第 八 章 渠系建筑物
第一节 渠道与渠首工程
一、渠道
灌溉渠道一般可分为干、支、斗、农四级固定渠道。干、支渠主要起输水作用，称为输水渠道；斗农渠主要起配水作用，称为配水渠道。
（一）渠道的布置
●地形条件：在平原地区，渠道路线最好是直线。在山坡地区，渠线应尽量沿等高线方向布置，以免过大的挖填方量。
●地质条件：渠道线路应尽量避开渗漏严重、流沙、泥泽、滑坡以及开挖困难的岩层地带。
●施工条件：施工时的交通运输、水和动力供应、机械施工场地、取土和弃土的位置等条件。
●管理要求：渠道布置要和行政区划与土地利用规划相结合，以便于管理和维护。
（二） 渠道的纵横断面设计
1．渠道横断面
●渠道横断面尺寸，应根据水力计算确定。
●渠道横断面的形状，常用梯形，它便于施工，并能保持渠道边坡的稳定，
2．渠道的纵断面
●根据灌溉水位要求确定渠道的空间位置。
二、无坝渠首枢纽
（一）位于弯道凹岸的取水枢纽
●适用条件：河岸稳定、引水量小于河道流量的25%~35%。
●枢纽组成：拦沙坎、进水闸、引水渠、沉沙池等。结合图8—3讲述。
●布置要点：取水口的位置设在弯道顶点以下水深最深的地方；引水角一般采用30°～50°。
（二）、导流堤式取水枢纽
●适用条件：在不稳定的河道上或坡降较陡的山区河流，引取流量较大时使用。
●枢纽组成：导流堤、泄水冲沙闸、进水闸。结合图8—4讲述。
（三）、引水渠式取水枢纽
●适用条件：为防止河岸冲刷变形影响时采用。
●枢纽组成：引水渠、拦沙坎、冲沙闸、进水闸。结合图8—5讲述。
（四）、多首制取水枢纽
●多首制取水枢纽适用于不稳定的多泥沙河流上，尤其是山麓性河流。结合图8—6讲述
三、有坝渠首枢纽
（一）沉沙槽式取水枢纽
●枢纽组成：雍水建筑物、导流墙、冲沙闸、沉沙槽及进水闸等。结合图8—7讲述。
●布置要点：溢流坝坝顶高程以满足引水要求为准，坝顶长度取决于泄洪时上游水位的限制；引水角一般约为45°角，进水闸底板应高出沉沙槽底板1.0～1.5m；冲沙闸必须有一定的过水能力以增加冲沙效果和控制流向；沉沙槽的布置不仅要考虑沉沙所需要的容积，而且还要考虑冲沙防沙的效果。
（二）冲沙廓道式取水枢纽
●适用条件：来水量比较丰富、用水保证率高的情况。
●枢纽组成：拦河闸（坝）、冲沙闸、进水闸及冲沙廓道。结合图8—8讲述。
●布置要点：按照进水闸的布置位置分为侧面引水式和正面引水式两种布置形式；廓道的断面形状最好为矩形，底部和侧墙都应用耐磨材料衬砌。
（三）人工弯道式取水枢纽
●适用条件：在我国新疆地区被广泛采用。
●枢纽组成：人工引水弯道、进水闸、冲沙闸、泄洪闸、下游排沙道
以图8—9为实例讲述。
（四）底栏栅式取水枢纽
●适用条件：坡陡流急和河床为卵石、砾石且推移质细颗粒不太多的山溪性河道。
●枢纽组成：底栏栅坝、泄洪排沙闸、溢流坝、拦沙坎、导流堤
以图8—10为实例讲述。
第二节 渡槽（一）
一、渡槽的作用与组成
●作用：渡槽是输送水流跨越渠道、河流、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物。当挖方渠道与冲沟相交时，为避免山洪及泥沙入渠，还可在渠道上面修建排洪渡槽，用来排泄冲沟来水及泥沙。
●组成：渡槽由槽身、支承结构、基础及进出口建筑物等部分组成。槽身置于支承结构上，槽身重及槽中水重通过支承结构传给基础，再传至地基。
渡槽一般适用于渠道跨越深宽河谷且洪水流量较大、渠道跨越广阔滩地或洼地等情况。它比倒虹吸管水头损失小，便利通航，管理运用方便，是交叉建筑物中采用最多的一种型式。
二、渡槽的类型
渡槽根据其支承结构的情况，分为梁式渡槽和拱式渡槽两大类。
(一)梁式渡槽
梁式渡槽槽身置于槽墩或排架上，其纵向受力和梁相同，故称梁式渡槽。槽身在纵向均匀荷载作用下，一部分受压，一部分受拉，故常采用钢筋混凝土结构。为了节约钢筋和水泥用量，还可采用预应力钢筋混凝土及钢丝网水泥结构，跨度较小的槽身也可用混凝土建造。
