驮英水库及灌区工程跨明江建筑物方案比选

陈宇县，李 娜

（1.北海河海水利水电设计院有限责任公司，广西 北海 536000；2.南宁职业技术学院，南宁 530007）

1 工程概况

左江治旱驮英水库及灌区工程的灌溉面积为84.12万亩。工程的总体线路布置主要由总干渠、宁明干渠、驮英东干渠、驮英西干渠和客兰干渠组成。

驮英总干渠跨明江倒虹吸为总干渠控制性工程。其设计输水流量22.61 m3/s，加大流量为27.13 m3/s，为3级建筑物，但总干渠跨明江倒虹吸考虑其跨度较大，万一失事整个灌区的灌溉将瘫痪，且修复困难，提高为2 级建筑物，洪水标准可不予提高，故设计洪水标准仍采用30年一遇，校核洪水标准为50年一遇。

2 跨明江建筑物方案比选

总干渠线路跨明江所处河道的地形为左岸地势较平缓，河岸坡的高程在170 m以下，右侧地形较高，最高为187 m。根据总干渠线路跨明江所处位置的地形地质条件、航运、行洪、水力学、运行管理、施工及结构安全等要求，跨河建筑物分别选择埋式倒虹吸（方案一）、渡槽+桥式倒虹吸（方案二）及渡槽（方案三）及进行比选，三个方案的比选范围均为海脉渡槽～那堪北支渠之间的跨明江渠段。由于桥式倒虹吸跨明江处选择在江面较窄处，跨江的线路与另外两个方案略有不同，因此采用渡槽+桥式倒虹吸的折线型平面布置，另外两个方案均为直线型。由于这三个跨江方案的水头损失不一致，在保证总干末段水位相同的前提下，可以调整对工程投资较为敏感的12.8 km 的那列～南庆隧洞的纵坡，并一起进行投资比较。

2.1 地质条件

总干渠跨明江处沿线地形起伏，左右岸岸坡沿线覆盖层主要为残坡积土层，为粉质粘土，覆盖层厚度1～2 m，下伏基岩为砂岩夹泥岩、砂岩、泥质粉砂岩，全风化～微风化，全风化下限埋深一般2.5～10 m 不等；右岸阶地覆盖层主要为粉质粘土，硬可塑状态为主，层厚6.0～7.0 m；局部覆盖层为淤泥质粉质粘土，软塑状态为主，层厚4.0～5.0 m；倒虹吸过明江段，沿线河床地形较平缓，宽约160 m，左岸岸坡基岩出露，右岸为河流阶地，岸脚分布有近代河流冲积粉细砂，松散状态，厚约0～2.0 m，河床弱风化基岩出露，为砂岩夹泥质粉砂岩。

2.2 三种方案布置

2.2.1 埋式倒虹吸（方案一）

倒虹吸采用预应力钢筒混凝土管结构，为双管布置，管径2.5 m，设计流量24.23 m3/s，倒虹吸总长860 m，其中跨河段为170 m，左侧岸坡段385 m，右侧岸坡段305 m。倒虹吸的岸坡采用开挖管槽后填筑0.4 m的沙垫层，然后敷设管道，管顶回填土按不小于1 m考虑；跨河段采用分期导流方案，布设两期围堰，管道敷设在基坑内施工，管道安装后外包0.5 m厚的C15混凝土。

2.2.2 渡槽+桥式倒虹吸（方案二）

明江左侧岸坡布设520 m 的渡槽，跨河段及右侧岸坡布设423 m的桥式倒虹吸。由于桥式倒虹吸跨明江处选择在江面较窄处，因此渡槽+桥式倒虹吸的平面布置为折线型，跨江处正好处于河道的冲坑位置，河床较低，最低为105 m，因此跨主河槽处采用钢管混凝土桁式拱架桥结构，跨度为145 m，右侧岸坡采用排架式的钢筋混凝土简支桥结构。渡槽及简支桥的支撑结构采用排架式，排架高度10～25 m，跨度为15～20 m。渡槽采用现浇的“U”型断面，半径为2.5 m，高3.5 m，虹吸管为现浇钢筋混凝土结构，管径为3.5 m。

