夹岩水利枢纽工程输水灌区明渠结构设计比选

张斌 田凯翔 王滔

摘要：以夹岩水利枢纽工程输水灌区明渠结构设计为例，结合现场地形地质条件，拟定了3种结构型式优化方案。通过技术经济分析，最终将原设计的浆砌石明渠优化为钢筋混凝土暗渠，较好地节约了施工成本，为工程建设及运行提供了可靠的安全、质量保障。该工程输水灌区明渠结构设计经验可为其他类似水利工程提供一定參考。

关键词：输水灌区;明渠;工程概算;结构比选;夹岩水利枢纽工程;贵州省

中图法分类号：TV672文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.09.009

Abstract： Taking structural design for open channel in water irrigation area of the Jiayan Hydro-complex Project as example， the schemes of three structural types for the channels were proposed by considering topographic and geological conditions. Through technical and economic analysis， the original stone masonry open channel was replaced by the reinforced concrete closed conduit. The structural change reduced construction costs， ensured project construction schedule and normal operation. The optimized channel design is worth learning and using as reference by other water conservancy projects.

Key words： water irrigation area; open channel; budgetary estimates; structure comparison and selection; Jiayan Hydro-complex Project; Guizhou province

1 工程概况

夹岩水利枢纽及黔西北供水工程（以下简称“夹岩工程”）位于乌江左岸一级支流六冲河中游河段，为Ⅰ等大（1）型工程。工程以灌溉和供水为主、兼顾发电，总投资186.49亿元，水库总库容13.23亿m3，多年平均供水量6.88亿m3，总供水人口267万人，电站总装机90 MW。工程主要包括水源工程、毕大供水工程、灌区骨干输水工程三大部分。灌区骨干输水工程设计线路总长648.0 km，明渠设计长度为96.1 km，渠身断面呈下窄上宽的倒梯形，内侧渠顶设置0.35 m×0.25 m（宽×高）的C15混凝土排水沟，渠底设计坡降为1∶2 000，边坡支护采用喷C20素混凝土进行支护;渠身完全置于基岩内的渠段，采用C15混凝土浇筑渠身防渗体;渠身一侧或两侧有局部或全部高于岩基面的渠段，外侧或内外侧采用M7.5浆砌石渠堤，渠身防渗体采用15 cm厚C15混凝土衬砌。

水利工程渠道具有施工工艺简单、施工成本低的特点，故我国已建和在建的水利工程大部分采用渠道输水方式。渠道为长距离输水的载体，合理选择渠道结构型式，确保输水渠道结构稳定，既是工程建设期决定投资的重要因素，也是制约工程建成后运行安全、工程维修养护费用的关键因素。以夹岩工程黔西分干渠标烂田湾渠道为例，现场开挖揭露情况表明：因烂田湾渠道覆盖层较厚，岩体垂直风化深度较深，地基均为软基，边坡主要为土质边坡，且为顺向坡，若开挖切脚后极易导致边坡失稳滑塌;边坡处理工作量大，且渠道处于半山腰，植被茂盛，上部岩体风化脱落及周围树枝落叶可能会造成渠道在运行过程淤积，增加后期运行管理费用。因此，需对烂田湾明渠结构型式进行研究分析。

2 明渠结构型式分析

2.1 工程地质情况

夹岩工程黔西分干渠标烂田湾渠道为傍山明渠布置，渠道高程约1 224～1 228 m，区域海拔高程约1 100～1 300 m，属于中山-中高山地形，坡角多在20°～45°之间，地表冲沟发育，地形破碎，渠道开挖边坡以顺向坡、斜向坡为主。覆盖层为第四系耕植土和少量黏土，覆盖层埋深变化较大，泥岩强风化厚度约5～12 m，灰岩、白云质灰岩强风化厚度约3.5～6.0 m。渠道所在边坡整体呈单斜构造，西北高，东南低，岩层倾向与坡向基本一致，产状为：140°～150°∠15°～20°;边坡处于全风化至强风化岩体中，除局部揭露少量岩体外，其余都已风化成紫红色黏土。渠道受冲沟切割，地层岩性主要为软质岩夹硬质岩，边坡以顺向坡、斜向坡为主，覆盖层层较厚，边坡有切角现象。为保证渠道的永久正常运行，需作加强支护处理。

2.2 方案拟定

由于现场实际地质情况与蓝图地质情况有出入，且存在覆盖层较深、边坡为土质边坡等问题，为避免渠身失稳和边坡失稳等安全事故发生，需根据烂田湾渠道渠顶实际开挖揭露情况，对烂田湾渠道结构型式进行调整，拟采取以下3种方案进行分析研究。

（1）方案1：浆砌石明渠方案（施工蓝图方案）。浆砌石明渠方案按初步设计阶段专家审批原则设计，渠身断面呈下窄上宽的倒梯形，内侧渠顶设置0.35 m×0.25 m的C15混凝土排水沟，渠底设计坡降为1∶2 000，边坡支护采用喷C20素混凝土。渠身完全置于基岩内的渠段，采用C15混凝土浇筑渠身防渗体;渠槽一侧或两侧有局部或全部高于岩基面的渠段，外侧或内外侧采用M7.5浆砌石渠堤，渠身防渗体采用15 cm厚C15混凝土衬砌。考虑到烂田湾渠道边坡为顺向坡，为增加靠山体侧渠身的稳定性，将原设计中渠身防渗体采用15 cm厚C15混凝土衬砌调整为30 cm厚M7.5浆砌石衬砌及10 cm厚C15混凝土衬砌。