某大型输水干渠衬砌形式比选

某大型输水干渠衬砌形式比选
努尔古丽
【摘要】根据某输水干渠输水渠道工程地质条件和设计要求,对渠道采用预制混凝土板衬砌和现浇混凝土板衬砌两种结构型式进行了技术经济比选,并结合南水北调工程的施工经验,推荐输水渠道采用现浇混凝土板衬砌方案,目前该方案已被设计上采用并实施.%According to the engineering geological conditions and design requirements of a water delivery trunk canal, two lining types of pre-cast concrete slab and cast-in-site concrete slab were compared in respects of technical and economic indexes. Combined with construction experience of the South-to-North Water Diversion Project, cast-in-site concrete slab alternative was recommended and had been designed for construction.
【期刊名称】《广西水利水电》
【年(卷),期】2015(000)002
【总页数】3页(P42-43,46)
【关键词】渠道衬砌;预制;现浇;混凝土板;比选
【作者】努尔古丽
【作者单位】新疆水利水电勘测设计研究院,乌鲁木齐,830000
【正文语种】中文
【中图分类】TV672
1 工程概况
某工程输水干渠全长112.393 km。

设计输水流量Q设=48～55 m3/s，纵坡为i=1/10 000，渠深4.6～5.0 m，内边坡1∶2.5，渠堤两侧各设巡渠道路及施工道路。

工程为大（2）型工程。

主要建筑物输水干渠为2级建筑物。

可研阶段推荐采用预制混凝土板衬砌结构形式。

初设阶段结合国内大型输水渠道衬砌结构型式的调研，对预制板衬砌结构型式、机械化现浇衬砌结构形式进行了比选研究。

2 工程地质条件
桩号 0+000～12+605、14+190～73+500、76+650～81+650、102+200～102+800、103+800～112+720等5渠段总长86.33 km，基本穿越山前冲洪积扇的中下部，地形大都开阔平坦，局部有起伏，冲沟发育，地基均为Q3和Q4冲洪积砂砾石基础。

桩号12+605～14+190、73+500～76+650渠段总长4.44 km，渠线穿越低山丘陵区边缘，地形起伏较大，基础裸露，岩性主要为砂砾岩、绢云母片麻岩、片岩等。

桩号81+650～102+200、102+800～103+800渠段总长21.55 km，渠线分别通过640台地及640台地南缘冲洪积扇中上部，前段地形平坦开阔，后段地形略有起伏，基础岩性主要为第三系（N2）砂砾岩、砂岩、砂质泥岩、泥岩互层。

3 渠道断面设计
根据工程规划论证所确定的引水点和投入点高程，确定渠线纵坡i=1/10 000。

为便于施工，渠道输水断面统一采用梯形断面。

已建总干渠、南干渠经验表明：梯形断面施工简单、质量易于保证。

根据渠线基础地质情况的不同，在满足渠道衬砌结构的抗滑稳定条件下，确定合理
的渠道内边坡m=2.5，渠道输水流量Q设=48～55 m3/s。

根据《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004及类似工程的经验，渠道采用预制混凝土板衬砌，糙率值取n=0.016；渠道采用现浇混凝土板衬砌，糙率值取0.015。

不同糙率情况下的水力计算结果见表1。

表1 渠道水力学计算成果表衬砌结构形式预制混凝土板现浇混凝土板流量
/(m3/s)55 48 55 48糙率0.016 0.016 0.015 0.015水深/m 3.575 3.355 3.470 3.256风速/m 24.75 24.75 24.75 24.75爬高/m 0.318 0.312 0.318 0.312风雍/m 0.0012 0.0012 0.0012 0.0012安全超高/m 1.00 1.00 1.00 1.00设计超高/m 1.386 1.379 1.319 1.313渠深/m设计值4.961 4.734 4.789 4.569采用值5.0 4.8 4.8 4.6
渠道挖方段马道宽度5.0 m，工程运行管理时除作为巡渠道路使用外，在施工期还需要满足机械操作宽度。

4 衬砌断面结构形式比选
大型输水渠道衬砌过去多采用预制板衬砌，衬砌体采用方形、六棱块均有，具有施工简单，便于多点施工的优势。

人工现浇的也有，但施工质量普遍不高。

近年来，随着施工机械化水平的提高，尤其是大型渠道衬砌机的研制成功，我国开始推广采用机械化衬砌渠道，施工质量得到大幅度提高，表2为我国已建在建的几个典型工程的衬砌型式。

