黔中水利枢纽工程渡槽选型研究

徐俊 张荣随

【摘要】黔中水利枢纽工程总干渠线路穿越诸多峡谷及河流，需建设较多的高、大跨渡槽。这些渡槽，要根据地形的不同来做出相应的选择，针对不同类型就有其各自的特点，找出奇特之处更有利于预测和解决在修筑之时的技术问题。

【关键词】黔中水利枢纽；渡槽；施工技术

前言

黔中水利枢纽是以农田灌溉，城市供水为主，水力发电为辅的综合性利用工程。总工程由由水源，农区灌溉，贵阳生活供水和安顺供水线这四部分构成。水库的总容纳量约为10.98亿m3，预计可灌溉的土地面积约为65.14万亩，供给省会贵阳及其周边的乡镇的水源可达到3.22亿m3/年，发电站装机容量136MW，年发电量可以持续3.41亿kW`h，成为了贵阳省境内有史以来容量最大的水利枢纽工程。

1、渡槽的选型及主要特点

在渡槽的修建之处大多地形为起伏多变的溶蚀山区地貌，绵延多山，还有深切峡谷，甚至在许多已经建成的水库，省级和县级的公路，煤矿的开采片区地质条件也是复杂多变，大多处于岩溶强烈发育地区。所以在渡槽类型选择时，要注意以下的条件来设计：

如若位于深切河谷，但是两岸基岩裸露，并且完整性很好、岩石质地很坚硬的条件下，应当选择单跨共性渡槽；

若是地形开阔平坦的河床或谷地，渡槽离其的高度在百米之下，则选择多跨连续拱渡槽和简支梁式渡槽；

需要跨越已建有水库或深切横跨度广的谷地，无法布置之前的几种，那就应该选择新研究出的连续刚构漕渡；

面对普通地形，跨度高度都不大的情况，可以直接选择常规渡槽模式。

2、关键技术研究

2.1设计重大技术研究

（1）连续刚构渡槽

连续刚构渡槽大部分会被运用在高速公路上，近几年将其又做了进一步的研究拓展。它的优势是充分利用上部变截面预应力箱梁的强大承载能力，建造出大跨度的评审钢精混凝土结构。合适可以放在需要布置大跨度渡槽，而地形的情况是不适用拱式结构的地方。想要正确地使用这一渡槽模型需要具备两种思路；首先是以刚构作为支撑结构，在上部另外布置输水槽壳，呈现出“桥槽分离”状态；然后是将二者结合，利用作为支撑结构的箱梁来输送水，不另外设置输水槽，实现二者统一成一个整体的状态。

（2）拱式渡槽

常规拱式渡槽已经是比较成熟的一类了，这类在国内的运用比较广泛，已经积累了许多的经验。不过在超大跨度的拱形结构方面，在风荷、地震、地基以及自身质量问题的作用下会使得渡槽变得敏感，这就对它的可靠度要求更高。所以在设计此类型的渡槽时，要特别注意拱圈结构形式，还要对应用参数做好进一步的研究。此外还要多多考虑施工方法是否合理，施工工艺是否完善，哪些地方需要变化才能更好地配合现实的操作。

（3）预应力箱梁简支渡槽

菜子冲渡槽是这几种类型中为长度最大的渡槽，所经过地形一般为海拔较低矮的浅丘山地，比较适宜布置简支梁式渡槽。预应力槽壳及转弯处的弧形槽壳是此设计研究重点。设计是最先选择顺山脊布置渡槽轴线，可以在很大程度上降低 了分支承受的结构高度，但在平面上一定要出现3 个弯道，并且需要配合好衔接设计等问题。通常情况下，在直段会布置28 段跨度 50 m 长的预应力简支箱梁槽壳，在转折段采用跨度10. 6 ～15. 0 m 的简支非预应力矩形槽壳过度。该渡槽 50 m 预应力箱式槽壳为中国国内在建的最大跨度，其支点土墩高度 23 ～ 57 m，材质为变厚度矩形空心钢筋混凝土墩。

