立体交叉工程在黑龙江省讷谟尔河卫星灌区中的应用

胡 晶

(齐齐哈尔市水利勘测设计研究院，黑龙江 齐齐哈尔161006)

卫星灌区位于嫩江左岸一级支流讷谟尔河中下游，是黑龙江省北部跨齐齐哈尔市和黑河市两大行政区的大型自流引水灌溉工程，2001年水利部批复的全国2 万hm2以上大型灌区中黑龙江省有19个，卫星灌区为其中之一，也是我省19个大型灌区唯一地处最北面的一个。灌区总面积3.02 万hm2，其中设计灌溉面积2.17 万hm2。卫星干渠中、下游左侧为漫岗高地，坡水沟分布较多，因而有较多的坡水沟与干渠、分干渠交叉。卫星灌区共有交叉工程23 座。其中维修8 座，新建15 座。

1 工程概况

2 号交叉工程位于卫星灌区总干渠5 +947 处，是干渠穿越灌区南部坡水沟的立体交叉枢纽工程，坡水沟集水总面积234.5 km2。工程等级为Ⅲ等3 级，坡水设计洪水标准为20 a一遇，相应流量为245 m3/s，校核洪水标准为50 a一遇，相应流量为380 m3/s，用水设计流量Q =21.24 m3/s。

交叉上部为渡槽形式，槽身为U 型断面，底宽74.6 m，两侧设导流墙，坡水从渡槽中通过。交叉下部为倒虹吸形式，为3 孔钢筋混凝土箱涵结构，断面尺寸( 宽× 高) 3.0m ×2.0m，洞身总长76.69m，干渠用水从倒虹吸中通过。

总工程量3.99 ×104m3，其中土方3.46 ×104m3，石方0.34 ×104m3，混凝土0.19 ×104m3。工程预算379 万元。由齐齐哈尔市水利勘测设计研究院设计，2006年10月22日建成并投入使用。

2 设计特点

2.1 工程布局、占地、投资方面

卫星灌区老2 号交叉下部是倒虹吸，上部坡水沟以土堤形式在倒虹吸上方通过，坡水经常冲毁堤身进入干渠，对渠道造成很大的破坏。

鉴于此，本次设计在工程布局上，将2 号交叉布置成为一座上部为坡水渡槽、下部为用水干渠倒虹吸的立体交叉枢纽工程。交叉上部坡水渡槽，上游采用干砌石护砌，渡槽主体工程为钢筋混凝土U 型断面，利用下部倒虹吸方涵洞洞顶作为渡槽的槽身，宽74.6 m，利用倒虹吸的洞顶板及倒虹吸进出口所设的悬臂板改造作为渡槽的槽身，出口护砌及海漫为干砌石结构，坡水从渡槽中通过。交叉下部为倒虹吸形式，为3 孔钢筋混凝土箱涵结构，断面尺寸( 宽× 高) 3.0m ×2.0m，洞身总长76.69 m，干渠用水从倒虹吸中通过。长度76.69 m的3 孔钢筋混凝土箱涵即为交叉上部渡槽的槽身，又是下部为倒虹吸的洞身，创造性地将渡槽与倒虹吸两种不同类型的交叉建筑物有效地组织在一起，将倒虹吸的洞身作为渡槽的槽身，既保证了大流量的坡水在倒虹吸上方的顺利通过，又避免了坡水进入干渠，充分发挥两种建筑物各自特点，将两个建筑物组合在一起，且主体工程为一物两用，在工程布局上紧凑合理，减少了工程占地，便于工程管理，而且节省了工程量3.12 万m3，减少投资82 万元。

2.2 结构型式方面

老2 号交叉洞身为浆砌石结构，断面尺寸大，不适应地基沉陷和冻胀变形。本次设计倒虹吸洞身采用钢筋混凝土箱涵结构，不仅提高了过流能力，减小了断面尺寸和结构尺寸，也增强了对地基沉陷、冻胀变形的适应能力。提高了工程的可靠性。设计中采用无纺布代替传统反滤层，方便了施工。

2.3 利用当地材料解决防冲、冻害方面

交叉工程所在位置季节性冻土标准冻深在2.3 m左右，根据地质资料，交叉所在位置地基上部存在一层高液限黏土层，冬季倒虹吸洞身同时受到洞内静冰压力与洞外冻土压力作用，冻胀问题突出。采用悬臂式挡土墙代替重力式挡土墙，减小了工程量，提高了抗冻变形能力。优先采用当地建筑材料资源，在坡水渡槽进出口利用当地的建筑材料火山石组成石笼，作为防冲护砌材料，非常好的解决了高纬度地区立交水利工程的冻涨问题，避免了从外地采购石料，节约了投资。

3 立体交叉枢纽工程在灌区中的应用

2 号交叉工程是卫星干渠上的重要交叉枢纽工程，采用立体交叉枢纽这一形式，使大流量的坡水在干渠上部顺利地通过，避免了以往坡水入渠对干渠的严重冲刷及对建筑物的巨大破坏，从而达到遏水患、兴水利的目的，保证了灌区的的正常供水，卫星灌区渠系建筑物的一大特点就是交叉工程多，坡水流量大。工程位于卫星干渠上段，用水流量及坡水流量均很大，是卫星灌区23 座交叉工程中规模最大的一座，投入使用至今，已经历5个冻融期，运行结果一切正常。该交叉工程这一结构形式为灌区后续交叉工程设计提供了示范作用。目前已建成的4 座交叉工程全部采用此形式，投入使用后运行情况较好。下附卫星灌区已建交叉工程水力要素表。

表1 卫星灌区已建交叉工程水力要素表

4 主要优缺点及今后改进措施

交叉工程的主要优点有2个:①因地制宜，将渡槽与倒虹吸两种不同类型的交叉建筑物有效的组织成为一种立体交叉枢纽，解决了大流量的坡水顺利通过用水干渠的问题，充分发挥两种建筑物各自的特点。②积极并优先采用当地建筑材料资源，实现了资源的综合利用，解决了工程防冲和冻胀的问题，节约了投资。

卫星灌区渠系建筑物的一大特点就是交叉工程多，坡水流量大。范围内共有交叉工程23 座。其中维修8 座，新建15 座。如何解决好交叉工程，关系到整个灌区节水改造实施的成败，按初步设计的规划，还有11 座交叉工程需要新建，在今后的设计中要根据不同的工程特性，在此基础上加已改进，在采用生态护砌材料上进一步探索和优化，并加强工程管理和维护，收集交叉工程在运行中的有关资料，总结经验，设计出更好的作品。

［1］江苏省水利勘测设计研究院. SL265—2001 水闸设计规范［S］.北京:中国水利水电出版社，2001.

［2］齐齐哈尔市水利勘测设计研究院. 黑龙江省齐齐哈尔市卫星灌区初步设计报告［S］. 齐齐哈尔: 齐齐哈尔市水利勘测设计研究院，2002.