长距离输水渠道工程沿线交通建筑物设计

杨恒阳

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

随着社会经济的快速发展，区域性水资源分布不均的问题日益凸显，甚至会影响制约当地经济发展。为解决这一问题，通过工程措施调配水资源以弥补当地需水量缺口成为了首选方案，于是一系列跨区域、跨流域的长距离调水工程得以实施建设。

长距离输水渠道渠线穿越区地形地貌均较为复杂，且多为村镇居民区和农田，渠道沿线与现有道路交叉较多，现有交通恢复任务复杂艰巨，跨渠交通建筑物型式复杂多样，设计工作任务繁重。本文结合新疆某长距离输水渠道工程介绍沿线跨(穿)渠交通建筑物设计思路和体会，旨在为类似工程设计提供参考。

1 工程概况

新疆某输水渠道工程设计输水流量68～18 m3/s，加大输水流量80～24 m3/s，渠线全长约128 km，为Ⅰ等大(1)型工程，工程沿线地形地貌极为复杂，包括农田、沼泽、城镇居民区、山前丘陵区、山区及沙漠区等，输水建筑物主要有明渠、倒虹吸、渠涵、渡槽和隧洞五种型式，其中输水明渠采用梯形断面，底宽4.0 m，边坡1∶2，渠深5.2～3.1 m，左右侧渠堤宽度分别为6.5 m和3.5 m，工程建成后左侧渠堤作为永久检修道路使用。施工期，渠线右岸修建一条7.5 m宽砂砾石道路用于工程施工，工程建成后交由当地使用。

由于工程所在区当地公路交通路网较为发达，工程全线与当地现有道路交叉条数多达265条，涵盖高速公路、国道、省道、城市主干道、县乡道路，以及农田机耕道路等几乎全部等级道路，且分属不同区县相关部门主管，道路交通恢复工作量大，设计工作任务繁重、复杂。

2 设计过程

2.1 工作思路

鉴于本工程设计任务的上述特点，结合以往类似工程在设计过程中所遇到的问题，为最大限度地提高工作效率，减少重复、返工等无用工作量，设计组经讨论决定依照如下工作思路和程序开展交通建筑物设计工作：

(1)首先根据地形图及其他现有资料汇总统计与渠线交叉的现有道路的功能、位置、交角、道路等级[1]、路面宽度及路面结构型式，结合交叉处渠道的断面结构型式分类进行交通建筑物的方案设计，初步确定交通建筑物的类型、规模、数量以及布置型式。

(2)待初步设计方案完成后，同业主、当地行政主管部门以及地方居民代表或相关负责人员进行实地踏勘、沟通，进行设计方案汇报、讨论，认真听取、了解当地诉求，根据现场踏勘成果及当地反馈意见，对交通建筑物的方案设计进行修改、完善后，再就设计方案与当地行政主管部门沟通，最终达成一致意见并形成书面文件，各方签字并加盖公章。

(3)最后依据最终确定的设计方案开展具体交通建筑物设计工作。

2.2 方案设计

在“三原原则”( 即原规模、原标准、原功能)的基础上，充分考虑当地诉求，对工程沿线交叉道路的恢复改建进行分类优化设计，具体包括如下几个方面：

2.2.1 确定交通建筑物数量

首先根据与渠线交叉的现有道路的等级、规模、功能的不同将其进行分类统计，具体划分为高速公路、国道、省道、城市主干道、县道、乡村道路和机耕道路(等外道路)7种类型。除乡村道路和机耕道路外，其余道路均依照现有数量进行恢复改建；对于乡村道路和机耕道路，以不影响生产、生活需求为前提，在少量修建连接道路的原则上充分利用已建施工道路。对路线走向相近、距离在300 m范围内的道路进行合并恢复改建设计，在减小因交叉建筑物过多对渠道运行安全造成的不利影响的同时达到了节约工程投资的目的，详见表1。

表1 渠道沿线交叉道路及交通建筑物汇总表

2.2.2 选择交通建筑物类型

依据原地面高程的不同，输水渠道断面分为挖方渠道、半挖半填渠道和填方渠道三种型式，根据交叉位置处原道路同输水渠道的相对高程关系，综合考虑经济性、行车安全、水力学及工程后期运行管理等因素，选择合适的交通建筑物类型进行恢复改建，详见表1。

(1)输水渠涵：当渠道为全挖方，且渠堤位于路面1 m以下、道路路面宽度大于12 m时，经与交通桥方案比选，确定选用将渠道设计为钢筋混凝土现浇涵的型式，待输水渠涵施工完成后，将道路路面依照原等级、标准及结构型式进行恢复。

