南水北调中线一期工程南苇沟排水涵洞设计要点

2020-01-11孙静

河北水利 2020年3期

孙静

南水北调中线一期工程河北省永年县段总干渠设计流量230m3/s，加大流量250m3/s，采用明渠自流输水方案。南苇沟排水涵洞为南水北调中线一期工程总干渠左岸排水建筑物，涵洞轴线与总干渠中心线为斜交布置，交叉角度为60°，涵洞为无压洞，通过水力优化设计，采用了无压陡坡涵洞设计方案，减小了结构断面，并使洞内流态稳定，避免了明满流交替现象的发生；在进、出口洞身设置截渗齿墙，在管顶上方和总干渠渠底之间铺设土工格栅，增加结构可靠性和安全性，确保工程运行安全。

1.技术特色

南苇沟排水涵洞由进口段、洞身段、出口段及上、下游河道整治工程组成。

1.1 进口段

进口段包括进口护砌段和进口渐变段。进口护砌段长8.5m，梯形过水断面，底宽31.92m，边坡坡比1∶2，浆砌石护砌，护砌厚度0.3m。进口渐变段长 31.5m，收缩角 12°，前 21.5m 为水平段，翼墙采用八字墙与圆弧翼墙相结合的布置型式；后10m 为斜坡段，坡比1：10.24。两岸圆弧翼墙、八字墙及斜坡段翼墙均为钢筋混凝土悬臂式挡墙。

1.2 洞身段

洞身段包括斜管段和直管段，管顶覆土厚度按不小于1.5m 控制。1～3#管节为斜管段，纵坡 1∶10.24，4～10#管节为直管段，纵坡1∶150，孔口尺寸3.2×3.2m（宽×高），共 3 孔，洞身分节长度11.4～12m，共 10 节，涵洞洞身总长118.2m。

1.3 出口段

出口段包括出口渐变段和出口护砌段。出口渐变段长30m，渐变段扩散角10°，两岸翼墙采用八字墙与圆弧翼墙相结合的布置型式，翼墙为钢筋混凝土悬臂式挡墙。出口护砌段长46m，采用梯形过水断面，两侧边坡坡比1∶2.0，浆砌石护砌，护砌厚度0.5m，前10m 为水平段，中间26m 为反坡段，抬升3.36m，坡比 1∶7.74，后 10m 为水平段。

1.4 上下游河道整治

为使进出口护砌护砌与天然河道平顺连接，进出口底板依地势接至天然河底，两侧河道进行削坡、整平，整治段河道不再护砌。

2.技术成效与深度

2.1 排水涵洞轴线布置

排水涵洞轴线布置采用与总干渠中心线正交和斜交两种布置形式。对无明显河沟的，或与总干渠中心线正交的河沟均采用正交布置；对具有明显水流趋势的河沟，且与总干渠斜交的河沟一般采用顺河道走向布置，斜交角不小于60°。南苇沟排水涵洞所处河沟与总干渠交叉处沟槽明显，如采用正交布置，虽可减小涵洞洞身，节省洞身工程量，但上、下游需通过设置弯道与原河沟相接，会导致土方及上、下游防护的工程量增加，水流条件不好，确定排水涵洞轴线沿河沟自然走向布置。

2.2 水力设计

孔口尺寸确定原则为：排水涵洞各标准洪水均按无压洞设计；常遇洪水情况下不恶化当地防洪、除涝条件；设计洪水、校核洪水时不影响总干渠防洪安全。

2.3 排水涵洞结构型式

排水涵洞主要结构型式有箱涵、圆涵、拱涵等。圆涵水流条件及受力条件较好，但其多孔组合时与进出口衔接较难，大孔径圆涵现场浇筑施工难度大；拱涵较适用于无压涵洞，排水涵洞在不同洪水时洞内流态从无压变至有压状态，拱涵在内水压力作用下受力条件较差。箱涵与圆涵、拱涵相比，具有结构简单，多孔组合时与进出口衔接较容易，便于施工和工程量小等优点。结合本工程的特点进行综合比较，洞身结构型式选用箱涵。