●简支梁式：优点是结构简单，施工吊装方便，接缝处止水构造简单。缺点是跨中弯矩较大，底板受拉，对抗裂防渗不利。常用跨度是8～15m，其经济跨度大约为墩架高度的0.8～1.2倍。
●双悬臂梁式：根据其悬臂长度的不同，又可分为等跨双悬臂式和等弯矩双悬臂式。等跨双悬臂式，在纵向受力时，其跨中弯矩为零,底板承受压力，有利于抗渗。等弯矩双悬臂式，跨中弯矩与支座弯矩相等，结构受力合理，但需上下配置受力筋及构造筋，总配筋量常大于等跨双悬臂式，不一定经济，且由于跨度不等，对墩架工作不利，故应用不多。双悬臂梁式渡槽因跨中弯矩较简支梁小，每节槽身长度可为25～40m，但其重量大，整体预制吊装困难，当悬臂顶端变形或地基产生不均匀沉陷时，接缝处止水容易被拉裂。
●单悬臂式：一般用在靠近两岸的槽身或双悬臂梁式相简支梁式过渡时采用。
(二)拱式渡槽
1、特点
拱式渡槽的主要承重结构是拱圈。槽身通过拱上结构将荷载传给拱圈，它的两端支承在槽墩或槽台上。拱圈的受力特点是承受以压力为主的内力，故可应用石料或混凝土建造，并可用于较大的跨度。但拱圈对支座的变形要求严格。对于跨度较大的拱式渡槽应建筑在比较坚固的岩石地基上。
2、类型
●石拱渡槽：主拱圈为一实体的矩形截面的板拱，一般用粗料石砌筑。其优点是就地取材，节省钢筋，结构简单，便于施工，缺点是自重大，对地基要求高，施工时需较多木料搭设拱架。
●肋拱渡槽：主拱圈是2～4根拱肋组成，拱肋间用横系梁连结以加强拱肋整体性，保证拱肋的横向稳定。肋拱渡槽一般采用钢筋混凝土结构，对于大中跨径的肋拱结构可分段预制吊装拼接，无需支架施工。这种型式的渡槽外形轻巧美观，自重较轻，工程量小，但钢筋用量较多。
●双曲拱渡槽：主要拱圈由拱肋、拱波、拱板和横系梁（横隔板）等组成（如图8—15）。因主拱圈沿纵向和横向都呈拱形，故称为双曲拱。双曲拱能双充分发挥材料的抗压性能，造型美观，此外，主拱圈可分块预制，吊装施工，既节省搭设拱架所需的木料，又不需要较多的钢筋，适用于修建大跨径渡槽。
三、渡槽的总体布置
（一）渡槽总体布置的基本要求
流量、水位满足灌区需要；槽身长度短，基础、岸坡稳定，结构选型合理；进出口顺直通畅，避免填方接头；少占农田，交通方便，就地取材等。
总体布置的步骤，一般是先根据规划阶段初选槽址和设计任务，在一定范围内进行调查和勘探工作，取得较为全面的地形、地质、水文气象、建筑材料、交通要求、施工条件、运用管理要求等基本资料，然后在全面分析基本资料的基础上，按照总体布置的基本要求，提出几个布置方案，经过技术经济比较，选择最优方案。
（二）槽址选择
●应结合渠道线路布置，尽量利用有利的地形、地质条件，以便缩短槽身长度，减少基础程量，降低墩架高度。
●槽轴线力求短直，进出口要避免急转弯并力求布置在挖方渠道上。
●跨越河流的渡槽，槽轴线应与河道水流方向正交，槽址应位于河床及岸坡稳定、水流顺直的地段，避免选在河流转弯处。
●少占耕地，少拆迁民房，并尽可能有较宽敞的施工场地，争取靠近建筑材料产地，以便就地取材。
●交通方便，水电供应条件较好，有利于管理维修。
（三）渡槽选型
●地形、地质条件：地形平坦、槽高不大时，一般采用梁式渡槽，施工与吊装均比较方便；对于窄深的山谷地形，当两岸地质件较好，有足够的强度与稳定性时，宜建大跨度拱式渡槽，避免很高的中间墩架；地形、地质条件比较复杂时，应作具体分析。
●建筑材料：建筑材料方面，应贯彻就地取材和因材设计的原则，结合地形地质及施工等其它条件，采用经济合理的结构型式。
●施工条件：应尽可能采用预制构件进行装配的结构型式，以加快施工速度，节省劳力。同一渠系有几个渡槽时，应尽量采用同一种结构型式。
（四）进出口段布置