(2)干渠倒虹吸：当道路路面宽度大于12 m，对于堤顶与路面高程差小于1 m的全挖方渠道以及填筑高度在2 m以内的半挖半填渠道，经与交通桥方案比选，确定选用干渠倒虹吸型式下穿道路，即将渠道设计为倒虹吸型式，待干渠倒虹吸施工完成后，再将道路路面依照原等级、标准及结构型式进行恢复。

(3)交通桥：对于渠底与路面高差在5.5 m以下的填方渠道、半挖半填渠道以及挖方渠道，除上述(1)(2)条所述情况外，根据比选结果选用交通桥型式进行道路恢复改建。

(4)公路涵洞：当填方渠道的渠底与原路面的高程差大于5.5 m时，经与交通桥方案比选，确定选用公路涵洞型式进行道路恢复。

2.2.3 交通建筑物布置型式

(1)输水渠涵及干渠倒虹吸：由于渠道下穿道路，仅在渠系建筑物施工完毕后进行顶部道路恢复，因此不改变原有道路线型走向及规模型式。

(2)交通桥：对于道路等级为县道及以上的交通桥设计，原则上不改变原有道路线型和走向，即按照现有道路与渠道的交叉角度进行交通桥布置，针对斜交角度大于45°的情况，采用改变渠线走向的方式解决，同时合理选择跨径，尽量避免渠道中布设桥墩，以降低破坏渠道防渗体系的风险；对于乡村道路和机耕道路上的交通桥原则上均采用正交单跨布置，桥面宽度分为8.5 m和5.5 m两种，即普通机耕道路交通桥桥面宽度为5.5 m，重要乡村道路桥面宽度为8.5 m，利用桥头引道实现与现有道路的衔接。高等级道路及城镇居民区交通桥桥头引道最大纵坡3.0%，其余乡村道路、机耕道路交通桥桥头引道最大纵坡5.0%[2]。

交通桥设计均采用标准化跨径[2]，上部结构均采用预制钢筋混凝土结构，跨径大于25 m时(含25 m)选用装配式部分预应力混凝土简支箱梁[3]，跨径小于25 m时选用装配式后张法预应力混凝土空心板梁；下部结构分为U型桥台、轻型桥台和盖梁柱式墩三种，地基条件较好、地基承载力较大者采用扩大基础，其余均采用摩擦桩[3]基础。

(3)公路涵洞：公路涵洞下穿输水渠道，采用钢筋混凝土现浇矩形涵，高度4.5 m，净宽分为7.5 m和4.5 m两种，即普通机耕道路交通涵洞净宽为4.5 m，重要乡村道路交通涵洞净宽为7.5 m；交通涵洞路线走向与原道路一致；交通涵洞纵坡与原道路纵坡一致，原则上不超过8.0%。

2.3 实施成效

在该工程交通建筑物设计中，由于采用了成熟的设计思路和理念，顺利完成了工程沿线交通建筑物的设计任务，保证了工程的顺利实施，取得了较好的效果，具体如下：

首先，由于事先与当地充分沟通、协商，设计方案得到各方认可，很大程度上避免了具体设计实施过程中的工作反复，提高了设计效率。

其次，基于对工程沿线现有交叉道路功能与现状的分析研究，本着功能恢复的原则，对部分道路交通建筑物采用合并设计、标准化设计，减少渠道沿线交通建筑物数量。一方面降低了渠道运行的安全隐患、节省了工程投资；另一方面减轻了设计工作量，保证了施工图纸的顺利、及时供应。

再者，由于采用了分类标准化设计，各交通建筑物施工技术较为成熟、施工工艺相对简单，尤其是桥梁上部结构采用工厂化生产，提高了模板使用效率、降低了施工成本，同时在最大程度上保证了施工质量、加快了施工进度。

3 结 论

长距离输水渠道由于距离较长、工程沿线穿越地区复杂多变，渠线与当地道路交叉较多，且道路规模等级、路线走向以及功能各不相同，使得渠道沿线交通建筑物的恢复改建设计工作尤为复杂、繁重。文中关于长距离输水渠道工程沿线交通建筑物设计的工作思路和设计方法可有效解决上述问题，并且在工程实践中取得良好效果，可为类似工程设计提供借鉴和参考。

[1] 中华人民共和国交通部.公路路线设计规范：JTG D20—2006[S].北京：人民交通出版社，2006.

[2] 中华人民共和国交通运输部.公路桥涵设计通用规范：JTG D60—2015[S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司，2015.

[3] 中华人民共和国交通部.公路桥涵地基与基础设计规范：JTG D63—2007[S].北京：人民交通出版社，2007.