倒虹吸管的组成

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倒虹吸管由进口段、管身段和出口段三部分组成。

1.进口段

进口段要与渠道平顺连接,一般都设渐变段,以减少水头损失。首部设铺盖、护底等防渗、防冲措施;为防止漂浮物进入管内,进口段设有拦污栅,并设检修闸门,以便对管道进行检修;有时还在进口前设置沉沙池或沉沙井。

2.管身段

管身断面形状常为矩形或圆形,矩形管可用浆砌石或钢筋混凝土砌筑,适用于低水头或地基较差的工程;圆形管多采用钢筋混凝土管,高低水头均可采用。埋设时管道水平段距渠底的距离不应小于1.0m;若与河道交叉,则应埋在河底冲刷深度以下0.5~0.7m。为防止管线的不均匀沉陷及温度变形,沿管长度设置沉降缝(管长小于30m可不设)​,管内流速采用1.5~2.0m/s。

(1)管身的断面

倒虹吸的管身断面,一般为圆形,因其水力条件和受力条件较好。对于低水头的管道,也可使用矩形或城门洞形断面。

(2)管身材料和壁厚

倒虹吸管的材料应根据压力大小及流量的多少、就地取材、施工方便、经久耐用等原则综合分析选择。常用的材料主要有混凝土、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土、铸铁和钢材等。

对于水头小于3m的矩形或城门洞形小型管道,也可采用砖、石等材料砌筑。

1)混凝土管

适用于水头较低、流量较小的情况,一般用于水头为4~6m的管道,有时也可达千余米。为了防止管身裂缝以及接缝处严重漏水现象经常发生,应严格把握材料强度、施工技术及质量等因素。

2)钢筋混凝土管

适用于较高水头,一般为30m左右,可达50~60m,管径通常不大于3m。管壁厚度的初步拟定,可根据管径和作用水头。

3)预应力钢筋混凝土管

适用于高水头,与钢筋混凝土管相比,弹性较好,不透水性和抗裂性好,能够充分发挥材料的性能。管壁厚度比钢筋混凝土管稍薄,初步拟定时可参考表6-7。预应力钢筋混凝土管与金属管相比,可以节省钢材用量80%~90%。

4)铸铁管与钢管

多用于高水头(60m以上)地段,为了增强管道的刚度,可在管身的外壁每隔一定的距离设置加劲环和支承环。由于这种形式耗用金属材料较多,所以,应用上受到了较大限制。

(3)管段长度和分缝止水

为防止管道因地基不均匀沉陷、温度变化以及混凝土的干缩而产生过大的纵向应力,使管身发生横向裂缝,应将管身分段设置沉陷缝或伸缩缝,并在缝内设置止水。

管段长度,即为横缝的间距,应根据地基、管材、施工、气温等条件确定。现浇钢筋混凝土管缝的间距,在土基上一般为15~20m;在岩基上一般为10~15m。为了减小岩基对管身的收缩约束作用,可采取在管身与岩基之间设置油毛毡垫层等措施。这时,管身采用分段间隔浇筑,缝的间距可以增大到30m。预制钢筋混凝土管及预应力钢筋混凝土管,管节长度可达5~8m。伸缩缝的形式主要有平接、套接、企口接以及预制管的承插式接头等。缝的宽度一般为1~2cm,缝中堵塞沥青麻绒、沥青麻绳、柏油杉板或胶泥等。现浇管一般采用平接或套接,缝间止水多采用金属止水片。此外,止水的形式还有塑料止水、环氧基液贴橡皮止水等。

(4)泄水冲沙孔、进人孔

为了泄空管内积水、清除管内淤积泥沙以及便于检查维护,一般要在管身设置泄水冲沙孔,其底部标高应与河道枯水位齐平。对于桥式倒虹吸管道,泄水冲沙孔可设在管道的最低处。对于大型倒虹吸管,为了便于观察检修,应设置进人孔。通常进人孔与泄水冲沙孔结合布置,并尽可能布置在镇墩上,进人孔的孔径不应小于60cm。

(5)支承结构

倒虹吸管的支承结构,按其构造和受力特征,可分为管床、管座、支墩及镇墩等形式。

1)管床和管座

对于小型钢筋混凝土倒虹吸管,若地基条件较好,可采用弧形土基管床、三合土管床或分层夯实的矿石管床。

对于大中型的倒虹吸管,应采用砌石或混凝土刚性管座,以增加管身的抗滑稳定性,并改善地基的受力条件。在岩石地基上修建倒虹吸时,可以在岩石中直接开槽,将管身直接浇筑在岩基上,也可在槽内浇混凝土垫层,然后再敷设管道。

2)支墩

在承载力较大的地基上敷设中小型倒虹吸管道时,可以不设连续式的管座,而采用设置中间支墩的形式。支墩的构造,应保证管道轴向移动的可能性,一般采用摆动或滑动的形式,管径小于100cm时,也可采用鞍形支墩。支墩的间距,可根据地基、管径大小、管节的长度等情况而定,一般采用2~8m。包角2φ一般为90°~135°,管身与支墩间铺沥青油毛毡。

3)镇墩

镇墩是为了连接和固定管道而专门设置的支承结构。设置镇墩的位置,一般在倒虹吸管的变坡处、转弯处,不同管壁厚度的连接处,管身分段处,或管坡较陡及长度较大的斜管中部。设置个数应结合地形、地质条件而定。镇墩的材料,主要为砌石、混凝土或钢筋混凝土。对于砌石镇墩,可在管道周围包一层混凝土,多用于小型倒虹吸管。在岩基上的镇墩,为了提高管身的稳定性,也可以加设锚杆与岩基相连接。

刚性连接是把管端与镇墩混凝土浇筑在一起,砌石镇墩是将管端砌筑在镇墩内。这种形式的特点是结构简单、施工方便,但适应不均匀沉降的能力较差。一般用于斜管坡度较陡、地基承载能力较大的土基或岩基。柔性连接是用伸缩缝将管身与镇墩分开,缝中设有止水,以防止漏水。这种连接的特点是适应不均匀沉陷的能力较好,但是施工比较复杂。通常用在斜坡较缓的土基上。在斜坡段上设置的中间镇墩与管道的连接形式,上部一般为刚性连接,下部多为柔性连接。

3.出口段

出口段应注意水流与下游渠道的平顺连接。主要包括:出水口、闸门、消力池和渐变段等。

 

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