移动式叠梁支墩渡槽的运用

周柏研，张立志，王珈琪

（桓仁满族自治县水务局，辽宁桓仁 117200）

1 概况

吉林省通化至辽宁省灌水段铁路工程开工建设，把铁路桩号DK86+625.00～DK89+180.00之间地段系桓仁县平原城村原有灌溉渠道全部征占，渠道控制面积234hm2，稻田尚需灌溉。为解决这个问题，需另开辟一条渠道保证平原城灌区的灌溉用水。该地段有1200m草炭土湿地需要架设渡槽。渡槽平均高程高于原地面1.0m左右，平均比降为0.2%。经现场勘察，该地段草炭土平均深度为3.0m，以下是粘性土0.5m，再以下为砾石及岩石层。情况表明该地段湿地上的承载力过50kg即可陷进去。针对这种情形我们提出两个方案：一是按照常规设计方案把需要建造支墩的草炭土全部换掉，然后浇筑钢筋混凝土支墩，上面架设渡槽；二是超其常规采取创新方法，基础夯木桩，木桩上面铺设一块钢筋混凝土板作底座，底座上面铺设钢筋混凝土叠梁作支墩，支墩上面架设渡槽。为了安全起见草炭土湿地上能否支撑渡槽的压力则需作现场实验。但无论采用哪一个方案有4个问题尚需明确：一是保证工期需要，即4月15日—5月15日，30d时间完成，5月16日正式通水；二是渡槽保持稳定，不漏水，顺利通水；三是槽身为轻型结构，减少基础压力；四是施工简便，减少工程造价。经过多方面探讨、研究、经济比较后决定采取叠梁式支墩渡槽较为稳妥。

2 叠梁式支墩渡槽设计

2.1 桩基设计

桩基选定圆木材料合成，每一底座由4根圆木顶立，材质选定柞木、槐木、红松等硬质圆木，按等跨连续梁计算支座反力。经计算选定圆木平均直径为11cm，长度为350cm。鉴于人工操作，圆木最下端削尖后用铁套带尖套上，四周用铁钉固定。每夯进1段即续上1段，夯不动为止。

2.2 底座设计

底座为预制钢筋混凝土板制作。混凝土板厚度为10cm。根据板厚h≤10cm受力钢筋的混凝土净保护层厚度不小于1.0cm的规范要求，故选定净保护层为1.5cm。根据板厚h≤15cm受力筋间距不应大于20cm的规范要求，故选定φ10钢筋编制15cm×15cm网格配置。板的平面尺寸大于渡槽底部叠梁宽度。该底座钢筋混凝土板的尺寸设计为100cm×100cm×10cm（长×宽×厚）。

2.3 叠梁设计

叠梁式钢板渡槽的稳定性是该工程能否正常运行的重要因素，经过对叠梁的受力分析，只有第一层叠梁属于受弯构件，其余4层全部承受集中压力不承受弯矩，故把第一层叠梁承受的最大弯矩和最下层叠梁的压力作为叠梁配置钢筋的依据。为预制叠梁的施工方便，以下4层叠梁均采用同一配筋形式，使之满足第一层受弯构件又满足最下层受压构件的强度要求。

叠梁长度L＞B渡槽宽度（70cm），即每根叠梁的尺寸为100cm×10cm×20cm（长×宽×高）。每根叠梁上端两头做成凹槽，叠梁一根压一根放在凹槽里即成整体。另外还要准备1.0cm和5.0cm厚度的混凝土板作垫板，以此找平叠梁高度。垫板长度根据现场情况确定。

2.4 槽身设计

为减少渡槽对基础的压力、按期交付使用、施工便捷、少征占土地、节省资金等因素故选定标号为A3普通热轧碳素钢，强度极限为44～47kg/cm2，厚度为4mm的钢板制作。槽身设计为矩形，每节尺寸为600cm×70cm×65cm（长×宽×高）。每节槽身重380kg，人工抬到叠梁上后焊接。整个槽身需要做防腐处理。

