浅析输水倒虹吸工程的施工方法

王俊元

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃兰州730030）

1 倒虹吸的概念及工作原理

倒虹吸是一种输水管形式，是在管线与道路、河流发生交叉或在渠道穿越山谷与河沟时常采用的一种相交水工建筑物。当管线与道路、河沟接近相交，处于水平面十字或斜角交叉时，需要修一座建筑物，使水从道路或者河沟上方、下方穿过，此建筑物就是倒虹吸。倒虹吸一般有箱形和圆形两种形式。与虹吸管一样，它在立面上呈弓形，不同的是，其弓弯向下。虽然倒虹吸管和虹吸管的输水原理相同，即都借助于上下游的水位差，但倒虹吸在开始工作时不需人为制造管中的真空，因而更为普及。

2 倒虹吸管道的构造和作用

倒虹吸管有竖井式、斜管式、曲线式和桥式等，主要由管身和进、出口段3 部分组成。

倒虹吸管分为3 个部分。进口段：包括渐变大小段、拦污格栅、开关闸门等。当水流中含沙量比较大时还要加设沉淀泥沙池。管身：横截断面一般为圆形，也可用矩形，可埋设在地底下，也可敷设于地面。当倒虹吸管道横跨山谷和河沟时，需在深沟地方建设钢桁架或托管桥，在建筑物上方铺设倒虹吸管道过河沟或山沟。倒虹吸管道在钢桁架或托管桥两端山坡转弯的地方设一镇墩加强倒虹吸管道的稳定性，并于其最低端开设放空冲沙孔。进出口两岸管道仍沿地面铺设。这种类型的倒虹吸管又称作为桥式倒虹吸管。出口段：设消力池，并与下游平顺连接。倒虹吸的作用就是在管线或者渠道遇到山沟或河沟时，减少经济投资和降低施工难度。

3 倒虹吸工序的施工技术

3.1 土方开挖施工方法

3.1.1 测量放样 开挖前按照设计要求进行原始地形的测量放样，明确施工范围、开挖轮廓线、建筑物的建基面高程、桩号等。在开挖过程中根据地质条件随时测量开挖边坡的坡比和平整度，以便出现偏差时及时调整。

3.1.2 开挖作业 开挖建筑物基础是从上到下分层分段依次进行，根据地质条件合理的安排开挖段长度、开挖方式。开挖需采取纵向分段、分层进行；横向根据具体情况采用全断面开挖，或分台阶开挖。开挖同时要经常检查中轴线和高程，以保证开挖边坡符合设计和规范要求。

机械开挖的同时辅以人工配合，特别是建基面以上30 cm 的土层以人工开挖为主，以减少超挖，保持基坑地土体的原状结构。开挖至基础建基面高程后，对基础进行检查，根据地质条件对地基承载力进行检测试验，经检验达到承载力容许值后，立即进行铺设夯实砂砾垫层或者三七灰土，浇筑混凝土基础，减少基地暴露时间。

3.2 钢筋混凝土工程的施工方法

3.2.1 钢筋的加工与安装 根据施工图纸中的钢筋列表和钢筋断面配筋图进行加工、制作建筑物所需的钢筋，钢筋的加工及制作质量必须符合建筑物的设计要求和规范。钢筋在加工弯头时要采用符合设计要求及规范的机械设备来弯钩，钢筋的接头要用在本工程内设计图纸要求的工艺以及规范的规定下进行连接，焊接时接头处不能有横向裂纹，无明显烧伤，轴线在同一条直线上。

钢筋安装前，应先在混凝土垫层上测量布置钢筋的位置，并做好标记，按标记位置摆放钢筋，依次绑扎下层钢筋网、上层钢筋网、端头钢筋以及墙体立筋，上下钢筋网片通过架立筋支撑、连接。

钢筋绑扎时，要求做到绑扎牢固，横平竖直，间距均匀。双向受力的钢筋，必须将钢筋交叉点全部绑扎，如采用一面顺扣应交叉变换方向，或采用八字扣的方式进行绑扎，保证钢筋不产生位移。

为了保证混凝土保护层的厚度，在钢筋与模板之间设置强度不低于结构设计强度的混凝土垫块，绑扎固定在钢筋上，保证钢筋与模板之间的保护层厚度。

3.2.2 模板安装 模板要以钢模型板为主，钢模型板及其支撑的脚手架杆应具有足够的承载能力、刚性度和稳定能力，能够满足该建筑物的承受浇筑混凝土的重量、侧压力及施工时的荷载能力；要保证工程结构和构件的各部分形状尺寸符合要求，安装位置正确；模板的拼（接）缝应严密，不得漏浆。模板内侧应涂刷脱模剂，以保证混凝土外观不受损坏。

