南水北调中线鲁山1段渠道工程土石方平衡设计

南水北调中线鲁山1段渠道工程土石方平衡设计

汪雪英 李惠安 曾贵平

(黄河勘测规划设计有限公司，河南 郑州 450003)

摘 要 鲁山1段渠道以半挖半填居多，兼有全挖方和全填方渠段。根据施工进度安排、施工

强度，依据土石方平衡设计原则，综合考虑土石方开挖与其利用在时间上的配合协调，经技术经济比较，确定土方调配方案。为保证开挖料质量，满足渠堤填筑要求，开挖利用料厚度应大于1.5m。

关键词 南水北调中线 土石方调配平衡 1.工程概况

南水北调中线一期工程总干渠鲁山1段工程位于河南省平顶山市鲁山县境内，为南水北调中线一期工程总干渠第Ⅰ渠段——陶岔～沙河南段工程的一个组成单元，起点桩号215+748，终点桩号229+211，渠段总长13.463km，其中渠道长度13.124km，交叉建筑物总长3738.9m。本渠段沿途穿越灰河和6条小河流，共有各类建筑物28座，其中：河渠交叉1座（灰河倒虹吸），左岸排水6座，渠渠交叉12座，交通桥9座。

鲁山1段渠道设计流量320m/s ，加大流量380m/s，渠道过水断面为梯形，底宽24.5m，两侧边坡均为1：2.0，渠道纵坡为1/25000，渠底板高程126.88～126.17m。渠道衬砌为C20混凝土板，其下为复合土工膜和砂砾石垫层，渠坡混凝土板厚10cm，渠底混凝土板厚8cm。渠道主要工程量总计约675.55万m，其中：土石方开挖422.85万m，土方填筑242.29万m3，混凝土及钢筋混凝土10.41万m3。

鲁山1段渠道以半挖半填居多，兼有全挖方和全填方渠段，根据施工进度安排、施工强度，进行土石方挖填平衡规划，确定合理的土石方调配方案，是确保工期、降低工程投资的重要途径。

2.土石方平衡设计原则

土石方平衡设计应根据鲁山1段渠道工程水工设计特点、施工方法、料场特性，并结合工程区的地形地貌、交通条件统筹规划，满足技术可行，经济合理的要求。土石方平衡应遵循以下原则

（1）满足堤填填筑的开挖利用料为壤土、微弱膨胀土，且开挖厚度大于1.5m； （2）石方开挖料岩石级别较低，岩性较差，不考虑开挖石料利用，全部集中弃至渣场； （3）满足设计要求的开挖料，优先考虑利用自身及邻近区段开挖料作为填筑料，二者均不能满足要求时，根据技术经济比较，在选定土料场集中取土；

（4）在中、强膨胀土及岩石段开挖料不满足渠堤填筑技术要求的渠段，考虑邻段调运或集中料场取土；

（5）沿线一般不考虑跨越交通条件较差的河流及较大的渠道和车流量较大的公路，避免跨区、跨河利用；

（6）根据地形条件经技术经济比较，土方开挖弃料不考虑总干渠两侧就地弃土，选择集中渣场弃土；

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（7）以保证工程质量为前提，尽量减少占地，土石方开挖、回填、运输、弃渣及取土均应满足环境保护要求。 3.土石方平衡设计

渠堤土方填筑总量242.29万m3，根据水工设计要求，渠堤填筑分为三部分，即包边土料63.18万m，换土回填65.81万m，利用开挖料填筑渠堤113.30万m（壤土、微弱膨胀性土）。

3.1 土方开挖料利用量计算

本渠段多分布第三、四系地层，岩性主要为粉质粘土、砂卵（砾）石等；上第三系（N）一般由具膨胀性的粘土岩、砂质粘土岩、泥灰岩和胶结较差的软质碎屑岩（砂岩、砂砾岩砾岩）等组成；第四系冲洪积层（alQ）为粉质粘土、含钙质结核粘土、粉质壤土、壤土、砂壤土、粉砂、细砂、中砂、砾砂、砂砾石等。

为保证开挖料质量，满足渠堤填筑要求，开挖利用料应为壤土、微弱膨胀型土，且开挖厚度大于1.5m。依据地层分布，经计算总开挖料为422.85万m3（自然方），可利用壤土、微弱膨胀性土（扣除表土、石料、中、强膨胀性土、薄层微弱膨胀性土）203.80万m3。 3.2 土方调配计算

根据本渠段地形条件、建筑物分布特点，依据土石方平衡设计原则，综合考虑土石方开挖与其利用在时间上的配合协调，经技术经济比较，确定土方调配方案。

经土石方调配平衡计算，开挖料利用量合计133.29万m（自然方），开挖料利用率为65%，集中料场取土151.75万m（自然方），集中弃渣合计397.94万m（松方）。详见土方调配平衡表1。 4.结语

（1）南水北调中线鲁山1段工程总长13.463km，施工条件复杂，土石方工程量大，合理的土方调配平衡方案是缩短工期、降低工程投资的重要途径；

（2）渠道土方调配平衡应综合考虑施工进度计划安排、施工强度、地下水埋深、土方开挖施工方法等诸多因素影响，经过技术经济比较，确定合理的土石方调配平衡方案；

（3）工程实施过程中，应根据地形地貌条件，施工进度计划，及时调整、优化土石方调配，在经济运距内，尽量移挖作填，以减少弃土占地。

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表1 渠道土方调配平衡表

（4）可利用土料与不可利用土料并不非截然分层，应根据土层分布，加强可用土料和不可用土料分层界面处的开挖控制，保证开挖料质量；

（5）为保证开挖料质量和数量，满足渠堤填筑要求，可利用土料在地下水位以下或含水量高于规范要求时，应采取降排水措施，降低含水量。

参考文献：

1. SL 303—2004，水利水电施工组织设计规范[S].