夹岩水利枢纽及黔西北供水工程金遵干渠方案优化及明渠设计

聂乾+++陈学义+++李帅+++杨训

摘 要：金遵干渠明渠施工方案设计中，结合专家评审结果和工程特性，对干渠整体布置方案进行了优化，并对各段水力要素进行了复核。根据管线不同边界条件，设计采用了槽挖形成渠身、半挖半填渠道、M7.5浆砌石重力式渠堤、C25钢筋混凝土衬砌矩形渠道、填方渠道等明渠形式，确保工程具有较高的安全可靠性和节能经济性。

关键词：水力复核；浆砌石；钢筋混凝土衬砌

1 工程概况

贵州省夹岩水利枢纽及黔西北供水工程位于贵州省毕节市及遵义市境内。灌区骨干输水工程由总干渠、北干渠、南干渠、金遵干渠、黔西分干渠、金沙分干渠、供水管线、支渠，以及灌区骨干泵站等组成。金遵干渠总体走向北东，起点接北干渠末端位于金沙县城关镇赖关，终点位于遵义县马蹄镇彭古台处，途经雷打坝、大湾子、先锋岭、大土、龙坝、茶林湾、核桃湾、马场坝等地，渠线总长40.91km，其中，明渠长16.101km、渡槽0.23km/3座、隧洞7.316km/13座、倒虹管17.265km/9座。渠首底板高程1177.879m，渠末底板高程1041.692m，落差136.187m，综合水力坡降3.33‰。

2 金沙干渠布置方案优化及水力复核

2.1 布置方案设计优化

初设阶段在可研选线成果的基础上，结合区域地形、地质条件、地物分布等对局部线路复核，对以下10段进行了局部调整，其分别是：

（1）为方便施工、减少地面别的构筑物干扰，调整了张家屋基段（桩号3+057～3+661）、学堂寨段（桩号7+383～8+276）、水井湾段（桩号8+362～9+043）、石板溪段（桩号10+235～13+431）、先峰岭段（桩号16+150～17+161）、垭口上段（桩号19+235～19+989）、偏岩河段（桩号20+103～25+142）、核桃湾段（桩号32+399～35+205）等8段。

（2）调整组合建筑物布置方案2段，其中，雷打坝段（桩号4+989～7+011）由2座倒虹管加1座渡槽改为1座倒虹管，马场坝段（桩号36+030～40+912）由3座倒虹管改为1座倒虹管。

初设阶段金遵干渠布置相对《可研报告》比较，渠线首末位置相同、整体走向一至，局部线路与建筑物布置经优化发生较小的变化，渠首流量增加0.49m3/s，总长度缩短2.921km，其中，渠道缩短7.959km，渡槽缩短0.068km，隧洞增加3.276km，倒虹管增加1.83km。

2.2 水力坡降复核

金遵干渠沿线起到控制性的高程分别是：起点在赖关接北干渠，其底板高程1177.879m；大土处处于偏岩河南岸坡顶，高程为1155.536m；茶林湾～核桃湾处于偏岩河北岸谷坡顶部，高程为1065.798～1057.599m；终点彭古台，高程1041.692m。由此，金遵干渠段水力坡降选择如下：

赖关～大土段：长度20.234km，落差22.343m，综合水力坡度为1/905，考虑沿线倒虹管的水力损失后，采用底坡明渠为1/2000、建筑物为1/1000。干渠水力坡降的减缓不能加大灌面，却增加后段消能的难度；减缓使渠道后段落低，渠道需调整在偏岩河支流沟谷内布置，将增加后段渠道布置难度和长度。

大土～彭古台段：该段任务以城乡供水为主，长度20.678km，落差113.844m，综合水力坡度为1/182，该段渠线穿越偏岩河河谷及北东向的核桃湾、银坪山、马场坝等宽槽谷，地势总体相对较低，渠线纵向起伏较大，为保证输水条件，该段布置上以倒虹管为主。该段水力条件上存在控制因素有两个方面，一是为尽量减小管道长度以节省投资，茶林湾～核桃湾段（长7.317km）利用自然地形条件布置为渠道；二是为使金遵干渠之后的遵义供水管、仁怀供水管能够自流输水，同时为减小供水管沿线制高点的影响，金遵干渠末端彭古台高程需控制在1040m左右。由此，带来的问题是大土～茶林湾段有较大富余水头（约50m）需消耗，而茶林湾～核桃湾～彭古台段又需尽量减小水损以控制末端水位标高不至过低。在减缓渠道坡度情况下使渠道过水断面加大，而加大渠道坡度又将给后续供水管的布置带来压力，为此，经综合考虑，金遵干渠大土～彭古台段明渠采用底坡为1/2000。水力计算成果表明：干渠各水力要素均符合设计规范要求。