表2 典型长距离输水干渠衬砌型式工程名称南水北调中线济平干渠南水北调东线一期总干渠南干渠渠长/km 482 1432 133.6 376流量/（m3/s）50～60 120～320 68～75 25～55衬砌形式机械化衬砌机械化衬砌预制板衬砌（六棱块）预制板衬砌（六棱块）
初设阶段，结合本工程输水干渠实际情况，对衬砌方案进行了预制混凝土板衬砌和现浇混凝土板衬砌方案比选，进一步明确了渠道衬砌的结构形式。

4.1 预制混凝土板衬砌方案
渠道断面为梯形，糙率值取n=0.016，渠底宽6 m，内边坡取1∶2.5，边坡采用
6 cm厚预制混凝土板衬砌，底板采用
7 cm厚预制混凝土板衬砌，0.6 mm厚一
布一膜防渗，膜上下均铺设3 cm厚的M10砂浆垫层和保护层，渠深4.6～4.8 m。

渠道每19.4 m设一道30 cm×0 cm的横隔梁，每6 m设一道伸缩缝，缝宽2 cm，下部填苯板，上部2 cm填聚氨酯砂浆。

渠沿石采用30 cm×12 cm平铺。

4.2 现浇混凝土板衬砌方案
渠道断面采用现浇混凝土板衬砌结构梯形渠道。

糙率值取n=0.015，渠道底宽为
6 m，渠深4.8 m，边坡1∶2.5，开挖段堤顶宽5 m，填方段堤顶宽5 m，纵坡
i=1/10 000。

采用一布一膜复合土工膜（膜厚0.6 mm，布重150 g/m2）进行防渗，膜上为10 cm厚的现浇混凝土板，膜下铺设3 cm厚的M10砂浆垫层（见图1）。

图1 渠道典型横断面图
4.3 方案比较
工程投资、结构设计、优缺点比较见表3。

表3 衬砌方案比选比选方案优点现浇混凝土板衬砌方案1.施工工序简单，便于施
工管理；2.易于防渗膜的保护；3.振捣、整平用机械，施工板缝数量少，人工勾缝工作量较小；4.对劳动力的需求量相对要少；5.板的面积大，整体稳定性好；6.易
于衬砌机铺筑施工，施工工期短防渗能力较强；7.混凝土质量易于保障。

预制混凝土板衬砌方案1.抗变形能力强，局部破坏便于维修；2.可现场多点人工铺筑，工作面布置较灵活；3.混凝土板的设计质量和强度易于保障，便于工厂集中养护；4.制板工具多，经验成熟；5.预制板可工厂化生产便于管理；6.板的厚度相对较薄。

缺点1.施工养护对沿线水、电的保证率要求较高；2.抗变形能力相对要弱。

投资
7.54亿元1.需依托稳定的、大量的劳动力；2.易造成防渗膜破损，施工工序较多；
3.板的接缝多，人工勾缝工作量大；
4.需建立大量预制板场，工程完工后需清理；
5.现场运输损耗大，劳动强度大；
6.防渗能力较差（衬砌板）。

7.96亿元
从表3分析可以看出：本工程输水干渠采用预制板衬砌方案和现浇混凝土衬砌方
案均是可行的。

采用现浇混凝土衬砌方案比预制板衬砌方案投资相对较小。

预制板衬砌通过总干、南干等工程的实施，无论设计、施工、运行管理均积累了大量的经验，技术比较成熟。

后期维护换板比较容易。

施工实践表明，渠道预制板损耗较大。

现浇混凝土衬砌采用衬砌机实施，该方案在南水北调工程中已取得成功的经验，技术较成熟，施工质量高，渠道衬砌平整度高，糙率较低，已建工程运行经验表明，渠道初期糙率在0.011～0.013之间，渠道潜在输水能力较大。

考虑到本工程输水距离长，衬砌工作量大，工期要求紧，要求施工质量高，投资省，施工运管方便等因素，推荐使用衬砌机机械化施工的现浇混凝土板衬砌设计方案。

5 结语
本工程针对输水干渠的衬砌方案进行了预制混凝土板衬砌和现浇混凝土板衬砌方案的技术经济比选，结合南水北调工程的施工经验，选用投资省、衬砌质量好的机械化施工的现浇混凝土板衬砌方案，目前该方案已被设计上采用并实施。

采用衬砌机施工的现浇渠道与预制混凝土板衬砌渠道相比，不仅施工效率高，质量便于控制，而且工程使用寿命长，工程维护费用低。

大型输水干渠上推广使用机械化衬砌渠道是今后发展的趋势。