鋼筋混凝土箱涵在渠道滑坡治理中的應(yīng)用

1、鋼筋混凝土箱涵在渠道滑坡治理中的應(yīng)用顧友新(長(zhǎng)豐縣永豐水庫(kù)管理所，安徽合肥231100)1工程概述長(zhǎng)豐縣羅戶滑坡位于淠史杭灌區(qū)淠河總干渠瓦東干渠尾部李崗機(jī)耕橋至杜集水庫(kù)進(jìn)水閘段陳崗切嶺上的杜集鄉(xiāng)羅戶村。該干渠自李崗機(jī)耕橋至杜集水庫(kù)進(jìn)水閘長(zhǎng)2710m，于1970年人工開(kāi)挖。設(shè)計(jì)灌溉面積051llYm，設(shè)計(jì)流量，設(shè)計(jì)水位4104m～4100m，渠底比降1：5000，底寬40m，渠底高程3903m一3850m，正常水深20m一25m，渠道邊坡

2、1：20，切嶺段堤頂高程達(dá)500m。羅戶滑坡始發(fā)于1994年，當(dāng)時(shí)滑坡較小。1998年起，滑坡位移速度加快，滑體已嚴(yán)重阻塞干渠，直接影響杜集水庫(kù)(中型)進(jìn)水和杜集、沛河兩鄉(xiāng)的農(nóng)田灌溉以及人民群眾生活用水。因此，必須盡快實(shí)施瓦東干渠羅戶滑坡治理工程，緩解江淮分水嶺北側(cè)的杜集、沛河鄉(xiāng)干旱缺水問(wèn)題。2現(xiàn)狀和成因羅戶滑坡段屬于陳崗切嶺滑坡總長(zhǎng)度170m，其中上游左巖滑坡長(zhǎng)40m。滑壁高20m，滑體超越渠道中心；下游左岸滑坡長(zhǎng)60m、寬30m，滑

3、壁高15m；右岸滑坡長(zhǎng)70m、寬30m，滑壁高15m；右岸滑坡長(zhǎng)70m、寬30m，滑壁高20m，此處兩岸滑坡對(duì)稱下滑，滑舌相接，嚴(yán)重阻礙干渠通水?；伦畲蠡瑒?dòng)面深度54m，滑動(dòng)面殘余強(qiáng)度指標(biāo)：Cp=003—007kg／om，q~r=_4o5013oO0。從以往長(zhǎng)豐縣瓦東干渠新集、舒崗、古樓崗及萬(wàn)崗等多處滑坡的原因，結(jié)合該滑坡的地形、地貌和地質(zhì)條件進(jìn)行分析，羅戶滑坡的主要原因是：①地體裂隙發(fā)育，土體被多方裂縫分割成棱塊，渠道開(kāi)挖后，由于卸

4、荷膨脹，裂隙張開(kāi)，雨水人浸后，在土體中的裂隙間形成軟弱結(jié)合面，從而削弱了土體的強(qiáng)度；②羅戶滑坡段最大挖深6m，最大堆土高度5m，渠道施工中邊坡未留平臺(tái)或馬道，棄土一直沿邊坡坡腳堆到堤頂，從而增大了渠道邊坡的高度；③渠道開(kāi)挖后，渠堤兩側(cè)均未及時(shí)做排水設(shè)施，同時(shí)堆土區(qū)也未做草皮等植被保護(hù)，在遇到長(zhǎng)時(shí)間大降雨后。雨水通過(guò)渠堤表層裂隙滲人坡體，使坡內(nèi)的土體逐漸軟化，時(shí)間一長(zhǎng)使邊坡失穩(wěn)；④管理不得力，防治不及時(shí)等。3方案選擇和箱涵設(shè)計(jì)31方案選擇

5、本著技術(shù)可靠、節(jié)省經(jīng)費(fèi)、確保效益的原則，長(zhǎng)豐縣邀請(qǐng)省、市有關(guān)水利專家，針對(duì)滑坡治理方案進(jìn)行了深入分析和研究。根據(jù)該處滑坡的現(xiàn)狀趨勢(shì)及其特點(diǎn)，如采用人工減載或混凝土樁錨方案，一是土方量較大，必須征地堆土；二是工期長(zhǎng)、造價(jià)高，可靠性差。綜合了該處滑坡具有對(duì)稱性的特點(diǎn)，以及在170m長(zhǎng)滑坡段內(nèi)渠道左右和上下有多處小滑坡正在發(fā)展的趨勢(shì)，一致同意采用涵洞方案進(jìn)行治理。在涵洞的形式選擇中，進(jìn)一步比較鋼筋混凝土箱涵、漿砌石拱涵、漿砌石重力擋土墻加支撐