●平流段：进出口前后的渠道上应有一定长度的直线段。渡槽进出口渠道的直线段与槽身连接，在平面布置上要避免急剧转弯，防止水流条件恶化，影响正常输水，造成冲刷现象，对于流量较大、坡度较陡的渡槽，尤其要注意这一问题。
●渐变段：渠道与渡槽的过水断面，在形状和尺寸上均不相同，为使水流平顺衔接，渡槽进出口均需设置渐变段。渐变段的形状以扭曲面形式水流条件较好，应用较多；八字墙式施工简单，小型渡槽使用较多。渐变段的长度Lj通常采用经验公式计算：
对于中小型渡槽，出口渐变段长度也可取L1≥4h1,h1为上游渠道水深；出口渐变段长度取为L2≥6h2,h2为出口渠道水深。
●护底与护坡：设置护底与护坡，防止冲刷。
（五）基础布置
渡槽基础的类型较多，根据埋置深度可分为浅基础及深基础，埋置深度小于5m时为深基础。应结合渡槽型式选定基础结构的型式，基础结构的布置尺寸须在槽墩或槽架布置的基础上确定。对于浅基础，基底面高程（或埋置深度）应根据地形、地质等条件选定。
●冰冻地区：基底面埋入冰冻层以下不少于0.3m,以免因冰冻而降低地基承载力。
●耕作区：耕作地内的基础，基顶面以上至少要留有0.5 ～ 0.8m的覆盖层，以利耕作。
●软弱地基上：基础埋置深度一般在1.5～2.0米左右，如果地基的允许承载力较低时，可采取增加埋深或加大基底面尺寸的办法以满足地基承载力的要求。当上层地基土的承载能力大于下层时，宜利用上层土作持力层，但基底面以下的持力层厚度应不小于1.0米。
●坡地上的基础：基底面应全部置于稳定坡线之下，并应削除不稳定的坡土和岩石以保证工程的安全。河槽中受到水流冲刷的基础，基顶面应埋入最大冲刷深度之下以免基底受到淘刷危及工程的安全。对于深基础，计算的入土深度应从稳定坡线、耕作层深、最大冲刷深度等处算起，以确保深基础的承载能力。最大冲刷深度的计算可参考有关书籍和资料。
第二节 渡槽（二）
四、渡槽的水力计算
渡槽水力计算的目的，就是确定渡槽底纵坡、横断面尺寸和进出口高程，校核水头损失是否满足渠系规划要求。
（一）槽身断面尺寸的确定
●计算公式选用：槽身过水断面尺寸，一般依据渡槽的设计流量按照水力学公式进行计算。当槽身长度L大于15～20倍的水深h时，按明渠均匀流公式计算；当L小于是15～20倍水深时，按淹没宽顶堰公式计算。
●参数的选定：槽身糙率对过水断面积及水流状态影响较大，应根据施工条件和工艺水平参照工程实测资料分析选取，初步设计时可按手册查用；槽身过水断面的宽深比不同，槽身的工程量也不同，为使工程经济，应有适宜的宽深比。从过水能力方面考虑，应取宽深比b/h=2.0，但从受力条件考虑，梁式渡槽的槽身侧墙在纵向起着梁的作用，加高侧墙，可提高槽身的纵向承载能力，故宜适当降低宽深比，工程中采用b/h=1.25～1.67；确定纵坡时应满足渠系规划要求，同时不能引起出口渠道的冲刷。一般常采用i=1/500～1/1500，槽内流速1～2m/s，对于通航的渡槽，要求流速在1.5m/s以内，底坡小于1/2000 。
●超高：为了防止因风浪或其它原因而引起侧墙顶溢水，侧墙应有一定的超高。按建筑物的等级和过水流量不同，超高Δh可选用0.2～0.6m，也可用经验公式计算：
矩形槽身 Δh=h/12+5（㎝）
U 形槽身 Δh= D /12 （㎝）
（二）水头损失计算
水流经过渡槽进口段时，随着过水断面的减小，流速 逐渐加大，水流位能一部分转化为动能，另一部分因水流收缩而产生水头损失，因此进口段将产生水面降落Z；水流进入槽身后，基本保持均匀流，沿程水头损失值Z1=iL；水流经过出口段时，随着过水断面增大，流速逐渐减小，水流动能因扩散而损失一部分，另一部分则转化为位能，而使出口水面回升Z2，从而与下游渠道相衔接。
●进口水面降落Z
或
●槽身沿程水头损失Z1为：
Z1=IL
●出口水面回升Z2
●渡槽总水头损失
ΔZ=Z+Z1-Z2
