引江济淮工程跨越江淮分水岭方案比较研究

（安徽省水利水电勘测设计院 合肥 230088）

1 江淮沟通段线路选择

根据引江济淮工程总体布局，江淮沟通引水线路起点在巢湖西北角派河入巢湖口，通过派河口泵站枢纽与巢湖相接，引江水向淮河输送。引水线路穿过合肥市滨湖新区和经济开发区、肥西县县城上派镇，跨越江淮分水岭，进入瓦埠湖湖区调蓄后，经东淝河过东淝闸后，北流2.67km至淮河，线路全长155.1km。

2 跨越纵断面方案比选

2.1 方案拟定

江淮沟通工程主要功能包括输水和航运，同时兼顾排洪和除涝。考虑到航运功能，输水隧洞方案已经难以实现。结合实际情况，按过分水岭的不同级数及河渠底高程设置，拟定一级明开平底、一级明开纵坡和二级明开3个方案进行比选。各方案均考虑输水与通航相结合，分水岭段明开，航运均按从派河经分水岭与淠河总干渠立交后于唐大庄直下瓦埠湖考虑。输水设计流量295～290～280m3/s，全线Ⅱ级航道。各方案的一级抽水站均拟建于宁西铁路北侧约1.5km的蜀山骆郢。鉴于各方案在骆郢的南侧和唐大庄的北侧两段输水航道设计方案一致，故跨分水岭方案比较段落选择为蜀山骆郢至唐大庄（31+070～62+600）段。各比选方案拟定如下:

方案一:一级明开平底方案。在蜀山骆郢建设抽水站及船闸，设计流量290m3/s，提水至20.3m，蜀山骆郢至唐大庄输水河道（航道）明开，按Ⅱ级航道采用设计底宽60m。为了达到在瓦埠湖最低通航水位时渠化通航的目的，底高程为平底13.4m，全长31.53km。设计输水位:20.3～19.2m。方案一纵断面示意见图1。

方案二:一级明开纵坡方案。在蜀山骆郢建设抽水站及船闸，设计流量290m3/s，提水至25.5m，骆郢至唐大庄输水河道（航道）明开，设计底宽60m，设计水深5.5m。设计底高程20～17.1m，纵坡比降建设唐大庄枢纽，包括船闸和节制闸，节制闸设计流量280m3/s。方案二纵剖断示意见图2。

图1 方案一（一级明开平底方案）纵断面示意图

图2 方案二（一级明开纵坡方案）纵断面示意图

表1 江淮沟通跨越江淮分水岭纵断面方案比较表

图3 方案三（二级明开纵坡方案）纵断面示意图

图4 方案一典型横断面图

图5 方案二典型横断面图

图6 方案三典型横断面图

方案三:二级明开方案。在蜀山骆郢建设抽水站及船闸，设计流量290m3/s，提水至23.5m，明开骆郢至戴大郢输水河道，设计底高程18～17.3m；戴大郢建设抽水站和船闸，提水至28m高程，开挖戴大郢至唐大庄输水河道，设计底高程22.5～20.3m。输水河道底宽均为45m，设计水深5.5m，比降建设唐大庄枢纽，包括船闸和节制闸，节制闸设计流量280m3/s。方案三纵断面示意见图3。

2.2 方案比选

方案从工程投资、运行管理及费用现值、施工难度、航运条件、节能减排等5个方面进行综合比较。各项比较见表1。

综合分析认为，一级明开平底方案虽然土石方量及占地最多，投资最大，但枢纽建筑物最少、泵站扬程最低，运行管理方便，抽水费用最小。从航运条件及运行管理看，方案一具有船闸级数少、用水量小等优点，较其他方案有较明显优势。因此过分水岭纵断面方案推荐采用一级明开平底方案。

3 跨越横断面方案比选

上节江淮沟通段跨越江淮分水岭纵断面确定方案后，考虑到开挖深度大，开挖开口宽、开挖方量大，工程占地及弃土占地多等因素，结合地质条件，对河渠采用何种横断面进行比选。根据工程地质钻探成果知，分水岭段河道开挖边坡为土、岩混合边坡，上部为具有中膨胀特性的重粉质壤土，最大厚度约19m；下部为具有崩解和膨胀特性的泥质粉、细砂岩，最大厚度31.2m。开挖断面二级平台以下均为崩解岩段，二级平台高程25.4m，输水和最高通航水位均低于二级平台高程，从利于工程方案布置、尽量减少开挖方量和占地量等方面考虑，结合边坡防护措施，对江淮分水岭段最高开挖边坡4km河道拟订4种断面开挖方案进行比选。

3.1 方案拟定

方案一:全断面放坡方案

河道底宽60.0m，底高程13.4m，中风化～新鲜细砂岩边坡为1∶2，强风化岩及膨胀土边坡为1∶3，每6m设一阶平台。为防止细砂岩遇水崩解，边坡开挖后先即喷射0.05m混凝土临时防护，然后植筋挂网，浇筑0.15m厚混凝土板护坡。膨胀土边坡垂直换填1.5m厚水泥改性土，再铺设预制混凝土格式生态护坡。方案一典型断面见图4。