6、等3種形式。首先選取單寬lm對(duì)3種型式的斷面進(jìn)行比較。①鋼筋混凝土框架箱涵：每米工程量：土方41m3、鋼筋混凝土384m3~每米投資029萬(wàn)元；優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)底、造田04hm，技術(shù)可靠；缺點(diǎn)：水位須降低007m，施工難度較大。②漿砌石拱涵：每米工程量：土方38m3漿砌石131m3~混凝土28m，，每米投資043萬(wàn)元；優(yōu)點(diǎn)：造田04m，技術(shù)可靠；缺點(diǎn)：造價(jià)較高，水位須降低007m，施工難度較大。③漿砌石重力擋土墻加支撐：每米工程量，土方24m

7、、漿砌石187m，、每米投資046萬(wàn)元；優(yōu)點(diǎn)：施工難度小；缺點(diǎn)：造價(jià)高，方案可靠性差，水位須降低003m。經(jīng)過(guò)上述綜合比較最后確定選用鋼筋混凝土箱涵。32箱涵的設(shè)計(jì)321水力計(jì)算設(shè)計(jì)流量Q=71m3，s，箱涵斷面凈尺寸30mz25m2入水口渠底高程△。=3875，水位H=4102m，水深Ho=227m，渠底寬B=40m，邊坡1：20，渠底比降i=1：3300。L／Ho=170／227=7491OH。，按明渠均勻流計(jì)算，其計(jì)算成果：①涵內(nèi)

8、正常水深ho=22m；②進(jìn)口涵底高程A2=3875m；③出水口涵底高程A=3872m；④下游渠底高程／k4=3868m；(~)T游水位為4095m。322箱涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用C20鋼筋混凝土箱涵，計(jì)算寬度33m、高度28m，涵壁厚03m，取鋼筋混凝土容重為25t／m3土容重為20t／m3涵頂填土厚14m。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1。①桿端彎矩計(jì)算：查，表計(jì)算桿端彎矩為：M^：MB=一151—063—052=266”MMD==一240063063=366

9、②剪力計(jì)算如圖2，Q仰=553t，QB^=一553tQBD=4384Qr~=687t，Q762t，Q762t，Q687t，Q438t266266)0622∈一一一——、；6／，＼I366266360圖2【單位：t—m)③跨中彎矩計(jì)算：AB段Mm~=190CD段Mm=263DB、CA段M=062④彎矩圖。⑤配筋計(jì)算：保護(hù)層a=25m，II級(jí)鋼筋R=3400kg／cm，k=l5hs=275cm，in∞混凝土R~=140kg／cm，公式KMt

10、FaRg(hox／2)，x=F~g／bR~O55h。，計(jì)算結(jié)果：頂板配筋：3~16@330，Ag=603cm，(計(jì)算值A(chǔ)g=439cm)底板配筋：4q~16@250，Ag=804cm，(計(jì)算值A(chǔ)g=605em。)側(cè)墻配筋：4qb16@250，Ag=603cm，(計(jì)算值A(chǔ)g=439cm)⑥剪力校核：R=110kg／cm007bhoK。=212t，03bhoR~=908t，KQ~=885一l219t(k取16)因?yàn)镵Q~03)，斷熱鋁中空玻

11、璃已很難滿足節(jié)能計(jì)算的要求，建議直接選用斷熱鋁LOW—E中空玻璃，墻面保溫層的厚度則根據(jù)計(jì)算確定。②窗墻面積比較小時(shí)(約≤025)，斷熱鋁中空玻璃基本可滿足節(jié)能計(jì)算的要求，同時(shí)墻面擠塑聚苯板保溫層選用25ram即可(選用20mm厚的擠塑聚苯板會(huì)導(dǎo)致墻面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大于10，不能滿足規(guī)定的傳熱系數(shù)限值)。③窗墻面積比介于025和03之間時(shí)，可以選擇較薄的外墻保溫材料配合斷熱鋁LOW—E中空玻璃的外窗或者稍厚的外墻保溫材料配合斷熱鋁普通中空玻璃

12、的外窗，這兩種方案都可以滿足節(jié)能計(jì)算的要求，此時(shí)可以通過(guò)比較這兩種方案的造價(jià)來(lái)確定最終的節(jié)能方案。在規(guī)定性指標(biāo)節(jié)能計(jì)算書(shū)中會(huì)有外窗和外墻的面積統(tǒng)計(jì)，與該材料的單價(jià)相乘即可得出總價(jià)格，比較兩種方案的造價(jià)，選擇造價(jià)較低的即可。表3與表4為鋁合金窗和擠塑聚苯板的單價(jià)估算表。在節(jié)能計(jì)算的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)通常修改外窗玻璃的類型比修改外墻厚度更易改變計(jì)算結(jié)果，所以在造價(jià)許可的前提下，可以選用斷熱鋁LOW—E中空玻璃的外窗，這樣可以較大程度的減少外墻