闭，输水干渠正常输水。汛期到来时，泄水闸执行防洪排涝任务，此时将闸门开启，泄水至周公河。灌溉期闸门关闭，左岸灌溉水通过倒虹吸输送至右岸执行灌溉任务。详见图2、图3。

图2 聊城支沟倒虹吸布置

图3 联合闸室局部

4 改建方案设计中应注意的问题

a.优化设计中进口泄水闸闸室分为上下两层，上层为排涝泄水闸，下层为灌溉用涵洞。在进行联合闸室结构计算时，应按干渠输水、泄水闸排涝、倒虹吸灌溉各工况分别进行计算。

b.进口泄水闸应采用双向止水闸门，以保障南水北调干渠输水、倒虹吸灌溉功能正常发挥。南水北调干渠输水时，关闭闸门抵挡输水干渠的水，以防漏水至聊临支沟。支沟引水灌溉时，关闭闸门以防灌溉水进入南水北调干渠。

c.倒虹吸进出口设置拦污栅以拦截渠道内较大的砾石或漂浮物，并可保障人畜安全。同时将进出口位置的拦污栅槽兼作检修门槽，以节省投资。

d.加强倒虹吸箱涵洞节间止水设计，宜设置两道

止水:表层双组份聚硫密封膏及内置651橡胶止水带，见图4。为方便施工和保证止水带在混凝土中的位置，采用定位钢筋固定止水带，止水之间必须连续完整，形成严密的防渗体系。

图4 倒虹吸箱涵洞节间止水设计

e.进口泄水闸闸室结构布置时，宜适当加大进人孔尺寸，以方便工程维修。

f.考虑汛期泄水闸泄水时的水跌影响，应设置消力池，以防干渠渠底冲刷破坏干渠渠道工程。

g.联合闸室与箱涵洞节之间及洞节与洞节之间均应设置垫梁，防止因地基不均匀沉降造成止水破坏。

5 工程施工中应注意的问题

a.加强地基处理。由于闸室联合段与倒虹吸其他段荷载差异较大，故应加强地基处理，可采用堆载预压等措施减少不同结构段间的沉降差。

b.精心施工，确保闸门启闭顺畅。由于闸室联合段结构相对复杂，施工空间小，施工中应精心组织，确保工程运用便捷。

c.加强止水施工质量，防止因渗水、渗土对工程造成隐患。

6 结语

工程竣工运行以来，在承担不同任务时，该建筑物均能达到各建筑物原功能要求，效果良好。下一步在管理运行中，应加强管理、观测，以确保该工程能长期发挥其综合作用。

［1］李惠英，田文铎，阎海新．倒虹吸管［M］．北京:中国水利水电出版社，2006．

［2］陈宝华，张世儒．水闸［M］．北京:中国水利水电出版社，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