如果按上式求得的ΔZ等于或略小于允许水头损失值时，则槽底纵坡和槽身断面即为所求；如果ΔZ大于允许值较多时，则应重新拟定槽底纵坡，重新计算，直到满足要求为止。如果I值已定得很小，若再减小将会过多增加渡槽工程量时，也可不改变I值，而降低下游渠底高程使渠水位与水面回升后的水位相等；或者由下游推算到上游，而将上游底抬高。
（四）渡槽进出口底部高程确定
为保证通过设计流量时，上下游渠道保持均匀流，而不致产生大的壅水或降水，进出口底板高程应按以下方法确定
●进口抬高值 y1=h1-Z-h2
●出口降低值 y2=h3-Z3-h2
●进口槽底高程 ▽1=▽3+y1
●出口槽底高程 ▽2=▽1-Z1
●出口渠底高程 ▽4=▽2-y2
第二节 渡槽（三）
五 梁式渡槽
(一)、槽身设计
1．槽身横断面型式和尺寸确定
●断面型式：槽身横断面型式矩形和U形两种。大流量渡槽多采用矩形，中小流量可采用矩形也可采用U形。矩形槽身常是钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土结构，U形槽身还可采用钢丝网水泥或预应力钢丝网水泥结构。
●拉杆：一般中小流量无通航要求，槽顶设拉杆，其间距为1～2m以增加侧墙稳定并改善槽身横向受力条件；如有通航要求则不设拉杆，而适当加大侧墙厚度。
●宽深比：钢筋混凝土矩形及U 形槽身横断面的造型，主要取决于槽身的宽深比。由于水力条件与结构受力条件的矛盾，实际设计中一般根据结构受力条件及节省材料的原则来选择宽深比。
●槽身侧墙通常都作纵梁考虑，由于侧墙薄而高，故在设计中除考虑强度外，还应考虑侧向稳定，一般以侧墙厚度t侧墙高H 的比值t/H作为衡量指标。
2．槽身结构计算
渡槽槽身是空间结构，受力较复杂，常近似按纵横两个方向进行内力分析。
●纵向结构计算：对矩形槽身，可将侧墙视为纵向梁，梁截面为矩形或T形，按受弯构件计算纵向正应力和剪应力，并进行配筋计算和抗裂验算。
U 形槽身纵向应力计算时，需先求出截面形心轴位置及形心轴至受压区和受拉区边缘的距离y1 和 y2(图8-20)，再按下式计算：
对于较重要工程，按下式作抗裂验算：
式中 IZ——换算截面惯性矩
——换算截面形心轴至受拉边缘距离。
U形槽身的纵向配筋一船按总拉力法计算，即考虑受拉区混凝土已开裂不能承受拉力，形心轴以下全部拉力由钢筋承担。
钢筋总面积为：
●横向结构计算：一般是沿槽长方向取单位长度，按平面问题进行分析。
作用于单位长度槽身脱离体上的荷载除q外，两侧尚有Q1及Q2，两剪力差值△Q与荷载q维持平衡，即△Q=Q1-Q2= q。对于矩形槽身△Q在截面上的分布沿高度呈抛物线形，方向向上，它绝大部分分布在两侧墙截面上，工程设计中，一般不考虑底板截面上的剪力。
矩形槽身两侧墙截面上的剪力不影响侧墙的横向弯矩，可将它集中于侧墙底面按支承铰考虑。
侧墙底部最大弯矩值为：
Ma=Mb=1/6q1h2
底板跨中最大弯矩值为：
Mc=1/8q2L2-Ma
底板跨中弯矩在满槽水深时不一定是最大值，由计算得知，当h=1/2L时，其跨中正弯矩达最大值，可用此值与满槽水深计算结果比较，按最大值配置底板跨中钢筋。
如侧墙设交通桥时，应计入其重力及人群荷载，此荷载对侧墙中心将产生弯矩M0，则上式为：
Ma=1/6a1h2+M0
Mc=1/8q2L2-Ma-M0
有拉杆的矩形槽身横向结构计算时，假定设拉杆处的横向内力与不设拉杆处的横向内力相同，将拉杆“均匀化”，拉杆截面尺寸一般较小，不计其抗弯作用及轴力对变位的影响。
槽身设置拉杆后，可显著地减小侧墙和底板的弯矩。侧墙底部和底板跨中的最大弯矩值均发生在满槽水深的情况。有拉杆的矩形槽身属一次超静定结构,可按力矩分配法计算。
3．槽身构造要求
