沙河渡槽段工程是南水北调中线一期工程的组成部分,担负向沙河以北地区的输供水任务。工程起点为沙河南至黄河南段起点,位于鲁山县薛寨村北,终点为鲁山坡流槽出口50米处,与鲁山北段设计单元相接。工程设计流量为320立方米每秒,加大流量为380立方米每秒。起点断面设计水位为132.37米,终点设计水位为130.489米。渠段总长11.963公里,其中明渠长2.888公里,建筑物长9.075公里。工程跨沙河、将相河、大郎河三条大河,各类交叉建筑物共12座,其中渡槽1座(统称沙河渡槽),包括沙河梁式渡槽、沙河~大郎河箱基渡槽、大郎河梁式渡槽、大郎河~鲁山坡箱基渡槽和鲁山坡落地槽,其中大郎河梁式渡槽采用多跨U型3孔联接方式,预应力预制整体吊装,槽墩间距30米,一次吊装重量1200吨,是当前国内最大的梁式渡槽;另外还布置左岸排水建筑物5座,节制闸1座,退水闸1座,公路交叉建筑物4座。按照2009年第一季度价格水平,核定该工程初步设计概算总投资265706万元。
渡槽是南水北调中线工程的重要交叉建筑物之一, 其结构与质量直接影响到工程效益。渡槽,作为输水建筑物的重要组成部分,在这1000多公里的中线工程中,就荟萃了27个不同类型的渡槽, 实至名归, 堪称“渡槽博物馆”。
从240多公里外奔流来的丹江水流入的大型沙河渡槽, 则是其中的翘楚。沙河渡槽槽身采用预应力钢筋U型槽结构型式,单槽重1200吨,承受的荷载是公路和铁路的几倍甚至几十倍,槽身结构复杂,施工架设难度极大。
沙河渡槽采用的是预制方法,即槽身在预制厂预制完毕后,直接吊运到槽墩上去,要求准确拼接,严丝合缝。
PCCP(Prestressed Concrete Cylinder Pipe),预应力钢筒混凝土管,是一种将高强钢丝的抗拉、混凝土的抗压和钢板的防渗有机结合在一起,充分合理利用了材料各自的物理力学特性的高品质的输水管材。南水北调北京段最长、最复杂的大型输水工程PCCP工程包括两排内径为4米的管道,起点为南水北调惠南庄泵站,终点为大宁调压池,全长56.4公里,约占南水北调北京段总干渠全长70%。该工程不仅是南水北调北京段最长的大型输水工程,还是我国目前采用PCCP管径最大、单节管道最重的水利工程。其管道单节长5米,最大重量达78吨。
沙河渡槽槽身厚度仅为35厘米。如何把这些千余吨重的单片渡槽一个个排在一起呢?设计人员想出了“槽上运槽”的新方法。单片渡槽全部完工以后,施工人员把架槽机设在基墩上,然后把单片渡槽沿着已经放置好的渡槽运过去。两个单片渡槽在一起时,足有6层楼那么高,加上架槽机的高度,整个高度有8层楼高。这种施工技术,开创了水利工程建设的国际先例。
科研人员开展了渡槽总体结构选型、水力学、结构分析、施工技术、预制槽蒸养温控等一系列技术研究与试验,满足了沙河渡槽设计与施工需要。在沙河渡槽设计与施工中,成功应用了大型渡槽温度边界条件、荷载作用机理及对结构的影响,大跨度渡槽结构新型式及优化设计,抗震性能与减震措施,渡槽施工技术及施工工艺,大型渡槽的耐久性及可靠性等课题研究成果。
与沙河渡槽形状一样的湍河渡槽,采用的是一种截然不同的施工方法:利用可移动模板,采用造槽机现场浇注施工,其渡槽内径、单跨跨度、最大流量属世界首例。

在“软土富水”下建地下隧洞