跨主河槽的钢管混凝土桁式拱架桥，按斜拉扣挂缆索吊装空钢管拱肋，逐节拼装焊接，直至合拢的工艺施工。虹吸管为预制节段缆索吊装后浇接头及翼缘板。上、下拱肋均为钢管混凝土结构，钢管直径为D1420 mm，壁厚28 mm，管内灌注C45混凝土；上、下拱肋间桁架均为钢管，直径规格分别为D920 mm×14 mm、D820 mm×12 mm；吊索采用高强钢丝吊杆PES7-127（1670 MPa），并在靠近虹吸管人行桥板的上部2.5 m范围设护索钢管D273 mm×8 mm。

2.2.3 排架式渡槽（方案三）

排架式渡槽长810 m，其中跨河床段240 m，岸坡段570 m。渡槽支承采用排架式，排架高10～58 m，跨河段跨度为30 m，两侧岸坡的跨度为15 m。渡槽采用预制钢筋混凝土结构，为“U”型断面，半径为2.5 m，高3.5 m。三种方案的比较见表1。

表1 三种方案比较表

（1）从总的工程投资角度看，埋式倒虹吸方案最节省投资，分别比渡槽+桥式倒虹吸及渡槽方案节省4 631万元和321元。

（2）从施工角度看，埋式倒虹吸方案采用分期围堰施工，施工简单易行；渡槽+桥式倒虹吸采用缆索施工，施工难度大；而渡槽方案的施工难度最大，考虑到跨度为30 m的预制渡槽重达400多吨，吊装的难度非常大，而且排架的最大高度达60 m，基础为长25 m桩基。

（3）从水头损失角度看，水头损失均不大，不会影响到总干的纵坡布置。在总干末段水位一定的情况下，渡槽方案可将末端12.8 km 的那列～南庆隧洞的纵坡由1/2000调整为1/1500，可以节省隧洞投资450万元；渡槽+桥式倒虹吸可将洞的纵坡调整到1/1 800，节省投资200 万元。但综合投资还是埋式倒虹吸方案最省。

（4）从航运、行洪角度看，埋式倒虹吸方案最优。

（5）从运行管理角度看，渡槽方案最优，埋式倒虹吸方案次之，渡槽+桥式倒虹吸运行管理费用最高，需定期进行检修维护更换配件等设施，维护非常麻烦。

综上所述，工程布置选择方案一，即埋式倒虹吸方案作为总干跨明江的推荐方案。

3 方案布置

根据线路布置成果，总干渠跨明江倒虹吸布置于总干渠Z23+072.668～Z23+969.868 桩号段，采用“埋式倒虹吸方案”，为了避开左岸冲沟将倒虹吸管身段敷设在稳定的岸坡上，故倒虹吸管线在平面上为折线型布置，即管线沿冲沟下游侧的稳定边坡布置，至桩号Z23+442.727后向南偏转7.5°后沿东北方向穿越明江，倒虹吸轴线与明江水流交叉角度约为60°，倒虹吸轴线平面长度为897 m。

明江左、右侧岸坡段采用压力等级为1.0 MPa、管径为DN2.8 m 的双管预应力钢筒混凝土管；跨河段采用管径为2.8 m，壁厚为14 mm 钢管，设计工压为1.0 MPa。倒虹吸总长870 m，其中跨河段为170 m，左侧岸坡段420 m，右侧岸坡段280 m。倒虹吸的岸坡采用开挖管槽后填筑0.5 m 的沙垫层，然后敷设管道，管顶回填土按不小于1 m考虑，跨河的钢管段采用0.5 m 厚的混凝土外包处理，管顶为钢丝石笼护面。

倒虹吸管身段沿线在上凸部分设置排气阀、下凹部位设置放空阀，检修井也结合镇墩布置，间距200～300 m。经布置，共设置排气阀兼做检修进人孔3处、放空阀1处。