●变形缝：梁式渡槽的槽身多采用钢筋混凝土结构。为了适应槽身因温度变化引起的伸缩变形，渡槽与进出口建筑物之间及各节槽身之间必须用变形缝分开，缝宽3～5厘米。变形缝需要用既能适应变形又能防止漏水的材料封堵。特别是槽身与进出口建筑物之间的接缝止水必须严密可靠，否则不仅会造成大是漏水，还可能促使岸坡滑塌影响渡槽的安全。
●止水：渡槽槽身接缝止水所用材料和构造型式多种多样。
●支座：变形缝之间的每节槽身沿纵槽向和有两个支点。为使支点接触面的压力分布比较均匀并减小槽身磨擦时所产生的摩擦力，常在支点自设置支座钢板或油毡座垫。每个支点处的座钢板有两块。
（二）渡槽的支承结构
梁式渡槽的支承型式有槽墩式和排架式两种。
1．槽墩
槽墩一般为重力墩，有实体墩和空心墩两种形式。
●实体墩：一般用浆砌石或混凝土建造，常用高度8～15米。其构造简单,施工方便,但由于自身重力大,用料多，当墩身较高并承受较大荷载时，要求地基有较大的承载能力。
●空心墩：体型及部分尺寸基本与实体墩相同。
●槽台：渡槽与两岸连接时，常用重力式边槽墩，亦称槽台。槽台的作用是支承槽身和挡土。
2．槽架
槽架是钢筋混凝土排架结构，有单排架、双排架、A字形排架和组合式槽架等型式。
●单排架：单排架体积小，重量轻，可现浇或预制吊装，在渡槽工程中被广泛应用。单排架高度一般为10～20m。单排架是由两根肢柱和横梁所组成的多层钢架结构。
●双排架：由两个单排架及横梁组合而成，为空间框架结构。在较大的竖向及水平荷载作用下，其强度、稳定性及地基应力均较单排架容易满足要求。可适应较大的高度，通常为15～25m。陕西省的石门水库灌区沥水沟渡槽，双排架高度为26～28m。
●A字型排架：常由两片A 字单排架组成，其稳定性能好，适应高度大，但施工较复杂，造价较高。
●组合式槽架：适用于跨越河道主河槽部分，最高洪水位以下为重力式墩，其上为槽架，槽架可为单排架，也可为双排架。
●排架与基础的连接：可采用固接和铰接。
（三）渡槽的基础
基础是渡槽的下部结构，它将渡槽的全部重量传给地基。常用的渡槽基础的形式有刚性基础、整体板基础、钻孔桩和沉井基础等。
●刚性基础：常用于重力式实体墩和空心墩基础，一般用浆砌石或混凝土建造，基形状呈台阶形。因其抗弯能力小而抗压能力大，基础在墩底面的悬臂挑出长度不能太大，设计时不考虑其抗弯作用。
●整体板基础：整体板基础为钢筋混凝土梁板结构，因设计时考虑其弯曲变形而按梁计算，故又称柔性基础。其底面积大，可弹性变形，适应不均匀沉陷能力好，常用作排架基础。
●钻孔桩基础：适用于荷载大、承载能力低的地基。施工机具简单，建造速度快，造价低。桩顶设承台以便与槽墩连接，并将桩柱向上延伸而成桩柱式槽架。
●沉井基础：沉井基础的适用条件与钻孔桩基础相似，在井顶作承台（盖板）以便修筑槽墩（架）。井筒内可根据需要填砂石料或低标号混凝土。
（四）渡槽与两岸的连接
1．槽身与填方渠道连接
槽身与填方渠道连接，常采用的方式有斜坡式和挡土墙式。
●斜坡式：将连接段伸入填方渠道末端的锥形土坡内。按连接段的支承方式不同，又分为刚性连接和柔性连接。
刚性连接是将连接段支承在埋于锥形护坡内的槽墩或槽架上，支承墩建在岩基或老土上。柔性连接段是将连接段直接搁置在填方渠道上。
●挡土墙式：将槽身的一端支承在重力式挡土墙上。挡土墙应修建在岩基或老土上。对于拱渡槽，应按槽台的要求进行布置。其两侧建造一字墙或八安墙以挡土。为降低墙后地下水位，墙身应设置排水孔。挡土墙式连接常用于填方高度不大的情况。
2．槽身与挖方渠道连接
槽身与挖方渠道连接时，一般将边跨槽身支承在地梁或高度不大的实体墩上。槽身与渐变段之间常设连接段。有时为了缩短槽身长度，可将连接段向槽身方向延伸，并支承在用浆砌石建造的底座上。
第二节 渡槽（四）
六、拱式渡槽
拱式渡槽的支承结构是由墩台、主拱圈和拱上结构组成的。槽身荷载通过拱上结构传给主拱圈再由主拱圈传给墩台。与梁式渡槽相比，拱式渡槽的支承结构增加了主拱圈和拱上结构两部分，这就决定了拱式渡槽不同于梁式渡槽的型式、构造和特点。
