楊恒陽

(新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(jì)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(bǔ)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(shí)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(jì)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(jì)思路和體會(huì)，旨在為類似工程設(shè)計(jì)提供參考。

1 工程概況

新疆某輸水渠道工程設(shè)計(jì)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(dá)，工程全線與當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有道路交叉條數(shù)多達(dá)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(jī)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(jì)工作任務(wù)繁重、復(fù)雜。

2 設(shè)計(jì)過程

2.1 工作思路

鑒于本工程設(shè)計(jì)任務(wù)的上述特點(diǎn)，結(jié)合以往類似工程在設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)工作：

(1)首先根據(jù)地形圖及其他現(xiàn)有資料匯總統(tǒng)計(jì)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(jìn)行交通建筑物的方案設(shè)計(jì)，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(jì)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(fù)責(zé)人員進(jìn)行實(shí)地踏勘、溝通，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案匯報(bào)、討論，認(rèn)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(jì)進(jìn)行修改、完善后，再就設(shè)計(jì)方案與當(dāng)?shù)匦姓鞴懿块T溝通，最終達(dá)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(jì)方案開展具體交通建筑物設(shè)計(jì)工作。

2.2 方案設(shè)計(jì)

在“三原原則”( 即原規(guī)模、原標(biāo)準(zhǔn)、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(jìn)行分類優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體包括如下幾個(gè)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(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，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(jī)耕道路(等外道路)7種類型。除鄉(xiāng)村道路和機(jī)耕道路外，其余道路均依照現(xiàn)有數(shù)量進(jìn)行恢復(fù)改建；對于鄉(xiāng)村道路和機(jī)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(jìn)行合并恢復(fù)改建設(shè)計(jì)，在減小因交叉建筑物過多對渠道運(yùn)行安全造成的不利影響的同時(shí)達(dá)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(jì)性、行車安全、水力學(xué)及工程后期運(yùn)行管理等因素，選擇合適的交通建筑物類型進(jìn)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(shí)，經(jīng)與交通橋方案比選，確定選用將渠道設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)及結(jié)構(gòu)型式進(jìn)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)及結(jié)構(gòu)型式進(jìn)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(jìn)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(shí)，經(jīng)與交通橋方案比選，確定選用公路涵洞型式進(jìn)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(jìn)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(jì)，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(jìn)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(shí)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(xiǎn)；對于鄉(xiāng)村道路和機(jī)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(jī)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(shí)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(jī)耕道路交通橋橋頭引道最大縱坡5.0%[2]。

交通橋設(shè)計(jì)均采用標(biāo)準(zhǔn)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(shí)(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(shí)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(tái)、輕型橋臺(tái)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(kuò)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(jī)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(shí)施成效

在該工程交通建筑物設(shè)計(jì)中，由于采用了成熟的設(shè)計(jì)思路和理念，順利完成了工程沿線交通建筑物的設(shè)計(jì)任務(wù)，保證了工程的順利實(shí)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(jì)方案得到各方認(rèn)可，很大程度上避免了具體設(shè)計(jì)實(shí)施過程中的工作反復(fù)，提高了設(shè)計(jì)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(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，減少渠道沿線交通建筑物數(shù)量。一方面降低了渠道運(yùn)行的安全隱患、節(jié)省了工程投資；另一方面減輕了設(shè)計(jì)工作量，保證了施工圖紙的順利、及時(shí)供應(yīng)。

再者，由于采用了分類標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，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(shí)在最大程度上保證了施工質(zhì)量、加快了施工進(jìn)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(jì)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(jì)的工作思路和設(shè)計(jì)方法可有效解決上述問題，并且在工程實(shí)踐中取得良好效果，可為類似工程設(shè)計(jì)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(jì)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(yùn)輸部.公路橋涵設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范：JTG D63—2007[S].北京：人民交通出版社，2007.