河道设计

2.5桥梁跨越处输水河道设计

1、河道断面设计

水城大道工程跨越小运河工程处输水河道断面为梯形衬砌单式断面，河道设计桩号为35+456，输水河底比降1/10000，河底高程28.74m，河道底宽25m，设计水位34.01m，设计水深5.27m，边坡1:2.5；河道左堤堤顶高程35.01m，堤顶宽7.0m，堤顶设有4.5m宽的管理道路，路面采用水泥混凝土结构；河道右岸堤顶高程35.01m，堤顶宽度4.0m。

桥梁跨越处输水渠道断面采用防冻胀、防扬压、防渗漏的“三防”设计，具体衬砌结构型式为：采用聚苯乙烯保温板+复合土工膜（一布一膜）+现浇混凝土板。为了增加护坡稳定性，防止河道局部冲刷对衬砌结构的破环，在河底两侧坡脚处设置混凝土齿墙。

（1）防冻胀设计

经冻胀量计算，阴阳面均采用3cm厚聚苯乙烯保温板防止冻胀破坏。采用边坡全断面铺设保温板方案，保温板长度为两侧衬砌边坡长度。

（2）排水减压设计

1）排水方案

在输水河两侧坡脚处的混凝土板下设暗管集水，每隔一定河段，设一逆止式集水箱，集水箱出水管的出口高程超过河底的垂直高度为15cm；对于地下水位超过河底2.0m以上的河段，需在河底以上115cm

处再增设一道排水设施。

2）暗管自流内排系统的结构及布置

暗管排水系统由集水暗管及其反滤材料、逆止式集水箱及出水管组成。

3）集水暗管和反滤材料

整个衬砌河段均需要设置双排集水暗管，集水暗管沿左右两侧河坡布置，比降与河底一致；下排暗管中心在河底以上0.15m，其上、下排暗管间距为1.0m。集水暗管采用内径为φ150软式透水管，管间采用对接，外侧包裹一层300g/m2土工布，土工布沿管周长的搭接长度25cm，周围用中粗砂填充。

4）逆止式集水箱和出水管

逆止式集水箱采用工程塑料箱体，设有集水室和排水室。集水暗管和集水箱连续间隔埋设，集水暗管两端分别插入集水室，当地下水位高于河内水位即外水压力大于内水压力时，逆止式阀门开启，地下水进入排水室，通过出水管排到输水河内，以降低地下水位，减少浮托力；反之阀门关闭。集水箱出水管采用硬质聚乙烯塑料管，出水管径为6cm，管长为76cm，以1/50坡降坡向输水河一侧。

根据排水量计算，整个衬砌河段均需要设置两排逆止式集水箱，间距在60m，上下排梅花状间隔布置。集水箱安装高程及水平位置，要求集水孔中心与排水暗管中心重合，集水箱水平安放。

（3）衬砌结构设计

1）渠坡衬砌

输水河道按照设计断面开挖后，对两侧边坡进行整平、压实，然后在土质渠坡开挖上下两道纵向排水管和集水箱沟槽，在槽底先铺垫5cm厚的中粗砂，将外层包有300g/m2土工布的纵向软式透水管和集水箱铺入槽中，将集水箱和纵向排水管连接好后，用中粗砂将槽内空间填满压实，并将表面按照设计边坡进行修整。然后铺设复合土工膜，聚苯乙烯保温板、最后进行混凝土板的浇注。聚苯乙烯保温板铺设厚度3cm；复合土工膜采用一布一膜，布采用300g/㎡，防渗膜采用聚乙烯（PE）膜，厚度0.3mm；现浇混凝土板厚度为10cm。根据最新颁布的《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476-2008），现浇混凝土采用C25砼，抗渗标号采用W6，抗冻标号采用F150。预制砼板衬砌的坡脚设C20现浇砼齿墙，剖面尺寸为50cm×80cm。衬砌顶部封顶板采用C25现浇砼板，剖面为“L“形，尺寸为

10cm×30cm+10cm×20cm（水平板+竖直止水板）。

2）渠底衬砌

由于渠底在输水渠位于水下，而冬季非输水期通过控制沿线节制闸，在渠内存留1.0m以上的水深，可有效的防止渠底的冻胀破坏，故渠底混凝土护砌厚度可适当减小。综上，输水渠底的衬砌设计为：输水渠道按照设计断面开挖后，对渠底进行修正压实，铺设一布一膜的复合土工膜（膜在下层），然后浇注8.0cm厚的混凝土渠底，渠底也采用C25混凝土，抗渗标号采用W6，抗冻标号采用F150。

3）衬砌分缝及填缝

①渠坡分缝

混凝土护坡设置沿渠道走向的纵向和垂直渠道走向的横向伸缩缝，伸缩缝采用矩形缝形式，10cm板厚缝深为7cm，缝宽1.0cm。自设计渠底沿渠坡方向间距3.0m设置纵缝一道，每隔3.0m设横缝一道，将混凝土护坡基本分割成为3.0m×3.0m的方板形式，最顶端纵缝间距不足或稍大于3.0m的作为与封顶板衔接的非正矩形的一排。纵、横缝底层填充5.0cm厚的闭孔泡沫板，上层填充2.0cm厚的塑料胶泥。边坡与齿墙每12.0m设置一道矩形通缝形式的伸缩缝，以防止边坡和齿墙的整体变形破坏。边坡矩形通缝宽1.0cm，深10.0cm，下层填充8.0cm厚的闭孔泡沫板，上层填充2.0cm厚的塑料胶泥；齿墙矩形通缝宽1.0cm，深80cm，贯通齿墙断面，伸缩缝下层填充78cm厚的闭孔泡沫板，上层用2.0cm厚的塑料胶泥。

②渠底分缝

渠底也设置纵向和横向的伸缩缝，纵缝和横缝均间距4.0m。沿渠道方向每隔12.0m设横向通缝一道，与齿墙、边坡的通缝贯通；在渠底与齿墙交接处设一道纵向通缝，然后在渠底每隔8.0m设一道纵向通缝，即在25.0m的设计渠底上，共设置4条纵向通缝，通缝深8.0cm，宽2.0cm。其余渠底分缝均采用半缝形式切缝深度为混凝土板厚度的75%，8.0cm板厚缝深为6.0cm，缝宽1.0cm。通缝及半缝的填充材料与形式与边坡通缝相同。

2、安全防护网设计

采用PVC包塑铁丝框架焊接护栏网，尺寸1.5×3.0m （高×宽）。护栏网孔75×150mm，丝径φ3.2，浸塑后φ4.0；立柱直径φ48。

护栏网安装位置：安装在左、右堤内肩外侧。

3、交通管理道路设计

南水北调小运河一期工程对南环路公路桥上下游输水渠道左岸堤顶进行了路面硬化，路面等级为三级公路路面，设计使用年限为20年。路面结构由面层、基层和底基层组成。面层采用C30水泥混凝土；基层采用水泥稳定级配碎石，水泥质量掺入比为6%；底基层为石灰土，石灰掺入质量比为12%。

根据《公路水泥混凝土路面设计规范》GTJD40-2002要求，对所选面层厚度进行荷载疲劳应力和温度疲劳应力计算，确定C30水泥混凝土面层厚度18cm，路面结构中水泥稳定类粒料基层最小厚度15cm。适宜厚度为16～20cm。确定基层厚度18cm，底基层采用石灰土厚度为18cm。