方案二:底部直墙断面（双排桩）方案

河道下部采用双排灌注桩直墙，墙高12.0m，为保证通航及过水断面，河道底宽70.0m，河底高程13.4m。C30灌注桩桩径1.0m，桩排距2.4m，桩间距2.0m，嵌固深度21.0m。桩顶设冠梁及连梁，冠梁尺寸为1.2m×0.8m（宽×高），连梁尺寸为0.8m×1.0m（宽×高）。直墙迎水面植筋挂网，浇筑0.6m厚C25混凝土防护层。直墙墙顶平台宽度8.0m，平台以上中风化～新鲜细砂岩边坡为1∶2，强风化岩及膨胀土边坡为1∶3，防护型式与方案一相同。方案二典型断面见图5。

方案三:底部直墙断面（单排桩+锚索）方案。

河道下部采用单排灌注桩+锚索直墙，墙高12.0m，为保证通航及过水断面，河道底宽70.0m，河底高程13.4m。C30灌注桩桩径1.0m，桩间距1.5m，嵌固深度10.0。桩顶设冠梁，冠梁尺寸为1.2m×0.8m（宽×高）。锚索水平间距3.0m，竖向间距4.0m，入射角15°，锚索长度从上至下分别为16.0m、29.0m、17.5m，锚索采用预应力钢绞线。直墙迎水面植筋挂网，浇筑0.6m厚C25混凝土防护层。直墙墙顶平台宽度8.0m，平台以上中风化～新鲜细砂岩边坡为1∶2，强风化岩及膨胀土边坡为1∶3，防护型式与方案一相同。方案三典型断面见图6。

表2 各方案可比工程量及可比投资表

图7 方案四典型横断面图

方案四:底部格构梁+锚索方案

河道下部边坡1∶0.5，坡面采用格构梁+锚杆防护，坡高12.0m，为保证通航及过水断面，河道底宽70.0m，河底高程13.4m。锚索水平和垂直间距均2.0m，长度20.0m，入射角15°。格构梁尺寸为0.3m×0.5m（宽×高）。格构梁内细砂岩喷锚防护，措施与方案一相同。坡顶设4m宽平台，平台以上中风化～新鲜细砂岩边坡为1∶2，强风化岩及膨胀土边坡为1∶3，防护型式与方案一相同。方案四典型断面见图7。

3.2 方案比选

为细化比选，对各方案可比工程量及投资进行细化比选，具体内容见表2。

针对各拟定方案，分别从过水断面、通航条件、工程投资、工程占地及施工等方面综合比选。

从过水断面考虑:该段设计水深约6.4m，四种方案设计水位条件过水断面面积分别约为466.0m2、448m2、448m2、468m2，平均流速分别为 0.62m/s、0.65m/s、0.65m/s、0.62m/s，均能满足过水要求，且流速较为合理。

从通航方面考虑:在最低通航水位下，四种方案航道断面系数为:通过1000吨级船舶时航道断面系数分别为8.8、9.1、9.1、9.4；通过2000吨级船舶时航道断面系数分别为6.2、6.3、6.3、6.5，航道断面系数均大于 6.0，均能满足通航要求，其中方案四断面系数最大，方案一通航视野最好。

从投资方面考虑:四种方案投资相差较小，方案四投资最大，方案一投资最小。

从工程占地方面考虑:方案一占地最多，方案四次之，方案二、方案三最少。

从工程施工及工期方便比较:方案一施工方式较为简单，工期较短，其余三种方案需要打桩、拉锚等施工，工序多，工期长，对工期影响较大。

综合各种因素，特别是在通航条件下，后面三种方案通航视野狭窄，在长距离狭窄断面中，通航安全不能保证。因此，虽然方案一占地稍多，但是兼顾运行安全及工程效益，确定采用方案一，即全断面放坡开挖方案。

4 跨越方案布置

根据纵横断面比选结果，江淮沟通段跨越江淮分水岭输水河渠采用一级明开平底方案，提水泵站枢纽（蜀山泵站枢纽）设在骆郢处（桩号31+070），提水泵站枢纽～瓦埠湖段河渠断面要满足输水、防洪和通航要求。确定最小底宽为60m，河底高程13.4m。河渠横断面采用梯形断面，每6m高边坡设一平台，一级平台宽4m，二级平台兼顾管护道路布置，宽8.0m，二级以上平台宽3.0m。渠道内边坡根据不同地质分段，采用相应坡比，具体为土质和强风化砂岩边坡1∶3、弱风化砂岩边坡1∶2；左右岸相同。

5 结语

引江济淮是淮河流域水资源战略配置工程和巢湖及淮河水环境综合治理的重要措施，并列入了国家加快推进的172项重大水利工程。工程在推进并实施的过程中，如何兼顾调水、航运、工程投资、运行管理、生态环保各方面综合效益，工程设计中需要做多种方案进行比选、综合分析。在江淮沟通切岭方案选择上，综合多方因素，选择一种安全可靠、运行管理方便、投资合理的方案，是对工程发挥效益、顺利实施起到至关重要的作用■