新疆克拉玛依西干渠4#输水隧洞进口改建方案

李 鹤

（新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐830000）

新疆克拉玛依西干渠4#输水隧洞进口改建方案

李 鹤

（新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐830000）

新疆克拉玛依西干渠4#输水隧洞通水试运行后发现，该隧洞在过设计流量和加大流量时，隧洞进口上游渠道安全超高均不够。经过技术、经济比选，最终推荐采用混凝土挡土墙加高渠堤方案。

输水隧洞；进口；改建

1 概述

新疆克拉玛依市干渠全长217.184km，为大（2）型Ⅱ等工程，设计年输水量6.8亿m3，设计流量30~ 61m3/s，加大流量36~73m3/s。4#输水隧洞全长1470m，为无压隧洞，设计流量49m3/s，由进口明渠段、渐变段、洞身段和出口消力池、渐变段、出口明渠段组成，过水断面为马蹄形。

2 工程地质

4#输水隧洞进口段地层主要为下第三系（E2~3w）的灰白色砂岩，含少量砂砾岩和红色泥岩，基础位于强风化层上。砂岩干密度γd=1.71g/cm3，纵波速度Vp=500～800m/s，砂岩胶结差，遇水崩解软化，干燥时较为致密，紫红色泥岩分布极不稳定，呈团状，小范围内延伸，或呈夹层状、大的透镜体分布，自由膨胀率高达109%。

3 存在问题

2011年西干渠通水试运行时发现，4#输水隧洞过39.8m3/s流量时，上游渠道距渐变段50m处渠道超高0.787m，渐变段进口左岸压顶板处渠道超高0.535m，隧洞进口断面附近标尺显示水痕2.68m；由此推测，4#输水隧洞过设计流量49m3/s，加大流量59 m3/s时渠道超高将不满足设计要求（设计工况下渠道超高1.1m，加大工况下渠道超高0.7m）。

根据《“引额济克”西干渠4#，5#引水隧洞水力学模型实验报告》（以下简称实验报告），4#隧洞进口过加大流量59m3/s时，隧洞进口上游渠道最大波动水深4.36m，已超过渠道堤顶0.41m，隧洞进口已出现间歇性封顶，但洞内仍有20cm的净空高，洞内仍然保持无压流状态；设计流量49m3/s时，隧洞进口上游渠道最大波动水深3.84m，距渠道堤顶0.11m。隧洞进口水深3.74m，净空高0.56m，整个洞身均为无压流，水流流态平稳，洞内水面线呈降落曲线。

实验报告结论认为，4#隧洞设计流量和加大流量时，隧洞进口上游渠道安全超高均不够，但整个洞身均为无压流，即隧洞进口及洞身的过流能力可满足要求。

4 改建方案

4.1 挡墙加高方案（方案1）

加高起始断面为隧洞起点，上游渠道加高范围4#洞进口桩号H12+780m~H13+730m。现浇混凝土挡墙为直角梯形断面，上宽0.2m，下宽0.53~0.245m，墙后坡1∶0.3，高1.1~0.15m。每10m挡墙设一道沉降缝，缝宽20mm，填缝材料为苯板，并采用聚氨酯砂浆勾缝，挡墙后与渠道开挖面间回填砂砾石至挡墙顶，如图1。

图1 挡墙加高方案

4.2 顺坡加高方案（方案2）

隧洞进口上游渠道加高高度、长度范围及加高起始断面与挡墙加高方案相同，加高段渠道顺其下渠道边坡坡度向外延伸，与原渠道浑为一体，外观上不改变渠道形状。加高段渠道衬砌结构与原设计相同，顺水流向分缝与原设计保持一致，采用C20混凝土板，板缝宽20mm，填缝材料为苯板，并采用聚氨酯砂浆勾缝，与渠道开挖面间填筑砂砾石至加高段顶高程。如图2。

图2 顺坡加高方案

4.3 长矩型断面+挡墙加高方案（方案3）

为改善隧洞进口壅水现象，尤其是进口断面处的间歇性封顶现象，将隧洞桥下矩型断面向上游方向延伸40m，使壅水现象前移。矩型断面通过30m长渐变段与上游渠道衔接。由此，上游渠道加高起始断面为渠道进口渐变段起点，即上游渠道加高起始断面比方案1和方案2向上游前移64m，加高高度和长度不变。

4.4 水力

4#输水隧洞进口断面处水深3个方案相同，矩形断面水深变化波动不大，持续长度与矩形断面长度一致，渠道断面处3个方案水深也接近。水深统计如表1。

表1 4#输水隧洞进口前水深统计单位：m

5 方案比选

通过表2进行综合比较，方案1最便宜，方案2比方案1多37.19万元，方案3比方案1多161.58万元。方案3可在一定程度上改善4#输水隧洞进口壅水现象，但由于隧洞进口断面处水深受下游断面影响，水深与方案1接近，即并不能提高隧洞的过流能力，且这60m建筑需停水修建，工程量最大，投资较方案1多2.2倍。方案1（挡墙方案）施工便捷，对填土要求低，施工难度低，基本解决了洞前壅水渠道过流能力不足的问题，投资最少，所以推荐采用方案1为实施方案。

表2 4#输水隧洞进口改建方案比较

续表2

6 结语

克拉玛依西干渠4#输水隧洞进口存在壅水问题，通过计算，提出3个不同改建方案，最终推荐采用方案1。

［1］张建华，王志刚.水工隧洞设计中几个问题的探讨［J］.江西水利科技，2001（S2）：10-13.

［2］李炜.水力计算手册［K］.北京：中国水利水电出版社，2006.

［3］刘来平，李吉琼.无压水工隧洞设计中相关问题研究［J］.华东科技：学术版，2015（2）：117-118.

［4］孙燕峰.靖会工程甘沟干渠隧洞改扩建方案比选设计［J］.城市建设理论研究，2012（17）：54-57.

［5］熊启钧.取水输水建筑物参数（隧洞）［M］.北京：中国水利水电出版社，2002.

Study in Reconstruction plan of Xinjiang Kramer’s Yixi canal 4#water conveyance tunnel jmport

LI He
（Xinjiang Survey&Design Institute of Water Resources&Hydropower，Wulumuqi830000，China）

after the trial operation of Xinjiang Kramer's Yixi canal 4#water conveyance tunnel，when the tunnel in the design flow and increase the flow，the Safe Superelevation of the tunnel inlet channel at the upstream cannal is not enough. Through technical and economic comparison and selection，the final recommended by the concrete retaining wall with high canal bank scheme.

water convey tunnel；import；rebuild

P641

B

1672-9900（2016）04-0083-03

2016-06-28

李鹤（1981-），男（汉族），新疆乌鲁木齐人，高级工程师，主要从事水利水电工程设计工作，（Tel）13899985767。