3 明渠设计

金遵干渠布设明渠长16.101km，占渠线总长度的39%，沿线第四系覆盖层主要为残坡积层粘土夹碎石，厚度0～3.0m，出露岩石以灰岩、白云岩、砂岩、泥岩为主，地形坡度在0～55°之间。渠道采用窄深式，过水断面为梯形，渠高1.8～3.0m，渠底宽1.4～2.1m，渠顶开口宽2.48～3.9m，渠堤内侧边坡1：0.3，堤高0.8～2.8m，内堤顶宽0.6m，上设排水沟0.2×0.5m，外堤顶宽0.8～1.2m。渠堤采用M7.5浆砌石砌筑，迎水面采用C15混凝土防渗，渠身处于强风化岩层时，渠道直接开挖石槽成形，采用C15混凝土防渗。渠道每隔10m设一道横向变形缝，缝宽2cm，缝内设橡胶止水和沥青砂浆两道止水。不同边界条件下渠道设计基本类型分述如下：

（1）一般挖方渠道和边坡稳定性好的渠道，槽挖形成渠身。渠顶内侧边坡每开挖5m左右高度设1.0m宽的戗道，并在戗道内侧设0.4×0.2m的排水沟，外侧渠顶设1.0m宽人行和检修平台，渠道过水断面范围用15cm厚C15混凝土衬砌。渠身以上的永久边坡喷C20混凝土，厚8cm，对于地质条件差的高边坡，设Φ25随机锚杆，根长3m，间距为3.0m，并采取挂网进行支护。

（2）半挖半填渠道，明渠内外边墙采用M7.5浆砌石重力式渠

堤，背水面铅直，迎水面坡比1：0.3，堤基置于岩基上。内侧边墙顶宽1.0m，上设1.0×0.2m排水沟，外侧边墙顶宽1.2m，以满足人行和检修要求。渠身过水面（内外边墙、底板）用15cm厚C15混凝土防渗。

（3）外露出地表的渠道，明渠内外边墙采用M7.5浆砌石重力式渠堤，背水面铅直，迎水面坡比1：0.3，堤基置于岩基上。边墙顶宽1.2m，以满足人行和检修要求，另一侧边墙顶宽1.2m。渠身过水面（内外边墙、底板）用15cm厚C15混凝土衬砌。

（4）矩形渠道，在两建筑物间连接渠段过短或建筑物进出口需填方布置渐变段较为局促时，渠道断面采用矩形，比降为1/1000。渠道边墙、底板均用0.5m厚C25钢筋混凝土衬砌，渠道傍山修建时内侧堤顶设排水沟1.0×0.2m，外侧墙采用M7.5浆砌石加厚堤身以满足通行需要，堤顶宽1.0m；渠道跨沟时架空布置于M7.5浆砌石支墩之上，支墩间距10m，与渠道同宽，厚2.0m，基础置于强风化基岩中上部。

（5）填方渠道，当渠底高于地面时，采用C25鋼筋混凝土梯形槽身架空于M7.5浆砌石支墩上通过。边墙迎水面坡比1：0.3、背水面铅直，顶厚0.3m、底厚1.2m，底板厚0.5m。填方渠道每10m分段，其间用伸缩缝连接，两端安放M7.5浆砌石墩上。支墩与渠道同宽、厚2.0m，基础置于强风化基岩中上部。

4 结束语

根据金遵干渠工程特点和评审结果进行设计动态跟踪，适时地进行了干渠整体布置方案的设计优化和调整，在工期相当紧张的情况下，确保干渠工程高效优质的施工建设，确保了整个工程的工期目标。

参考文献

[1]张春锋.输水明渠渠坡加固改造设计研究[J].中国水运，2016，16（05）：204-205.

作者简介：聂乾（1988-），男，汉族，贵州毕节人，本科，助理工程师，主要从事水利水电工程设计工作。