驮英水库及灌区工程新建支渠施工图标准化设计

王之岑

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 工程概况

驮英水库及灌区工程地处广西三大旱片的左江旱片，工程任务为以灌溉、供水为主，兼顾发电等综合利用。驮英灌区工程涉及崇左市下辖的江州区、扶绥县和宁明县，21个乡镇127个行政村，设计灌溉面积84.12万亩，包括5条干渠、64条支渠及渠系和田间工程，干渠总长243.36 km，支渠总长442.67 km，属大（2）型灌区，为Ⅱ等工程。新建支渠设计包括I标东干支渠、II标总干及宁明干支渠、III标客兰东干支渠、IV 标西干支渠共39 条，总长263.29 km，包括明渠、隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、陡坡（跌水）、水闸、排洪建筑物、泵站、机耕桥、交通涵等渠系建筑物以及原有路网迁改复建等。各支渠标段建筑物布置成果汇总见表1～5。

表1 驮英东干渠新建支渠建筑物布置成果汇总表

表2 总干渠新建支渠建筑物布置成果汇总表

表3 宁明干渠新建支渠建筑物布置成果汇总表

表4 客兰东干渠新建支渠建筑物布置成果汇总表

表5 驮英西干渠新建支渠标建筑物布置成果汇总表

2 支渠设计统筹方法思考

2020 年11 月，在干渠标主体设计及施工进入收尾阶段时，驮英灌区工程支渠I～IV 标新建支渠施工图设计工作也正式启动了。在总长263.29 km、共计39 条支渠且各标段支渠包含众多明渠、隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、陡坡（跌水）、水闸、排洪建筑物、泵站、机耕桥、交通涵等渠系建筑物以及原有路网迁改复建等庞大设计任务量、设计周期短的情况下，支渠项目设计组经过细致研究、对比分析干渠特点、设计经验及支渠自身特点后，决定从任务最繁重、标段设计内容最全面的东干渠I标支渠入手。相比干渠线路复杂、渠道结构断面大、交叉建筑物跨越渠道布置困难、设计工作需细化量多等特点，支渠自身特点为线路复杂程度稍低、渠道结构断面较小但类型多、交叉建筑物跨越渠道布置稍易且各标段除主体渠道外其余部分设计内容有一定的共通性，这些都为缩短设计周期、节约人力资源、减少设计失误的模板化设计提供一定的基础条件，困难节点在于39 条支渠设计工作需逐条展开进行，渠系、交叉建筑物更为繁多，设计条件各不相同，设计流程时间长；各标段主体布置内容也大有不同，I～IV 标新建支渠实施模板化设计的过程中还要全面考虑庞杂的非共性设计内容，一个也不能少。I～IV标支渠总体设计内容统筹方法思路流程见图1。

图1 驮英灌区新建支渠I～IV标支渠总体设计统筹方法思路流程图

3 明渠标准化设计

（1）明渠布置。明渠主要分梯形断面、矩形断面和装配式U型断面混凝土结构3种断面型式。①梯形断面明渠：设计底坡为1/3000，底宽0.8～1.2 m，梯形断面开挖边坡坡比为1∶1.25，填筑边坡坡比为1∶1.5；②矩形断面明渠：设计底坡为1/2000，底宽0.7～1.0 m，采用直立边墙，填筑边坡坡比为1∶1.5；③装配式U 型断面明渠：设计底坡为1/2000，净宽0.76～0.89 m，净高0.7～0.8 m，填筑边坡坡比为1∶1.5。

（2）明渠衬砌及排水。梯形渠道衬砌为现浇8 cm厚C20（1）混凝土。①分离式矩形渠道挖方底板为15 cm厚C20（2）混凝土，填方底板为20 cm厚C20（2）混凝土，边墙为30～35 cm 厚C20（2）混凝土；②整体式矩形渠道渠身为25 cm 厚C20（2）混凝土；③U 型渠道采用C25（1）预制混凝土，厚8～10 cm；④局部深挖段梯形渠道布设单向排水阀，以降低地下水位。

（3）渠顶道路。明渠顶部一侧布置有20 cm 厚泥结石路面，渠顶道路宽度为2.0、3.5 m。部分渠道渠顶道路结合现有道路兼做交通道路，其宽度为3.5 m。

（4）渠道开挖边坡支护。一般土方开挖边坡坡比为（1∶1.25）～（1∶1.5），填筑边坡坡比为1∶1.5，根据边坡具体情况采用草皮护坡或C20（2）框格梁草皮护坡；一般岩石开挖边坡按（1∶1.25）～（1∶1）开挖，根据边坡具体情况采用20 cm 厚C20（1）混凝土衬砌或挂网喷锚支护。

