長距離輸水渠道工程沿線交通建筑物設(shè)計

楊恒陽

(新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，區(qū)域性水資源分布不均的問題日益凸顯，甚至?xí)绊懼萍s當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。為解決這一問題，通過工程措施調(diào)配水資源以彌補當(dāng)?shù)匦杷咳笨诔蔀榱耸走x方案，于是一系列跨區(qū)域、跨流域的長距離調(diào)水工程得以實施建設(shè)。

長距離輸水渠道渠線穿越區(qū)地形地貌均較為復(fù)雜，且多為村鎮(zhèn)居民區(qū)和農(nóng)田，渠道沿線與現(xiàn)有道路交叉較多，現(xiàn)有交通恢復(fù)任務(wù)復(fù)雜艱巨，跨渠交通建筑物型式復(fù)雜多樣，設(shè)計工作任務(wù)繁重。本文結(jié)合新疆某長距離輸水渠道工程介紹沿線跨(穿)渠交通建筑物設(shè)計思路和體會，旨在為類似工程設(shè)計提供參考。

1 工程概況

新疆某輸水渠道工程設(shè)計輸水流量68～18 m3/s，加大輸水流量80～24 m3/s，渠線全長約128 km，為Ⅰ等大(1)型工程，工程沿線地形地貌極為復(fù)雜，包括農(nóng)田、沼澤、城鎮(zhèn)居民區(qū)、山前丘陵區(qū)、山區(qū)及沙漠區(qū)等，輸水建筑物主要有明渠、倒虹吸、渠涵、渡槽和隧洞五種型式，其中輸水明渠采用梯形斷面，底寬4.0 m，邊坡1∶2，渠深5.2～3.1 m，左右側(cè)渠堤寬度分別為6.5 m和3.5 m，工程建成后左側(cè)渠堤作為永久檢修道路使用。施工期，渠線右岸修建一條7.5 m寬砂礫石道路用于工程施工，工程建成后交由當(dāng)?shù)厥褂谩?/p>

由于工程所在區(qū)當(dāng)?shù)毓方煌肪W(wǎng)較為發(fā)達，工程全線與當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有道路交叉條數(shù)多達265條，涵蓋高速公路、國道、省道、城市主干道、縣鄉(xiāng)道路，以及農(nóng)田機耕道路等幾乎全部等級道路，且分屬不同區(qū)縣相關(guān)部門主管，道路交通恢復(fù)工作量大，設(shè)計工作任務(wù)繁重、復(fù)雜。

2 設(shè)計過程

2.1 工作思路

鑒于本工程設(shè)計任務(wù)的上述特點，結(jié)合以往類似工程在設(shè)計過程中所遇到的問題，為最大限度地提高工作效率，減少重復(fù)、返工等無用工作量，設(shè)計組經(jīng)討論決定依照如下工作思路和程序開展交通建筑物設(shè)計工作：

(1)首先根據(jù)地形圖及其他現(xiàn)有資料匯總統(tǒng)計與渠線交叉的現(xiàn)有道路的功能、位置、交角、道路等級[1]、路面寬度及路面結(jié)構(gòu)型式，結(jié)合交叉處渠道的斷面結(jié)構(gòu)型式分類進行交通建筑物的方案設(shè)計，初步確定交通建筑物的類型、規(guī)模、數(shù)量以及布置型式。

(2)待初步設(shè)計方案完成后，同業(yè)主、當(dāng)?shù)匦姓鞴懿块T以及地方居民代表或相關(guān)負責(zé)人員進行實地踏勘、溝通，進行設(shè)計方案匯報、討論，認真聽取、了解當(dāng)?shù)卦V求，根據(jù)現(xiàn)場踏勘成果及當(dāng)?shù)胤答佉庖?，對交通建筑物的方案設(shè)計進行修改、完善后，再就設(shè)計方案與當(dāng)?shù)匦姓鞴懿块T溝通，最終達成一致意見并形成書面文件，各方簽字并加蓋公章。

(3)最后依據(jù)最終確定的設(shè)計方案開展具體交通建筑物設(shè)計工作。

2.2 方案設(shè)計

在“三原原則”( 即原規(guī)模、原標準、原功能)的基礎(chǔ)上，充分考慮當(dāng)?shù)卦V求，對工程沿線交叉道路的恢復(fù)改建進行分類優(yōu)化設(shè)計，具體包括如下幾個方面：

2.2.1 確定交通建筑物數(shù)量

首先根據(jù)與渠線交叉的現(xiàn)有道路的等級、規(guī)模、功能的不同將其進行分類統(tǒng)計，具體劃分為高速公路、國道、省道、城市主干道、縣道、鄉(xiāng)村道路和機耕道路(等外道路)7種類型。除鄉(xiāng)村道路和機耕道路外，其余道路均依照現(xiàn)有數(shù)量進行恢復(fù)改建；對于鄉(xiāng)村道路和機耕道路，以不影響生產(chǎn)、生活需求為前提，在少量修建連接道路的原則上充分利用已建施工道路。對路線走向相近、距離在300 m范圍內(nèi)的道路進行合并恢復(fù)改建設(shè)計，在減小因交叉建筑物過多對渠道運行安全造成的不利影響的同時達到了節(jié)約工程投資的目的，詳見表1。

表1 渠道沿線交叉道路及交通建筑物匯總表

2.2.2 選擇交通建筑物類型

依據(jù)原地面高程的不同，輸水渠道斷面分為挖方渠道、半挖半填渠道和填方渠道三種型式，根據(jù)交叉位置處原道路同輸水渠道的相對高程關(guān)系，綜合考慮經(jīng)濟性、行車安全、水力學(xué)及工程后期運行管理等因素，選擇合適的交通建筑物類型進行恢復(fù)改建，詳見表1。

