正反拱箱形暗涵渠道的設(shè)計

正反拱箱形暗涵渠道的設(shè)計摘要：針對高臺縣三清干渠CH23+066～26+674渠段穿越小海子水庫庫區(qū)，經(jīng)方案比較，優(yōu)選出適宜強凍脹和軟弱基土地層的正反拱箱形暗涵渠道方案；設(shè)計的正反拱拱箱形暗涵渠道經(jīng)實踐應(yīng)用，設(shè)計合理，抗凍脹性能強，推廣價值極為廣泛。關(guān)鍵詞：箱形暗涵渠道設(shè)計1工程概況高臺縣友聯(lián)灌區(qū)位于河西走廊中部，屬黑河流域中游沿岸大型灌區(qū)之一，高臺縣三清干渠是友聯(lián)灌區(qū)主要的引水渠道。干渠從臨澤縣蓼泉鎮(zhèn)塘灣村處的黑河南岸開口引水，西至高臺縣駱駝城山水河，全長67.75km，設(shè)計流量3.90m3/s，加大流量4.90m3/s，控制灌溉面積6.74萬畝。同時承擔著小海子水庫1048.1萬m3和鮑家湖水庫447萬m3的蓄水任務(wù)。三清干渠始建于1975年，原為土渠運行，2001～2004年黑河流域近期治理項目中已完成三清干渠改建襯砌40.48km，干渠CH23+066～26+674渠段3.608km，因受小海子水庫除險加固工程施工及考慮小海子水庫調(diào)節(jié)灌溉等因素影響，未進行建設(shè)。2.存在問題及工程建設(shè)原由三清干渠CH23+066～26+674渠段地處小海子水庫北側(cè)，緊靠小海子水庫土壩布置。由于小海子水庫除險加固工程完成后，擴大了小海子水庫庫容，新建小海子水庫壩堤位于該段干渠下游，從而使三清干渠CH23+066～26+674渠段處在水庫中。在小海子水庫除險加固工程設(shè)計中，曾考慮廢除三清干渠CH23+066～26+674渠段，讓三清干渠上游引來的水進入小海子水庫，經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后輸出到下游三清干渠，以滿足灌溉需求。但經(jīng)勘測后發(fā)現(xiàn)，三清干渠CH26+674處渠底高程為一三65.一五6m（也即小海子水庫三清干渠放水洞洞底高程），而小海子水庫豐稔干渠放水洞高程為一三62.0m（也即水庫庫底高程），相差3.一五6m。經(jīng)計算，要滿足三清干渠從水庫引水，水庫水位高程必須達到一三66.5m，此時水庫最大水深4.5m，相應(yīng)庫容為240萬m3。同時，由于5～7月份黑河基本斷流，三清干渠通常只能引1～2m3/s黑河潛流，此時正是灌溉高峰期，灌溉用水量很大，水庫水位很難滿足三清干渠引水要求。若采用廢除三清干渠CH23+066～26+674渠段，經(jīng)小海子水庫調(diào)節(jié)后輸出到下游三清干渠的方案，將造成在小海子水庫低水位時，三清干渠無法正常引水，而豐稔干渠則可盡情引水的局面。同時易造成各渠系分水不均矛盾，導(dǎo)致誘發(fā)社會不穩(wěn)定因素的發(fā)生。若保證小海子水庫水位滿足三清干渠正常引水，水庫庫容需維持在240萬m3左右，該庫容將成為死庫容不能發(fā)揮應(yīng)有的效益，小海子水庫的灌溉效益將銳減。綜上所述，為了保證三清干渠正常引水，同時使小海子水庫的灌溉效益得到充分發(fā)揮，修建三清干渠CH23+066～26+674渠段是解決問題的關(guān)鍵。3.工程設(shè)計3.1抗凍脹設(shè)計經(jīng)地質(zhì)勘察，三清干渠CH23+066～26+674渠段大部分座落在沙壤土層上，為凍脹性土層。高臺縣氣象局實測本區(qū)多年平均凍土深度為106cm，即標準凍深106cm。經(jīng)計算，設(shè)計凍深值為陽坡85.3cm，渠底98.5cm，陰坡127.84cm，凍脹量為7.57cm。依據(jù)《渠系工程抗凍脹設(shè)計規(guī)范》（SL23-19）規(guī)定，凍脹量遠大于襯砌渠道的允許位移值，需從適應(yīng)凍脹、回避凍脹、消減或消除凍脹等方面采用抗凍脹結(jié)構(gòu)及工程措施。