【摘 要】湟中縣是青海省的農(nóng)業(yè)和水利大縣，境內(nèi)水利設(shè)施分布眾多，尤其是建于七、八十年代的小型農(nóng)灌工程占比較大，目前多數(shù)工程達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限，但經(jīng)過(guò)妥善維修或改造后仍能發(fā)揮良好的效益，相對(duì)于新建工程有更高的性?xún)r(jià)比，文章基于縣內(nèi)山川交錯(cuò)地形復(fù)雜穿山隧洞使用普遍且維修難度大的現(xiàn)實(shí)條件，特用結(jié)構(gòu)力學(xué)推算的方法論述了小型水工隧洞關(guān)鍵部位頂拱的設(shè)計(jì)依據(jù)，為工程建設(shè)提供參考。

【關(guān)鍵詞】小型水工隧洞；山巖壓力；配筋

湟中縣在七、八十年代建了許多小型水工隧洞，由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的限制以及小型農(nóng)灌工程遵循的技術(shù)簡(jiǎn)單、建期短、顯效快的建設(shè)特點(diǎn)，建筑物設(shè)計(jì)形式選擇也很單一，建成的水工隧洞以圓拱重力墻式居多，“馬蹄形”等其他形式的隧洞占比不到10%，近年來(lái)在工程維修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，圓拱重力墻式隧洞最容易出現(xiàn)問(wèn)題的部位是拱頂，文章以青海省西寧市湟中縣云谷川灌區(qū)東干渠隧洞維修和改造工程為例，針對(duì)圓拱進(jìn)行荷載計(jì)算分析求得圓拱最不利截面內(nèi)應(yīng)力，并進(jìn)行配筋計(jì)算。

一、基本資料

云谷川灌區(qū)東干渠加大輸水流量2.5m3/s，干渠有3座隧洞，3座共長(zhǎng)640m，過(guò)流能力同干渠，均建成于七十年代屬圓拱重力墻式襯砌形式，3座隧洞頂拱均有不同程度損壞現(xiàn)象，目前均在使用但需維修和改造，頂拱由預(yù)制鋼筋砼拱圈拼砌而成，拱圈厚度12cm，凈跨1.6m，側(cè)墻為漿砌石厚度35cm基本完好，1#、2#隧洞更換部分拱圈即可正常使用，3#隧洞損壞嚴(yán)重需在其旁邊距離10m處平行原洞新建一座隧洞，代替3#原隧洞。文章針對(duì)該類(lèi)隧洞直墻損壞程度輕，拱頂易折損的問(wèn)題，以該工程3#新建隧洞為例專(zhuān)門(mén)分析拱頂設(shè)計(jì)原理為同類(lèi)工程的維修和新建提供參考。

二、相關(guān)參數(shù)

云谷川灌區(qū)東干渠3#新建隧洞通過(guò)黃土地層，全斷面采用C25混凝土圓拱重力墻式襯砌，C25混凝土容重為γ=24.63kN/m3，彈性模量E=19571300kN/m2。如圖所示，隧洞初擬尺寸：內(nèi)半徑r=0.9m，厚t=0.16m，中心角2φ=180°=π弧度，洞凈寬b=1.8m，側(cè)墻厚b1=0.3m，側(cè)墻凈高h(yuǎn)1=1.5m，底板厚d1=0.3m，拱腳深入墻頂尺寸d2=0.1m。隧洞穿過(guò)黃土層其開(kāi)挖線(xiàn)路地質(zhì)參數(shù)及山巖壓力計(jì)算見(jiàn)下表。

九、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上計(jì)算可以判斷出隧洞拱圈的厚度等初擬結(jié)構(gòu)尺寸較為合理，進(jìn)而配筋計(jì)算及設(shè)計(jì)成果也是安全可靠的，文章通過(guò)頂拱全過(guò)程結(jié)構(gòu)分析為小型隧洞關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了借鑒案例，以利于類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)和維建工作。

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[3] 陳仲頤.土力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1994.

作者簡(jiǎn)介：李玉芝（1976.04- ），女，青海大學(xué)水利水電建筑工程專(zhuān)業(yè)，本科，青海省湟中縣水務(wù)局，研究方向：農(nóng)田水利工程、人畜飲水工程的規(guī)劃、施工、管理等。