(1)輸水渠涵：當(dāng)渠道為全挖方，且渠堤位于路面1 m以下、道路路面寬度大于12 m時，經(jīng)與交通橋方案比選，確定選用將渠道設(shè)計為鋼筋混凝土現(xiàn)澆涵的型式，待輸水渠涵施工完成后，將道路路面依照原等級、標準及結(jié)構(gòu)型式進行恢復(fù)。

(2)干渠倒虹吸：當(dāng)?shù)缆仿访鎸挾却笥?2 m，對于堤頂與路面高程差小于1 m的全挖方渠道以及填筑高度在2 m以內(nèi)的半挖半填渠道，經(jīng)與交通橋方案比選，確定選用干渠倒虹吸型式下穿道路，即將渠道設(shè)計為倒虹吸型式，待干渠倒虹吸施工完成后，再將道路路面依照原等級、標準及結(jié)構(gòu)型式進行恢復(fù)。

(3)交通橋：對于渠底與路面高差在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)條所述情況外，根據(jù)比選結(jié)果選用交通橋型式進行道路恢復(fù)改建。

(4)公路涵洞：當(dāng)填方渠道的渠底與原路面的高程差大于5.5 m時，經(jīng)與交通橋方案比選，確定選用公路涵洞型式進行道路恢復(fù)。

2.2.3 交通建筑物布置型式

(1)輸水渠涵及干渠倒虹吸：由于渠道下穿道路，僅在渠系建筑物施工完畢后進行頂部道路恢復(fù)，因此不改變原有道路線型走向及規(guī)模型式。

(2)交通橋：對于道路等級為縣道及以上的交通橋設(shè)計，原則上不改變原有道路線型和走向，即按照現(xiàn)有道路與渠道的交叉角度進行交通橋布置，針對斜交角度大于45°的情況，采用改變渠線走向的方式解決，同時合理選擇跨徑，盡量避免渠道中布設(shè)橋墩，以降低破壞渠道防滲體系的風(fēng)險；對于鄉(xiāng)村道路和機耕道路上的交通橋原則上均采用正交單跨布置，橋面寬度分為8.5 m和5.5 m兩種，即普通機耕道路交通橋橋面寬度為5.5 m，重要鄉(xiāng)村道路橋面寬度為8.5 m，利用橋頭引道實現(xiàn)與現(xiàn)有道路的銜接。高等級道路及城鎮(zhèn)居民區(qū)交通橋橋頭引道最大縱坡3.0%，其余鄉(xiāng)村道路、機耕道路交通橋橋頭引道最大縱坡5.0%[2]。

交通橋設(shè)計均采用標準化跨徑[2]，上部結(jié)構(gòu)均采用預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，跨徑大于25 m時(含25 m)選用裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁[3]，跨徑小于25 m時選用裝配式后張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁；下部結(jié)構(gòu)分為U型橋臺、輕型橋臺和蓋梁柱式墩三種，地基條件較好、地基承載力較大者采用擴大基礎(chǔ)，其余均采用摩擦樁[3]基礎(chǔ)。

(3)公路涵洞：公路涵洞下穿輸水渠道，采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆矩形涵，高度4.5 m，凈寬分為7.5 m和4.5 m兩種，即普通機耕道路交通涵洞凈寬為4.5 m，重要鄉(xiāng)村道路交通涵洞凈寬為7.5 m；交通涵洞路線走向與原道路一致；交通涵洞縱坡與原道路縱坡一致，原則上不超過8.0%。

2.3 實施成效

在該工程交通建筑物設(shè)計中，由于采用了成熟的設(shè)計思路和理念，順利完成了工程沿線交通建筑物的設(shè)計任務(wù)，保證了工程的順利實施，取得了較好的效果，具體如下：

首先，由于事先與當(dāng)?shù)爻浞譁贤?、協(xié)商，設(shè)計方案得到各方認可，很大程度上避免了具體設(shè)計實施過程中的工作反復(fù)，提高了設(shè)計效率。

其次，基于對工程沿線現(xiàn)有交叉道路功能與現(xiàn)狀的分析研究，本著功能恢復(fù)的原則，對部分道路交通建筑物采用合并設(shè)計、標準化設(shè)計，減少渠道沿線交通建筑物數(shù)量。一方面降低了渠道運行的安全隱患、節(jié)省了工程投資；另一方面減輕了設(shè)計工作量，保證了施工圖紙的順利、及時供應(yīng)。

再者，由于采用了分類標準化設(shè)計，各交通建筑物施工技術(shù)較為成熟、施工工藝相對簡單，尤其是橋梁上部結(jié)構(gòu)采用工廠化生產(chǎn)，提高了模板使用效率、降低了施工成本，同時在最大程度上保證了施工質(zhì)量、加快了施工進度。

3 結(jié) 論

長距離輸水渠道由于距離較長、工程沿線穿越地區(qū)復(fù)雜多變，渠線與當(dāng)?shù)氐缆方徊孑^多，且道路規(guī)模等級、路線走向以及功能各不相同，使得渠道沿線交通建筑物的恢復(fù)改建設(shè)計工作尤為復(fù)雜、繁重。文中關(guān)于長距離輸水渠道工程沿線交通建筑物設(shè)計的工作思路和設(shè)計方法可有效解決上述問題，并且在工程實踐中取得良好效果，可為類似工程設(shè)計提供借鑒和參考。

[1] 中華人民共和國交通部.公路路線設(shè)計規(guī)范：JTG D20—2006[S].北京：人民交通出版社，2006.

[2] 中華人民共和國交通運輸部.公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范：JTG D60—2015[S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司，2015.

[3] 中華人民共和國交通部.公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范：JTG D63—2007[S].北京：人民交通出版社，2007.