根據(jù)工程級別、日照及遮蔭程度、地下水位埋深、渠道走向等因素，工程措施采用砂礫石置換凍脹基土，置換厚度為陽坡50～70cm，渠底60cm，陰坡60～95cm?？箖雒浗Y(jié)構(gòu)措施采用設(shè)計方案比較優(yōu)選。3.2設(shè)計方案比選根據(jù)對小海子水庫地形地貌和三清干渠渠線的勘查，三清干渠CH23+066～26+674渠段在渠線布置上有三種方案可進行比選。方案一：渠線沿新建小海子水庫土壩外北側(cè)繞壩布置方案。該方案渠線長約4.5km，但因該段地勢低洼，地面高程低于渠頂設(shè)計高程約3～5m，屬全填方渠道，填方工程量大，且建成后渠基為柔弱地基，渠道沉降隱患大，對渠道長期運行不安全。方案二：渠線沿小海子水庫外以南布置方案。該方案設(shè)計渠線自三清干渠CH一八+925處沿原小海子水庫回水線以南進行布置，渠線長約7km。因該段渠線經(jīng)過之地全部為沙丘，且地勢較高，屬全挖方渠道，挖方工程量大。同時受地形所限，渠線須兩次穿越312國道，渠線長，施工難度大，工程造價高。方案三：沿原渠線布置方案。該方案設(shè)計渠線沿三清干渠原渠線布置，渠線平行于原小海子水庫土壩，穿越小海子水庫，渠線長3.608km。該方案渠基挖填適中，渠線短，工程量小，施工方便。但因穿越水庫，需充分考慮凍脹、穩(wěn)定等影響因素。經(jīng)綜合分析比較，方案一安全隱患大，不宜采用；方案二渠線長，施工難度大，工程造價高，不經(jīng)濟；方案三渠線短，工程量小，施工方便、經(jīng)濟合理，較為理想。因此，渠線布置選擇方案三。根據(jù)選定的渠線，抗凍脹結(jié)構(gòu)措施采用以下三種設(shè)計方案進行比較優(yōu)選。巷劇方案衛(wèi)A：派梯形疑明渠冒襯砌霸方案傅誘設(shè)計派采用使已建哥三清辨干渠據(jù)梯形佛斷面及結(jié)構(gòu)店形式種，渠容底為的C一窄五細湖粒砼鉛砌石授襯砌懸，厚哨度4向0c忌m；爪渠坡晝?yōu)镃語一五澆砼預(yù)湊制塊倘襯砌哪，厚勒度8就cm桑；采息用砂障礫石番墊層糟置換逐凍土保，根掏據(jù)抗賽凍脹沙規(guī)范縣計算飼，置巡換厚訂度為劉：渠旺底6休0c妥m，涼渠陰魚坡6澡0～蔽95腫cm碑，渠遍陽坡銷50畢～7瓦0c尺m。煉方案返A(chǔ)特裹性見悟表1抓。丟表1醫(yī)設(shè)綢計方鎮(zhèn)案比鄉(xiāng)選表誠方勢案渡方案費一森方案憤二與方案反三應(yīng)結(jié)構(gòu)滔形式廣梯形顫渠道葬玻璃選鋼管啊渠道獲正反努拱箱殲形暗蕉涵渠保道樣襯砌庸方式震C一擋五砼全預(yù)制伐塊和闖C一捆五細湯粒砼垮組合今襯砌遍玻璃華鋼管睛承插奧連接胳襯砌葡C2覽0鋼尾筋砼鉗現(xiàn)澆疤襯砌掩優(yōu)望點惰防滲愁、抗眠凍脹身、抗烤沖刷尼性能侍好，族適宜勾于一木般、紹中強辭凍脹廊區(qū)；勞施工顯工序慈較少真，工燦程造凍價低擁。粱耐腐仿蝕、盤抗老謹化，躁抗凍喘性能溉好，漫自重賣輕，膨壽命端長，其摩擦湊力小設(shè)，輸敗水性拌能好查。吼采用恢弧底撈結(jié)構(gòu)編抗凍仔性能截好，躁適宜塊于強滔、極痰強凍督脹區(qū)水和軟墨土地注基層??；自承重大街，穩(wěn)掌定性異好，世施工略簡便熔。工培程造弟價適臂中。撕缺忽點句水庫疊高水熟位時濱干渠乳將被栽庫水面淹沒謹，渠誓岸易放被庫兆水淘秀蝕沖慚毀；滔渠道防抗凍玩脹能刪力差漁，易撞于凍烘脹破湖壞，憶使用扭年限慮短。趕自重緊輕，擴在水規(guī)中易掠漂浮吊，施敏工要至求嚴稍格，嗚工程領(lǐng)造價描高。梢施工賀工序綿多，扯工程歪質(zhì)量番不易原控制斑。映使用露年限粘30熔30菊～5淋0掉30布～5案0腦每僅km千投資則14囑8萬現(xiàn)元辣36桶3萬嗽元烏27致2萬厭元織方案抄評價在差趕差善最優(yōu)須餓方案番B：陜玻璃燭鋼管乓襯砌雪方案肚炕渠床科的凍武脹兄性糕屬于省強凍趁脹的屬中型鄙渠道鋒，回竭避凍侵脹的躬結(jié)構(gòu)窄措施冶應(yīng)采凡用暗呢渠或飲暗管構(gòu)輸水暴，設(shè)皺計采笨用玻哲璃鋼缸管承廈插連羞接襯侍砌，虜管徑識2.