倒虹吸管的构造

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第414页（3153字）

(一)进口段

进口段包括进水口、闸门、沉砂池、渐变段等。其结构形式应保证通过不同流量时管道进口均处于淹没状态，以防水流在进口段发生跌落，使管身振动。进口边界应力求光滑，使水流平畅，减少水头损失。

1．进水口 倒虹吸管进水口，通常做成喇叭口形，以减少水头损失。进水口与胸墙联接的形式，主要有三种，见图2－7－24。

图2－7－24 倒虹吸进水口整体布置图(单位：cm)

由于盐田倒虹吸管大部分是中、小型的，为了便于施工，一般将管道直接插入胸墙内，如图2－7－24c所示。

2．闸门 在单管倒虹吸管之前，一般不设置闸门或仅留闸槽，以便事故检修时使用；对于双管或多管的倒虹吸管．则应在进出口分别设置闸门，以便在个别管道检修时不致停水，对于有控制水流要求的倒虹吸管，不论是单管或双管，都应加设闸门，常用的是平板闸门或迭梁式闸门。

3．沉砂池 为了使渠道水流中携带的粗粒泥砂及杂物等在进水口前沉积下来，避免流入倒虹吸管内，一般在闸门与拦污栅前常设置沉砂池，如图2－7－25所示。

图2－7－25 沉砂池及冲沙闸布置图

4．渐变段 倒虹吸管进口前一般均设置渐变段，与渠道平顺连接，以减少水头损失。渐变段的长度，一般可取为渠道设计水深的3～5倍。

(二)出口段

出口段包括出水口、闸门、消力池、渐变段等。出口段的结构形式，应保证倒虹吸管出口在小流量时，也呈淹没状态；必要时应采取消能措施，避免下游渠道被冲刷。

1．出水口 出水口的形式及其适用条件与进水口基本相同。由于其外形对水头损失没有影响，为便于施工，通常将管道直接伸入出口胸墙即可，如图2－7－26。

图2－7－26 出口布置图

2．出口闸门 为便于管理运用，可在双管或多管倒虹吸的出口设置闸门。若管道太长，进、出口水位差过大，为了保持在不同流量时进口始终处于淹没状态，也可设置出口闸门，以调节进口水位。

3．消力池 倒虹吸管出口，根据需要可设置消力池，或采用渐变段。中、小型倒虹吸管，可将渠底挖深作为消力池，与渠道直接联接，构造简单，可省去渐变段，见图2－7－26a。对于管径、流量较大的倒虹吸管，通常将消力池做成渐变段，与下游渠道联接，以节省工程量，见图2－7－26b。当流速过大时，则可设矩形消力池，池后以渐变段与下游渠道联接，见图2－7－26c。

4．渐变段 消力池出口与下游渠道应以渐变段平顺联接。渐变段长度一般可取为渠道设计水深的4～6倍。渐变段下游渠道还应砌护3～5m，以减缓对下游渠道的冲刷。

(三)管身

1．断面形式 有矩形和圆形两种。矩形管可用钢筋混凝土或砖石做成，适用于低水头及地基承载力较差的中、小型工程。圆形管具有水流条件和受力条件较好、造价低等优点，多用钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土做成，有预制及现浇两种。圆管使用广泛，除适用于水头较高及荷载较大的路基外，由于抵抗外部荷载性能好，便于预制，即使高差不大，也多采用。

2．管段长度及管道接头止水型式 为了防止管道因地基不均匀发生沉陷，或因温度变化而产生过大的纵向应力，使管身发生横向裂缝，应分段设置永久性伸缩沉陷缝，缝内设置止水。

现浇钢筋混凝土倒虹吸管伸缩沉陷缝的间距，在土基上一般为15～20m。伸缩沉陷缝的型式主要有平接、套接和企口接三种(图2－7－27)。通常现场浇筑的多采用平接或套接，缝间止水用紫铜片或镀锌铝片。近年来，采用塑料止水带或环氧砂浆粘橡皮止水，代替铜、铝片，效果均较好，且施工简便(图2－7－28)。

图2－7－27 钢筋混凝土倒虹吸管伸缩沉陷缝型式

1－80号水泥砂浆封口 2－沥青麻绒 3－金属止水片 4－管壁 5－沥青麻绳 6－管套 7－石棉水泥 8－柏油杉板 9－柏油石棉线 10－外层油毛毡、内层柏油麻袋 11－伸缩缝

图2－7－28 塑料止水带及环氧砂浆粘橡皮止水结构图

1－沥青麻绒 2－管壁； 3－3cm长不胶结段 4－0．4cm厚环氧砂浆 5－0．6cm厚橡皮 6－一层钢丝网 7－2cm厚环氧砂浆 8－玻璃砂布一层 9－0．6cm厚橡皮封口

预制管在低水头时采用企口接，高水头时采用套接。伸缩缝宽1～2cm，缝中填沥青麻绒、沥青麻绳或柏油杉板等，套管与管外壁间也填沥青麻绒或遇水膨胀的石棉水泥，并用水泥砂浆封口。

(四)管道的支承结构

1．管床和管座 一般小型钢筋混凝土管或预应力钢筋混凝土管，如地基土质较好，可采用弧形土基管床、三合土管床或分层夯实的碎石管床。对大中型倒虹吸管应采用砌石或混凝土刚性管座。其包角采用2α=90°～180°。2α值越大，管壁应力越均匀(基础应力也均匀)。座垫厚度t₁可采用管壁厚的1．5～2倍，但不宜小于30cm。座垫肩宽t₂可采用管壁厚的1～1．5倍。管道与管座之间应涂抹沥青或铺设沥青油毡，如图2－7－29。

图2－7－29 管床管座构造图

a－弧形土基 b－碎石垫层 c－刚性座垫

2．支墩 在承载力大于10×10⁴Pa的土基上修建小型倒虹吸管时，可采用中间支墩代替管座，支墩的间距与基础好坏、管径大小有关，通常采用2～8m。

3．镇墩 在倒虹吸管轴线方向变化处应设置镇墩，以承受弯道处的外力，稳定管身。镇墩的材料主要为混凝土或钢筋混凝土；砌石镇墩仅用在水头不大、管径较小的倒虹吸管。软基上的镇墩，埋置深度应使基底伸入冰冻层以下0．3～0．5m。

镇墩与管道的连接型式有刚性连接与柔性连接两种。刚性连接是将管端与镇墩浇筑成整体，施工简便，但对不均匀沉陷的适应性能较差。柔性连接是将管身与镇墩用伸缩缝分开，以适应不均匀沉陷，但施工较复杂。

镇墩的尺寸应根据计算确定，初步可按构造要求参考图2－7－30中所示经验数据拟定。混凝土镇墩为了抵抗水压力及温度应力，应加分布钢筋。

图2－7－30 镇墩与管道连接型式