锦绣川水库干渠渡槽设计方案优选

李 伟 ，张晓静 ，冯忠栋

（1.济南市锦绣川水库管理处，山东 济南 250112；2.济南市水利建筑勘测设计研究院有限公司，山东 济南 250101）

锦绣川水库位于济南市南部山区境内，属玉符河水系，水库控制流域面积166km2。水库始建于1966年10月，于1970年10月竣工；2000年对水库进行加固扩建。锦绣川输水干渠于1966年兴建，1971年建成通水，总长31.5km，其中从渠首至分水岭水厂出口，全长27.175km。

输水干渠是锦绣川水库下游灌区唯一供水渠道，承担了向分水岭水厂供水的任务，也是“五库连通”生态补源工程的主要输水线路。2006年山东省水科院对锦绣川水库输水干渠进行检测并编制《济南市锦绣川水库输水干渠检测报告》，牛家渡槽、大佛渡槽、杨家渡槽鉴定为D级，担杖沟渡槽、西泉泸渡槽鉴定为C级。渡槽已运行50年，超出使用年限，经鉴定后超期服役十余年，存在安全隐患，需拆除改建。

1 工程任务

工程主要内容包括改建牛家渡槽、大佛渡槽、杨家渡槽、担杖沟渡槽、西泉泸渡槽5座渡槽；改建大佛渡槽上游节制闸、泄水闸和西泉泸渡槽上游节制闸、泄水闸；东路倒虹吸进出口两侧设围网防护，倒虹吸钢管裸露段进行除锈防腐处理，沿倒虹吸左侧布设上山台阶。其中渡槽改建是本次项目的主要施工任务，特别渡槽形式的确立对项目的顺利开展有着非常重要的作用。其中渡槽设计在现状设计供水规模15万m3/d的基础上，考虑为规划水厂预留供水能力，确定设计供水能力20万m3/d，加大供水能力25万m3/d。

2 工程地质

工程所在区域地面起伏大，低山丘陵纵横，河谷深切，为丘陵、低山与河谷交汇地带，地面高程一般200.0～600.0m（1985国家高程基准）。经地质勘查，场区地下水埋藏较深，勘探期间钻孔深度范围内未见地下水，工程场地内河道干涸，各改建渡槽工程渡槽内环境水对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性；场地土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。场地附近地震基本烈度为6°。

3 方案比选

需改建的5座渡槽中牛家渡槽位于锦绣川输水干渠桩号2+369～2+431.5段，全长62.5m，现状共6跨，槽架为双排架钢筋混凝土结构，浅基础形式；槽身共3节，双悬臂梁式布置。通过水文和地质情况，以锦绣川水库大佛渡槽为例，改建后渡槽结构型式可采用以下五种方案。方案一采用拱式渡槽；方案二采用斜拉式渡槽；方案三采用双悬臂梁式渡槽；方案四采用简支梁式渡槽；方案五采用梁式（架设管道）渡槽。以大佛渡槽为例进行典型设计，通过方案比选后，确定5处渡槽改造方案。

3.1 拱式渡槽

方案一，综合考虑地形地质条件，渡槽总长及所跨公路上空净高要求，采用上承式钢筋混凝土排架式拱式渡槽。渡槽设计为2跨，净跨22.82m，矢跨比为1/5，槽身简支式置于排架顶；槽身为设有带横肋的预制拼装钢筋混凝土矩形槽，下部为钢筋混凝土排架，拱架支撑在混凝土槽墩和槽台上；槽身为预制混凝土吊装施工，拱圈、排架、槽墩及其他结构采用现浇混凝土施工；槽身及与上下游渠道衔接处设伸缩缝，并布置橡胶止水。

3.2 斜拉式渡槽

方案二为斜拉式渡槽，主要有单塔、双塔、高低塔等型式，拉索布置有扇形、辐射形、竖琴形等型式。根据工程所处河谷地形、地质条件及槽下交通要求，可选择单塔双索斜拉式结构；渡槽设计为2跨，等跨对称布置，每跨长33m，斜拉索采用扇形双索面布设方式。

索塔为H形钢筋混凝土结构，槽身采用钢筋混凝土U形断面，分10节预制，每节两侧预设锚孔，塔墩采用双排架钢筋混凝土结构，基础采用钢筋混凝土灌注桩，在桩顶设置钢筋混凝土承台；槽身及与上下游渠道衔接处设伸缩缝，并布置橡胶止水。

3.3 悬臂梁式渡槽

梁式渡槽主要有简支梁式、双悬臂梁式、单悬臂梁式、连续梁式等型式；拟选择在工程中常用的简支梁式、双悬臂梁式渡槽，槽身横断面型式常用矩形、U形。

方案三为悬臂梁式渡槽，共设7跨，分3节，预制U形钢筋混凝土薄壁式结构，断面尺寸宽3m，高1.8m，基础采用钢筋混凝土整体板式、单排架，槽身及先接触的伸缩缝布设橡胶止水。

3.4 简支梁式渡槽

方案四为简支梁式渡槽，共设7跨，分7节，预制矩形槽身结构，断面尺寸为净宽2.0m，净高1.6m，采用钢筋混凝土整体板式基础、单排架，槽身及先接触的伸缩缝布设橡胶止水。

3.5 钢管梁式渡槽

方案五采用排架上架设管道，管材主要采用的螺旋钢管、高密度聚乙烯管和玻璃钢管等，综合考虑机械强度、工程造价、使用寿命以及施工条件等因素，选择DN1600螺旋钢管外包聚氨酯发泡；采用单排排架柱，上部架设钢桁架，部钢管及钢桁架均做防锈蚀处理。

表1渡槽方案优缺点对比表

4 结论

根据5种渡槽方案的优缺点进行比选，考虑经济性、耐久性及施工周期、后期运用管理等因素，结合场地条件和周边实际需要，简支梁式渡槽结构简单，施工简易，对山区地形适应性强，同时建后维护简单，确立以此作为牛家渡槽的基本结构型式。