鉴于I～IV 标新建支渠39 条明渠布置的繁杂性，依据上述明渠标准化设计内容统筹选取具有代表性的支渠I 标渠荣支渠设计模板（明渠梯形断面代表）、那何支渠设计模板（明渠梯形、矩形断面代表）、岜特支渠设计模板（明渠矩形、U 形断面代表）进行标准化设计。模板设计主要体现明渠平面需全面表达的布置内容，还要体现渠道结构断面设计和细部结构设计完整性，在兼顾各标段主体布置非共性设计内容的基础上，尽可能采用标准化设计，以利于缩短设计周期、节约人力资源、避免设计失误。明渠标准化设计程度达到了水力学利用基础数据输入自动生成线路、断面水力成果，由线路、断面水力成果制定出各类型断面模块插入能较快完成一整套明渠线路平面、横断面布置图，并由支渠I标明渠设计模板推广至II、III、IV标支渠明渠设计。

4 渠系建筑物标准化设计

4.1 隧洞标准化设计

（1）隧洞布置。常规隧洞纵坡为1/1000～1/2000，隧洞过水断面为城门型，宽1.8 m，高2 m。

（2）隧洞支护衬砌设计。隧洞支护根据围岩类别、隧道断面尺寸及位置，分别设置不同的类型（见表6）。隧洞顶拱范围除土洞布置MY80@2 m×2 m塑料排水盲管外，其余布置Φ75@2 m×2 m 的排水孔，排水孔孔深3 m；Ⅳ、Ⅴ类围岩及土洞全断面现浇0.3 m 厚混凝土衬砌，Ⅲ类围岩边墙及底板衬砌厚0.25 m。

表6 隧洞围岩分类及支护型式表

（3）隧洞遇半充填溶洞处理。初期先行对顶拱坍塌部分充填C20（2）砼（厚度不得小于2 m），在顶拱及边墙设置Φ22@1.0 m×1.0 m，长2 m 的锚杆，然后在顶拱及边墙采用挂钢筋网Φ8@0.15 m×0.15 m喷15 cm 厚混凝土，并设Ⅰ14@0.3 m 的钢拱架+2Φ22@1 m，长2 m的锁脚锚杆，顶拱设Φ75@2.0 m×2.0 m 排水孔，排水孔孔深3 m，二期全断面现浇30 cm厚混凝土衬砌。

4.2 其他建筑物标准化设计

（1）渡槽。常规渡槽采用矩形钢筋混凝土断面型式，C30钢筋混凝土槽身跨度为10 m和12 m。槽身接缝缝宽2 cm，采用橡胶止水带止水。渡槽槽墩采用重力式混凝土槽墩、排架式槽墩，基础埋深不小于2 m控制。渡槽进、出口设渐变段与明渠连接，渐变段长6 m。渡槽转弯段设为墩槽一体段。另有跨一级路渡槽为24 m跨预应力渡槽段。

（2）倒虹吸。倒虹吸管径为0.2～1.0 m，为单管倒虹吸。管材材料有预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管、预制钢筋混凝土管及钢管。倒虹吸设置进、出口渐变段与上下游渠道平顺连接，其长度一般为上、下游渠道设计水深的3～5 倍、4～6 倍，且与倒虹吸进出口连接的坡度不陡于1∶2，一般取4～8 m；渐变段挡土墙采用重力式挡土墙型式。进口渐变段接进口压力前池，压力前池的底高程由通过最小流量确定，压力前池的池顶高程由通过最大设计流量加安全超高确定，管口设有拦污栅。倒虹吸出口消力池为重力式挡墙结构，设置渐变段与下游渠道相接。倒虹吸管身段沿线在上凸部分设置复合式吸排气阀、低处位置设置排水排泥阀。

（3）暗涵。暗涵设计流量为0.08～1.25 m3/s，纵坡为1/2000～1/3300。圆涵内径分别为1.2、1 m；矩形暗涵采用C25 矩形钢筋砼结构，壁厚0.3 m 或0.4 m，均为单孔暗涵。

（4）陡坡。陡坡采用C20 混凝土浇筑，其断面型式与上下游明渠型式一致，为矩形或梯形断面，出口设消力池满足消能防冲需要。

鉴于各类型渠系建筑物自身布置及结构特点各不相同，但主体内容表达方式又有相同点，依据上述模板设计内容统筹选取具有代表性的支渠I标渠荣支渠设计模板（隧洞、倒虹吸、陡坡建筑物代表）、那何支渠设计模板（渡槽、暗涵建筑物代表）进行标准化设计。模板设计主要体现渠系建筑物需全面表达的布置内容，包括各建筑物布置平面、纵剖面、进出口连接段等，还要体现结构钢筋断面设计和细部结构设计完整性。渠系建筑物标准化设计程度达到了由线路、断面水力成果制定出各建筑物断面、进出口衔接段模块插入能较快完成一整套渠系建筑物平面、横断面布置图，并由支渠I标渠系建筑物设计模板推广至II、III、IV 标支渠渠系建筑物设计。