3 渡槽流量对比设计

流量设计按其灌溉面积及水流与断面关系曲线确定，灌溉面积为234hm2计算流量为0.62m3/s。经过矩形钢筋混凝土渡槽和钢板渡槽过水能力对比计算，在水深h=0.6m、槽内宽b=0.7m、过水断面积A=0.42m2、湿周X=1.9m、水力半径R=0.22m、比降i=0.2%数字相同的情况下，粗糙系数和流速系数不同：钢筋混凝土粗糙系数n=0.014，流速系数c＝5.55m/s；钢板粗糙系数n＝0.011，流速系数c＝69.63m/s。所得流量Q不同：钢筋混凝土渡槽流量Q＝0.49m3/s；钢板渡槽流量Q＝0.62m3/s。对比说明在过流能力上矩形钢板渡槽优于钢筋混凝土渡槽，故选择钢板渡槽。

4 施工方法

首先把支墩底座清理一下，再把木桩小头削成尖，用铁套包住夯进草炭土里一节以后，再用铁箍连接第二节、第三节，夯完后圆木上面用铁线等距捆绑。底座铺好后，再把凝固好的叠梁按“井”字形一节一节安放在凹槽里。必须留活动余地，若叠梁落上较松，可用其它物品塞紧固牢。按照设计比降从首端摆到末端，每3m长布设1个叠梁墩。待测量无误后，把首先焊接好的槽底已喷漆的钢板渡槽抬到支墩上面。每节钢板渡槽长度应以人工能抬动为宜，该工程限于6m。一节一节对好后，再用电焊机焊接。渡槽上面每隔1m焊一道拉筋，拉筋用φ8钢筋焊接。然后再把槽身里外喷漆。

5 应用

平原城村从5月10日—6月1日滴雨未下，需要应急抗旱。抗旱面积为浑江边上102hm2稻田，根据当地情况不能超过6月10日通水插秧，把叠梁式支墩渡槽的方法应用于紧急抗旱之中。在桓仁县浑江岸边挖水泵坑，搭上支架，把水泵竖立起来，把输水管架起放在进水箱里，进水箱由钢板焊接成200cm×200cm×150cm的结构形式。由叠梁支撑3.0m高，然后连接钢板渡槽，渡槽按0.2%的比降顺延1005m进入稻田。因为叠梁体积小，占地少，在江边找一快较近的地方即可施工。叠梁预制好后养护7d即可搬运。因为渡槽基础是砂砾石层，所以不用夯桩，不用铺设底座，把基础清理一下，然后安装叠梁。槽身每600cm为一节，每节一头四周焊接卡牙，卡牙探出1.0cm。渡槽安装时一头放在卡牙里，四周涂上止水胶。因为该渡槽是移动式，所以应急抗旱用完后人工拆卸,所需费用只是运输费、人工费、止水胶等。1005m的移动式渡槽在抗旱中共用资金1.9万元（叠梁和渡槽材料除外）。

6 投资比较

用钢筋混凝土、叠梁式支墩渡槽两个方案进行对比，按每延米计算，结果见表1。

表1 两个方案投资比较表 元

从表1中看出：每延米叠梁式支墩渡槽比钢筋混凝土支墩渡槽节省资金235.63元。另外，在草炭土湿地上要挖到地下3.5m深才能见到砂砾岩层基础，施工机械难以进入，对于工期的要求，造价限低的要求等等，都是很难的。所以采取叠梁式支墩渡槽方案是比较合理的。

7 结语

移动式叠梁支墩渡槽在桓仁县平原城灌区中运行期间，水流形式稳定，基础无沉降现象，不受冻胀力的威胁，在最短工期内取得了较大效果。所以根据工期比较、经济比较及过水能力比较，移动式叠梁支墩渡槽在草炭土湿地上切实具有可行性和可操作性。在以后的运用中可把叠梁设计成轻型结构更为便利,在时间允许的情况下把槽身设计成钢筋混凝土结构更为耐久。也可以把叠梁支墩设计成矩形形式，梁长视其渡槽底宽而定，梁宽视其承载力而定，根据实际情况，适实掌握，灵活运用。另外施工条件不受季节和场地的约束，多年后可以随时移动。该形式在应急抗旱预案中，也是一种切实可行的方法。