（一）主拱圈
1．主拱圈的型式和构造
主拱圈是拱式渡槽的主要承重结构，工程中常用的型式有板拱、肋拱和双曲拱等。
●板拱：多用于石拱渡槽。板拱在横截面的整个宽度内，砌筑成整体的矩形断面，除采用砌石外，也可用混凝土现浇或预制块砌筑，小型渡槽的拱圈可用砖砌筑。
拱圈的横向宽度一般与槽身宽度相同，且不宜小于拱圈跨度的1/20，以保证拱圈有足够的横向刚度和稳定性。拱圈的拱顶厚度可以参考已建类似工程的尺寸初步拟定；拱圈净跨大于20米时，宜采用变截面拱圈。
●肋拱：为了节省材料和减轻自重，可采用肋拱式拱圈。当槽宽不大时多采用双肋。拱肋之间每隔一定距离在拱上排架下面等位置，设置刚度较大的横系梁以加强拱圈的整体性，保证拱圈的横向稳定。肋拱式拱圈一般为钢筋混凝土结构，小跨度的也可采用少筋混凝土或无筋混凝土。钢筋混凝土拱肋的混凝土强度等级不宜低于C20，无铰拱肋的纵向受力钢筋应伸入墩帽内，锚入深度应不小于拱脚厚度的1．5倍。
●双曲拱：主要是由拱肋、拱波和横向联系所组成。为了加强拱波拱肋的连接，拱肋断面多采用凸形、L形和凹形等形状还常在拱肋顶面设置齿槽，并配置锚固钢筋。拱波一般分预制和现浇两层。拱波预制块的一侧常做成具有削角的斜面，以便于砌缝填实，并使现浇层与之结合得更好。
双曲拱的横向联系，常采用横系梁和横隔板。拱肋和拱波通过横向联系连接成整体，以加强拱圈的横向整体性和稳定性。
2．主拱圈的受力特点
●承受压应力：拱式渡槽的主拱圈，在支座的约束下，通过拱的作用将铅直荷载转变为轴向压力，故拱圈内力主要是压应力。因此，主拱圈是一种主要承受压应力的结构，可用抗拉强度小而抗压强度大的圬工材料建造，并且可以用于很大的跨度。
●推力拱特点：如果支座受到破坏而不能提供与水平推力相平衡的反力时，主拱圈就从拱的作用转变为梁的作用，便有能承受原有拱荷载而迅速破坏和失稳。这是拱式渡槽的推力拱特点。
●连拱特点：对于多跨拱式渡槽，某跨的一个支座产生变位，还将引起该跨另一端的支座产生弯矩，而使相邻跨也将受到影响。特别是一跨受到破坏时，相邻跨的拱脚水平推力便完全由拱墩承担，当拱墩承受不住这一推力时，便会倾倒，相邻跨也随之被破坏。这是拱式渡槽的连拱特点。
●主拱圈的稳定性：主拱圈在铅直荷载作用下，将产生强大的轴向压力迫使拱轴变形，当铅直荷载达到一定数值,将会失去稳定而迅速破坏。拱圈的失稳，有纵向和横向两种形式。纵向失稳，是拱圈在拱轴平面内迅速变形而失稳。横向失稳是拱圈翘离拱轴平面迅速变形而失稳。
3．主拱圈结构及拱式渡槽的基本尺寸
主拱圈在跨径中央处称为拱顶，两端与墩台连接处称为拱脚，各径向截面重心的连线称为拱轴线。两拱脚截面重心距离L称为计算跨度，简称跨度。拱顶截面重心到拱脚截面中心的铅直距离f称为计算矢高，简称矢高。拱圈外边缘的距离b称为拱宽。b／l称为宽跨比，f／l称为矢跨比。跨度l、矢高f、拱宽b及拱脚高程，便是主拱圈的基本尺寸，也是拱式渡槽的基本尺寸。
●跨度l：跨度l小于15m者为小跨 度，等于15～50m者为中等跨度，大于60m者为大跨度。对于槽高不大的拱式渡槽宜选用小跨度；对于跨越深谷、槽高很大且基础施工很困难的拱式渡槽，可采用大跨度；在一般情况下，如无特殊要求，则以采用40m左右的中等跨度较为经济合理。
●宽跨比：拱宽b常与槽身的结构总宽度相等，但宽跨比b／l对主拱圈的横向稳定影响很大，b／l越小则横向稳定性越低。为了满足主拱圈的横向稳定，一般要求b／l大于1／20；对于大跨度的小流量渡槽，b／l一般较小，但也不应小于1／25。由于拱式渡槽的槽身已不是主要承重结构，槽身的深宽h/b应较梁式渡槽小些，以便加大拱圈的宽度比进而加大宽跨比b／l，以满足主拱圈的横向稳定要求。