5 交叉建筑物标准化设计

（1）水闸。水闸采用开敞及潜孔两种型式，均为C25钢筋混凝土结构，节制闸、分水闸、退水闸上设起闭排架或启闭机房，普通装修，水闸进口一般设置引渠连接段，出口设泄槽段、消力池段等。

（2）排洪涵管。排洪涵管的过水断面根据涵管的设计流量大小分别采用单孔和双孔预制混凝土管涵圆型断面结构。预制钢筋混凝土排水管管径采用Φ1500（Ⅱ级承插柔性接口管），排水管下部设置砂垫层，厚300 mm。依据排洪点处地形相应设置满足过洪及消能的进出口型式，进口挖深较大的设置为沉砂池、集水井，挖深较浅的设置进水池。沉砂池两侧均采用C20 混凝土挡墙结构；进水池两侧均采用1∶1.25 边坡C20 混凝土护坡结构；集水井井壁、底板混凝土厚500 mm，集水井混凝土内外层均布设Φ12@0.2 m×0.2 m钢筋网起抗裂作用。出口挖深较浅的设置出水池，两侧均采用1∶1.25 边坡C20混凝土护坡结构与下游排水沟或天然河沟连接，与现状地面平齐的出口设置厚500 mm生态格网绿滨垫护底做为防冲措施。现有冲沟处为清除排洪涵管进出口表土后采用两侧封口挡墙直接连接。

（3）排洪渡槽。排洪渡槽采用现浇矩形槽身结构，进口挖深较浅设置为进水池，两侧均采用1∶1.25 边坡C20 混凝土护坡结构；与现状地面平齐的出口采用混凝土挡墙结构防护，并设置厚500 mm生态格网绿滨垫护底做为防冲措施，与下游的排水沟或天然河沟连接。

（4）机耕桥（交通涵）。明渠梯形渠道涉及单向道路交通的设置为6 m 跨径机耕桥，采用C30 钢筋混凝土实心板式结构，板厚0.35 m，基础采用C20（2）素混凝土U 型桥台；明渠梯形渠道涉及断面开挖较大或多向道路汇合交通不利于机耕桥布置的设置为跨路埋管涵；明渠矩形、U 形渠道因断面窄小，设置为跨路埋管涵以利于道路交通，局部位置涉及断面开挖较大的设置为6 m 跨径机耕桥；其他渠系建筑物进出口涉及道路交通的设置为盖板涵型式，采用C30 钢筋混凝土盖板，盖板厚0.25 m，基础采用C20（2）素混凝土重力式桥台。设计标准：机耕道路按农桥-Ⅱ级荷载标准设计，人行荷载为4.5 kN/m2。

鉴于各标段各类型交叉建筑物结构布局小、布置类型共性多但数量特别巨大的特点，依据上述模板设计内容统筹选取建筑物类型最为全面的支渠I标进行标准化设计。模板设计主要体现涵盖各标段渠系建筑物典型布置的特点，包括各类型建筑物典型布置平面、纵剖面、横断面、进出口连接段等，其中以机耕桥和交通涵引道典型布置类型最为复杂，因支渠渠道结构断面类型多且穿叉渠线的现状道路错综复杂导致典型设计困难重重，项目设计组成员齐心聚力，细致研究方案后最终采取了各类型建筑物典型布置图+汇总特性表的标准化设计方式，在建筑物结构设计和细部设计上采用设计参数控制，具体由典型布置图内容推出的特性表汇总表达清楚。标准化设计方式使项目组在缩短设计周期、节约人力资源上得到较大提升。

6 结语

2020 年11 月～2022 年05 月，驮英支渠设计项目组历时19个月，前后参与设计人员30余人，在经过了新建支渠设计统筹方法思考、明渠标准化设计、渠系建筑物标准化设计、交叉建筑物标准化设计、各类型现场特殊问题的处理等一系列艰难历程、摸爬滚打后，终于较圆满完成了施工图设计任务。共计完成明渠设计163 km，完成设计隧洞16座、渡槽110 座、倒虹吸51 座、暗涵43 座、陡坡39座；完成设计水闸342 座、排洪建筑物108 座、机耕桥（交通涵）553座；完成施工图纸近2200张。面对庞大的设计任务量，驮英支渠设计项目组攻坚克难，从I～IV标支渠设计内容统筹思考、线路结构设计合理性、缩短设计周期、方便施工等多方面进行细致研究，一步步朝向目标，不仅较圆满完成了施工图设计任务，也为明渠线路支渠标准化设计提供一整套模板成果，为同类型项目提供参考。