如何设计完善的倒虹吸施工方案

伍贵清

(中铁二十局二公司,陕西西安

710016)

[摘要]当水渠穿越道路等障碍时,利用连通器的原理,让水流在道路下面的封闭管道利用高差流过。这样流水和交通各行

其道,互不干扰,这种管道像倒置的虹吸管,称为“倒虹吸”,本文介绍了倒虹吸的施工方案。[关键词]

倒虹吸;施工;缺陷及处理

输送渠水通过山谷、河流、洼地、道路或其他的压力输水管道,是一种渠道交叉建筑物。其水流主要是管流,弹性波。可以理解为连通器原理。

流量大、深沟大跨度的倒虹吸工程在丘陵山区长距离输水工程中经常出现。此类工程水力学问题很复杂,不可忽视。本文针对倒虹吸工程的实际效果及其缺陷的处理方案做了较为全面的分析。

1工程概况K1+500倒虹吸管为江西温厚高速公路上一条30米长倒虹吸

管,

管径1.5米,

填土高度50cm,基础设计为20cm厚砂砾垫

层,20cm厚C20混凝土基础,

护管混凝土为80cm高,管节间

护管带为30cm宽、10cm厚钢筋混凝土,水头为6米高,洞口

口径为1.5m×1.5m,两头接当地灌溉沟。在施工完毕4个月后

做灌水试验,

出现大量漏水,局部地方有喷水现象。经过详细检

查,发现漏水原因为:基础出现不均匀沉降;在管节间、洞口与管节接缝处有较多裂缝,

或有蜂窝现象;两节管身有轻微裂缝;

护管带与管节脱层等缺陷。2裂缝原因及其影响

不均匀沉降及裂缝原因:由于施工时该处局部存在软基,

进

行50cm厚换填处理后,进行基础施工。由于施工期间正逢雨季,施工过程常被水淹。在进行排水作业时,由于水的流动,导

致砂砾层出现流失、垮塌的现象。当时未引起注意,而施工完毕

后,管节出现不均匀沉降而导致裂缝。

管节塞缝蜂窝原因:由于施工者初次进行倒虹吸的施工,对其特性不够了解,

对管节间塞缝混凝土未进行配合比调整及进行

严格的质量控制,而导致出现局部蜂窝甚至缺损的现象。

护管带与管节脱离的原因:施工时未引起高度注意,管节表面干燥,浇筑混凝土集料较大,坍落度较小,

且振捣不够密实,

有部分预埋钢筋被割掉。

3缺陷形成原因

倒虹吸最常见问题是漏水,而其形成原因主要有以下几种:

基础及地基不牢固,出现不均匀沉降而导致管节间出现裂缝;洞口与涵身接触不紧密,有漏隙导致渗水;接缝处理不当而导致渗水,此种情况较为常见;护管混凝土未完全按照规范要求施工,或管节间因外力作用出现裂缝;管节本身质量问题,有裂缝或漏

洞导致渗水;由于在回填混凝土等施工过程中,管节被外力推动

导致移位或出现裂缝。

4施工方案及处置方法

基础施工应严格按图纸施工,如部分出现地基处理,则应设置渐变段,

确保基础连续稳定,

不因不连续沉降导致出现裂缝,

否则将导致管节错位。

洞口与涵身接缝为常见漏水处,由于圆涵与洞口不是一次浇

8

2008年2月(上)

筑,

防水效果较难控制,该处缺陷处理方法主要通过混凝土接缝

区表面处置来防水。具体实施方案为将水排干后,沿接缝凿出宽约2cm深1～2cm左右凹槽,修凿整齐后用环氧树脂∶丙酮∶乙二胺=100∶40∶8(质量比),调匀后在凹槽表面进行均匀涂刷,

层厚应不少于1～1.5mm,

约2～3层,

然后再以相同配比环氧

树脂混合剂∶细砂=1∶2(质量比)比例进行填缝处理,表面初

步凝固后,

再以同样配比环氧树脂混合剂进行一次表面涂刷后即

可。经过此方法处理过的接缝经过验证,可承受6～10m高水压

力无漏水现象。

管节接缝出现裂缝漏水:对这种情况的处理过程较烦琐。因涵洞内比较湿润,环氧树脂防水剂无法粘贴,

故需在干燥季节地

下水位较低时进行施工;或准备酒精喷灯,进行表面烘干,但因场地狭窄,

施工较为困难。具体处理步骤为:将管节间塞缝混凝

土凿除约5～8cm厚,使表面平整。用吹风机将石屑、粉末等吹干净后,在干燥表面涂刷1～2层环氧树脂混合剂,

再以M30水

泥细砂浆进行填缝处理,待砂浆表面干燥后,再涂刷两层约1～

1.5mm厚混合剂晾干即可。如有地下水无法排干,则可在最低点

预留一个小洞进行排水,先对其他部分进行处理,待环氧砂浆硬

化后以木楔楔入小洞进行封水,

然后以快凝水泥砂浆进行固结。

快凝水泥砂浆配合比为:水泥∶促凝剂=1∶0.5～0.6。该快凝水泥凝固时间为1～2分钟,

在水中亦可凝固,快凝剂可采用快燥

精等。后续处理方法与前同。

护管混凝土质量缺陷:因倒虹吸护管混凝土需在接缝外以钢筋混凝浇筑一条护管带,该护管带的作用为承受水头对管节的作用力,也可防止外力作用使管节错位,

故施工时一定要认真对

待:注意预埋锚固钢筋,控制好混凝土质量;同时浇筑时须将管节外表面湿润,护管混凝土采用细石子混凝土,用人工插捣密实

防止渗水。

管节自身裂缝:如由于蜂窝现象等混凝土不密实原因导致漏水,可将内侧病害表面凿出一部分后,

以M30水泥细砂浆进行

修补,待干燥后,以环氧树脂混合剂进行两层表面涂刷即可;如为

带状裂缝,则直接将以丙酮稀释后的环氧树脂混合剂注射进裂缝

内,

使裂缝充盈,

然后对表面涂刷一层环氧树脂混合剂即可。

管节移位:多产生裂缝而导致漏水,故对其处理方法一般是

待管节稳定,

不再发生位移时,

对其裂缝进行处理。

参考文献

[1]

石泉,张立德,李红伟.大型倒虹吸工程设计与施工[M].北京:水利水

电出版社,2007.[2]

李惠英,田文铎,

阎海新.倒虹吸管———取水输水建筑物丛书[M].北

京:水利水电出版社,2006.[3]

刘培文.公路小桥涵设计示例[M].北京:人民交通出版社,2005.