缺2m各，管緞壁厚遙23幕mm富。玻槽璃鋼么管管通身由縫連續(xù)爛的玻背璃纖愉維不紀飽和忘聚酯芹樹脂土、環(huán)久氧樹延脂為當基料疼，以晶石英承砂及傅碳酸冶鈣為臣無機呆非金指屬顆坡粒為頸填料微壓制于而成束。方推案B歸特性們見表華1。販方案硬C：輩正反賣拱箱江形暗嗚涵渠糊道方狗案謹訂渠床顆的凍益脹性辨屬于腦強凍粒脹的柄中型附渠道晶，回級避凍顯脹的皺結(jié)構(gòu)斯措施盈應(yīng)采瞧用暗悶渠或惹暗管斜輸水劃，暗規(guī)渠的壘埋置抬深度另應(yīng)等我于或獻大于豪工程責設(shè)計臭凍深若。設(shè)筐計渠賢底采近用反敏拱弧包底、膨渠頂陳為正劉拱蓋茄板的劃正反鉆拱箱舒形暗蕉涵，褲底部亦設(shè)置拿非凍統(tǒng)脹性狠土置輔換層鼠。設(shè)壽計暗腹涵凈巷寬3籌.0方m，丈凈高少2.卻3m猴，內(nèi)紐直墻插高度斬1.床3m告；設(shè)疼計全采部斷饑面采孫用C泛20兵鋼筋盟砼現(xiàn)矩澆結(jié)誰構(gòu)，名拱頂藝厚2季0c統(tǒng)m，帖反拱紋弧底甲厚4名0c堂m，朗側(cè)墻滔厚3桃0c草m。章采用圖砂礫聚石墊朋層置兩換凍亦土，冤置換虧厚度玩為：逢渠底農(nóng)80怨cm馳。方拜案C距特性旋見表抄1。吧莫根據(jù)餓對擬唉選的寄三個刷設(shè)計壩方案刪進行櫻分析摔比較棄（見遼表1立設(shè)計裹方案盡比選創(chuàng)表）假，結(jié)泊論為票：正爹反拱疫箱形糕暗涵涂渠道刪方案自較方鐵案一錘具有遲抗強都凍脹后、抗五滑坡已性能嗎強，輩適宜央軟土垃地基肅層和攏使用新年限架長等寶優(yōu)點皆；較很方案狐二具蝕有自他重大侍，穩(wěn)虛定性莫好，肺施工近簡便跨，工歸程造匆價低倡等優(yōu)柜點。廊見綜上著所述年，三權(quán)清干嗚渠C斃H2貼3+蒜06確6～撤26差+6商74旱渠段魄采用綠正反懲拱箱庫形暗稀涵渠鳥道方編案襯幻砌最撤為適闊宜。繞3.搬3抗柏凍脹叫結(jié)構(gòu)局及強址度設(shè)奶計秀眉根據(jù)栗優(yōu)選腿的正悟反拱鏡箱形逼暗涵精渠道菠，按填照上齒下游化渠道拒設(shè)計騰渠深醒確定鼻的渠抖深為記23私0c晴m，宰經(jīng)計暈算，物暗涵縫凈寬岸30訪0c狹m。愁由于族拱的撥矢跨嘉比越邪大，處拱腳巷水平采推力川越小返，對素于減妹小拱垃腳水姑平位沖移引片起的并應(yīng)力杰越有出利；榴本次忠設(shè)計射取1柔/6高，即球拱矢菌高度豬為5龍0c疲m。坦覽反拱染底板活內(nèi)彎犯矩較喘小，漿主要引承受硬軸向心壓力辰，因怎反拱貝底板杰跨度廁較小攏，反扔拱底皺板采急用等項截面箏圓弧艱拱，慚拱底盤厚度緞為4族0c御m，勁拱頂趨厚度孩為2腦0c息m。幟豎為保顯證三令清干蠢渠C尼H2療3+忙06青6～效26刃+6弱74唱渠段琴斷面損結(jié)構(gòu)肺設(shè)計款的合獎理性吹，對說三清畫干渠疊正反朱拱箱隸形暗釘涵斷午面進弊行結(jié)牢構(gòu)分拜析計仍算。束按照禮實際蔽情況刺，共瞇分為仰以下長四種奇工況牌：舍a、王第一碎種工替況：梁箱形挪暗涵蛙有水桿，庫參中有鏡水栗b、海第二恭種工遲況：甘箱形嗽暗涵迅有水航，庫縮中無爬水毛c、鵝第三廣種工張況：臉箱形頓暗涵付無水呈，庫貍中有賽水病d、抹第四笛種工馬況：幼箱形凱暗涵語無水掉，庫聰中無伐水鑼在此懲只計餅算最票不利仇的第暢三種鐮工況基：箱梅形暗疲涵無牢水，基庫內(nèi)塑有水智。忙1）奔內(nèi)力隸計算弓你由于橋渠外氏坡土黑壓力糞比庫叮中水傭壓力線下的坑多，激只計認算庫慣中水掙壓力售產(chǎn)生級的內(nèi)貞力。遣M膀w鄉(xiāng)=P托水喝×樸×閱h=畫17超.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