●拱脚高程、矢高和矢跨比：主拱圈的拱顶常与槽身底面相接触，所以拱脚高程一经选定，矢高f也基本上确定了。对于槽高不大的拱式渡槽，拱脚高程一般选在最高洪水位附近，所以矢高f的选择余地不大，只有调整跨度l才能选定矢跨比f／l。对于槽高较大的拱式渡槽，拱脚高程可以在较大范围内选定，所以矢高f的大小便有较大的选择余地。设计时，可从以下几个方面考虑，以便定出比较合理的拱脚高程和矢高f值。
（二）拱上结构及槽身
拱式渡槽的拱上结构，有实腹式和空腹式两种型式。
1．实腹式：实腹式拱上结构一般只用于小跨度渡槽，其上的槽身一般都采用矩形断面，其下的主拱圈一般都采用板拱，也可采用双曲拱。
●拱上结构：按构造的不同可分为砌背式和填背式两种型式。砌背式在槽宽不大时采用，拱背上砌筑成实体，其上再砌筑槽身的挡水侧墙和底板。当槽宽较大时，则易采用填背式。填背式是在拱背两侧砌筑挡土边墙。
●防渗排水：为了减小槽身糙率和防止槽身渗水对拱圈的浸蚀作用，在槽身侧墙和底板的迎水面可抹1～2厘米厚的水泥砂浆，或浇5～10厘米厚的混凝土。对于填背式拱上结构，还应在拱背及边墙的内坡用水泥砂浆或石灰三合土等铺设防水层，将槽身渗水沿防水层引至埋设于拱圈内的排水管或槽台背面的排水暗沟排出。
2．空腹式
实腹式拱上结构用材多，重量大，故一般只用于小跨度渡槽。当跨度较大时，须将拱上结构筑成空腹式的，以减小拱圈的荷载。空腹式拱上结构，有横墙腹拱式和排架式等形式。
●横墙腹拱式：在实腹式拱上结构中，对称地留出若干个城门洞形的孔洞，便成为横墙腹拱式结构。这些孔洞以叫腹孔。腹孔顶部设腹拱，腹拱背上的腹腔常筑成实腹式的，上面的槽身则采用矩形断面，沿纵向支承于主拱圈上，主拱圈可采用板拱，也可采用双曲拱。
●排架式：槽身搁置于排架顶上、排架固接于主拱圈上，主拱圈多采用肋拱型式，排架与拱肋的接头，常采用杯口式连接，也可用预留插筋、型钢或钢板等连接。排架对称布置于主拱圈上，间距视主拱圈的跨度大小而定。
（三）墩台及其他建筑物
拱式渡槽的槽墩和槽台多采用实体的重力式结构用M10水泥砂浆砌块石或C10～C15强度等级混凝土建造。底部扩大便筑成刚性基础。对于软弱地基，为了减小不均匀沉陷和限制墩台的变位，采用桩基础或沉井基础。
第三节 桥 梁
桥梁的类型
●按用途分类：生产桥、拖拉机桥、低标准公路桥。
●按结构形式和受力特点分类：梁式桥、拱桥、桁架拱桥
桥面构造
●行车道板：渠道上桥梁净宽一般根据车辆类型、荷载及运行要求加以确定。
●桥面铺装：桥梁需在行车道板上面铺设桥面铺装，其作用在于防止车辆轮胎或履带对行车道板的直接磨损，此外对车的集中荷载还有扩散作用。
●人行道：人行道的设置根据需要而定，人行道宽0.75m或1.0m，为便于排水，人行道也设置向行车道倾斜1%的横坡。
●栏杆：人行道外侧设栏杆，栏杆高0.8～1.2 m，栏杆柱间距1.6～2.7m，柱截面常为0.15×0.15㎡。不设人行道时，桥面两侧应设安全带。
●变形缝：为减小温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等影响，桥面需设置伸缩缝,缝内填塞有弹性、不透水的橡皮或沥青胶泥等，以防雨水和泥土渗入，保证车辆平稳行驶。
●排水设施：为便利桥面排水，桥面需设1.5％～3.0%的横坡。
桥梁的荷载
（一）荷载的分类与组合
1．荷载的分类
●恒载：包括桥梁上部结构物自重及附属设备重、填土重及土压力等。
●车辆荷载及其影响力：包括车辆荷载及其产生的冲击力、制动力以及所引起的土侧压力等。
●其它荷载及外力：包括人群荷载、温度变化及混凝土收缩影响力、支座阻力、水的浮力、冰压力、漂浮物的撞击力以及施工荷载等。
2．荷载组合
●主要荷载组合：由桓载、车辆荷载、汽车荷载的冲击力、车辆荷载引起的土侧压力及人群荷载组成。
●附加荷载组合：①由桓载和平板挂车或履带车荷载组成（又称验算荷载组合）；②由主要荷载组合中的一种或几种荷载与可能同时作用的一种或几种荷载和外力组成。