3.2.3 混凝土浇筑 混凝土浇筑前对支撑架、钢模板、钢筋、预埋螺栓件以及管轴高程到该浇筑面的高程进行核查，倒虹吸轴线符合该工程设计要求并办理开仓浇筑手续后方可浇筑。建筑前仓面内的杂物垃圾、施工积水和钢筋上的油污、污垢必须清理干净，浇筑混凝土前一定要检查混凝土的均匀性和坍落度。

3.2.4 混凝土入仓布料需要控制的技术问题 第一，浇筑部位处于斜坡时，入仓布料要先从最低处浇筑，顺坡流动混凝土或者用振捣顺坡滑动混凝土，容易造成骨料分离。第二，浇筑倒角部位混凝土，首先浇筑底部大面混凝土，再浇筑倒角的混凝土。进入倒角后每次入仓布料不宜过厚，以15 cm 厚度比较适宜，在振捣时宜将混凝土中的气泡排除。第三，倒虹吸混凝土要分层浇筑，每层混凝土的浇筑厚度宜为40 cm，浇筑面要大致平整，每层布料不宜过厚，以免每层浇筑方量过大，占用时间长，造成上一层浇筑时，混凝土面已经初凝或终凝，形成施工冷缝。第四，浇筑到水平止水带位置的时候，混凝土的布料方式与振捣结果，直接影响倒虹吸混凝土的止水效果，需要特殊控制，应慢布料，勤振捣。首先将止水带下部混凝土浇筑密实，再往上浇筑混凝土。

3.2.5 混凝土密实度的控制 第一，振捣棒各插点间距要均匀，振捣棒各插点间距控制在30 cm 以内，振捣棒上提时必须慢拔。平面插入点应以梅花点的形式插入，插到下层混凝土10 cm 左右，使上下层结合紧密。第二，振捣棒在混凝土内振捣时间，每插点控制在30 s 左右，使混凝土不再有明显的下沉现象，不再出现气泡翻出。第三，振捣底板倒角时，应将振捣棒斜向插入混凝土振捣。止水带附近根据止水带位置，使振捣棒直插、斜插止水带底部或止水带中间，但不得碰撞止水带。第四，振捣棒避免碰到钢筋、模板等，更不得采取振捣棒振动钢筋的方法来促使混凝土密实。

3.2.6 混凝土的养护 混凝土浇筑完成后，应及时覆盖土工布或包裹薄膜，面层凝固后，应立即洒水养护，使混凝土表面经常保持湿润状态。当气温降到0 ℃以下，龄期少于7 d 的混凝土应覆盖合格的材料做临时保护，混凝土在浇筑完成后达到养护条件时开始养护，在天气炎热或者干燥的气候条件下要根据现场实际情况进行养护。

4 倒虹吸周围填筑施工方法

4.1 填料的含水率调整

在现场要经常检测填料的含水率，使其控制在最佳含水率附近。一旦含水率超过规范要求，就需要翻晒降低含水率。当土料的含水率低于要求的含水率时，应晒水闷料。使填料的含水率达到最佳含水率。

4.2 摊铺平整

填料应分层分段进行，摊铺前应使用仪器放样出摊铺所需要的控制边线和控制高程，控制边线考虑每侧超填30 cm 左右，摊铺厚度根据设计要求试验确定。

4.3 碾压

采用自动行走振动平碾，对于大型平碾无法施工的边角部位，采用小型手扶冲击夯或平板振动夯进行夯实。对于基础底部仓面较宽的施工部位，采用进退错开搭接的方法进行碾压；对于顶部宽度较小的部位，采用冲击夯搭接法进行碾压，振动碾平行于渠道方向行走，碾压遍数、碾压速度根据现场试验数据确定，施工时应分段分层碾压，相邻作业面的搭接宽度不少于50 cm，振动碾的行车速度一般为2 km/h。

4.4 结合面的处理

在结合的坡面上，将表面松软的土层清除至以压实合格的土层为止，坡面必须经过刨毛处理，并将含水率控制在规定的范围内，然后继续铺填压实。结合面的处理采用人工辅助推土机进行。

分段间有高差的连接，以台阶的方式进行连接。坡地缓于1∶5 时，随填筑面上升进行削坡，削坡合格后，控制好结合面土料的含水率，边刨毛、边铺土、边压实。

5 结束语

倒虹吸工程施工的规范性、科学性，能够保障倒虹吸工程安全有效的运行。因此，应重视倒虹吸工程施工的研究，以提升倒虹吸工程的应用价值。