2.2 施工专项技术

（1）连续刚构渡槽

刚构墩的桩基呈现孔状： 刚构的主墩以连续刚构渡槽为主要支承结构，并与实际情况结合，例如贵州省的地形地质条件，所以采用桩基嵌入岩层技术。桩基施工方法是采用人工挖孔，如若地基遭遇可溶岩层或者煤系地层，前者出现岩溶、涌水的状况； 后者往往孔深数十米，存在采空区及可能的煤层瓦斯问题，更有甚者会出现爆炸事件。施工分别需要研究和制定合适的工艺和措施，以确保顺利安全实施。上部箱梁施工：大体采用与桥梁工艺相同的挂篮，一般选取对称悬臂浇筑施工法，即先浇筑0#节段，再依次悬臂浇筑中间节段，最后合拢。由于箱梁与过水渡槽是一个体系，就会派生出某些与桥梁不同的或更难以解决的施工问题，这就需要施工人员在原有基础上，研究改进施工工艺和方案：第一是双箱有别于桥梁的单箱，以及双箱与单箱的过渡连接段，给模板架设、钢筋制安及混凝土浇筑又增加了难度；第二是部分纵向预应力钢束齿板会经由原先的箱体内转移到箱体外面，需要研究有针对性的施工工艺来克服此类突发状况带来的施工困难和风险；第三是要根据的箱体结构运行期出现的下绕来做好预测，在进行施工期间能够严格的控制预拱度。

（2）大跨度拱式渡槽

单跨拱渡槽： 拱式渡槽的施工关键之处是拱圈，在它形成后，其上部结构的施工较为简单。以平寨、白鸡坡渡槽的拱圈为例，经过详细地分析后：二者均采用缆索吊装箱拱的无支架安装施工工艺，即先吊装预制中室的拱箱节段再将其合拢，然后吊装边室拱箱并合拢，最后现浇筑纵缝及顶板层混凝土，形成单箱三室的整体箱型拱圈结构。不过也有特殊例子，对于龙场渡槽来说，其拱圈临空高度 110 m，跨度达到 200 m，而且需要变截面拱，此类问题尚无工程建设的实际经验。工作人员就先后研究了落地支架、悬臂挂篮、预制吊装三种施工方法，又多次进行专家咨询交流沟通，最终确定采用预制吊装的施工方案。但是，还需考虑该渡槽使用混凝土拱圈构件的特殊性，进一步优化和改进施工工艺。连续拱式渡槽：其施工除考虑拱圈特殊施工方法外，更重要的是解决施工期的纵向稳定问题。青年队渡槽为6跨度为108m的连续拱，之后由施工单位确定采用落地支架施工主拱圈。并提出6连拱分次浇筑和一次浇筑的施工计划配合使用，为解决施工期产生的拱结构纵向稳定问题，设计单位还专门进行研究，提出了不同的结构设计，以供施工配套采用。业主还从工程总工期出发，要求对六连拱同时施工的工法进行专项研究。

（3）简支预应力大跨度箱式渡槽

菜子冲渡槽为高墩大跨度简支箱式预应力钢筋混凝土构成，施工的关键环节在于，箱梁预应力混凝土施工技术与弯道槽壳的线性控制的配合方面。由于槽身箱梁跨度大又是高度临空，箱体数量大，为保证质量、安全、速率以及精准的投资控制目标，采用钢体结构移动模架成槽的施工方案。转弯处的小跨度使用钢筋混凝土槽壳。鉴于临空高度不大，可以采用常规的落地支架施工，也利于平地对其线性规划控制。

结束语：

黔中水利枢纽工程总干渠以及诸多渡槽，跨度大、结构形式多样，在中国水利建筑史上都罕见。这些渡槽的结构设计和施工均使用了我国研究出的关键性技术，在此基础上，又为中国的建筑技术做出了重大的贡献，这些也是渡槽顺利建设并能良性运行的重要保证。目前这些渡槽正处于施工实施阶段，施工过程中遇到特殊的情况，必然会对某些设计和施工进行修改和优化调整。相信通过参考各方的意见和建议，借助其他行业及相关专家的重要经验总结，尽管黔中水利枢纽工程总干渠高墩大，但是跨度渡槽一定能顺利建成，并为今后类似渡槽的建筑提供宝贵经验。

参考文献：

[1]张健；李仁刚；童泽林.黔中水利枢纽龙场高大跨渡槽拱圈施工方案研究[J].廣东水利水电.2013（10）

[2]李杰.黔中水利枢纽一期工程拱式渡槽工程相关技术和投资管控[J].水利科技与经济.2014（08）

[3] 翟渊军，朱太山，冯光伟. 南水北调中线沙河渡槽关键技术研究与应用[J].人民长江.2013（16）

作者简介：姓名：徐俊，出生年月：1980年8月18日，性别：男，籍贯：湖北武汉，职称：工程师