（二）荷载标准
1、车辆荷载
●生产桥：人群荷载按2.5～3.5KN／m2计算，并用35KN马车验算。
●拖拉机桥。一般按汽车—6级或汽车—8级汽车荷载计算，因红旗—80型、东方红—54型拖拉机的重量与上述汽车荷载接近，故可按此种拖拉机荷载计算。
●标准公路桥。计算荷载用汽车—10级或汽车—15级，也可用汽车—10级的一辆车。汽车—10级、汽车—15级的平面尺寸、横向布置和车队的纵向排列如图8—50。
2．汽车冲击力
因动力作用使桥梁发生振动而造成内力加大的现象称为冲击作用。设计时应考虑冲击作用的影响。汽车荷载的冲击力按汽车荷载乘以冲击系数U计算。
3．车辆荷载引起的土侧压力
车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力，可按《公路桥涵设计通用规范》规定计算。
4．汽车制动力
桥上汽车制动力是车辆在刹车时为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间发生的滑动摩擦力。制动力按布置在荷载长度内的一行汽车车队总重的10%计算，但不得小于一辆重车的30%。
5．摩阻力
桥梁结构在温度变化影响下，将产生伸长或缩短，在支座上产生摩阻力，支座摩阻力可按下式计算：T=Gf
四、钢筋混凝土梁式桥
（一）钢筋混凝土梁式桥的构造
1．板桥的构造
●简支：钢筋混凝土板桥一般都是简支的，渠道上的小跨径桥梁常采用。板桥的板厚t一般为计算跨度l的1/12～1/18，计算跨度l 一般采用净跨l0加板厚。它的钢筋、模板及混凝土浇筑工作比T形截面梁简单。
●现浇整体和装配：板桥有现浇整体和装配式两种。现浇整体板桥需在现场搭设脚手架和模板，一次浇筑完成，跨径一般不超过6m；装配式板桥常先预制成宽1m的板（实际宽为99厘米，预留1厘米作现场安装时的调整裕度）。
●主钢筋：行车道板内的主钢筋直径一般不小于10毫米，人行道板内的主钢筋直径不小于6毫米。主钢筋到板边的净保护层不得小于2厘米。
2．装配式T形梁桥的构造
●主梁：T形截面主梁的间距应根据荷载大小，桥面宽度及施工吊装能力等综合考虑决定。主梁高度h视跨径大小、主梁间距及荷载大小等而定。
●横隔板：为了保证上部构造的整体性和横向刚度，常在T形梁两端及跨径中间设置横隔板。
（二）钢筋混凝土梁式桥的内力计算
渠道上的桥梁常采用装配式T形梁桥和铰接板桥，T形梁桥主梁间的连接型式常为铰接。因此，在车辆荷载作用下，除直接受车轮作用的构件产生变形外，桥面其它结构也将产生变形并共同承受车辆荷载。
为求出各构件在横向所承受的最大荷载，需求出各构件的横向分布影响线。
●荷载横向分布影响线及横向分布系数
假设各构件处于弹性工作阶段，上部结构由若干个等截面构件组成，铰仅承受竖向剪力。当单位荷载p=1作用在构件之时，其它构件也受力，各构件实际受到的作用力称为单位荷载横向分布值。
查表可查出荷载作用在任一构件j时，i 构件荷载横向分布影响线的纵坐标ηij，将此值按比例绘于构件基线的中心线上，并连接各纵坐标端点，即得出荷载横向分布影响线。
将车辆荷载在横向分布影响线上按最不利位置加载，设车辆轴压力为P，轮压力1/2P，则构件i所受最大荷载Ri为：
Ri=1/2pη1 +1/2pη2 …=1/2p∑η1=mcp
●内力及配筋计算
各构件横向分布系数求出后，即可确定其横桥向所受的总荷载P。然后在顺桥向按最不利活载排列，计算出控制截面的最大弯矩和最大剪力，与恒载作用下的弯矩和剪力叠加，进行配筋计算。
（三）梁式桥的墩台和支座
1．墩台
●墩台的型式：常用的有重力式、桩柱式等，其构造与渡槽的槽墩相类似。
●结构计算：除计算桓载竖向力和水平力外，还有车辆荷载引起的制动力以及引起的土侧压力、摩阻力、以及风压力、漂浮物撞击力等。
2．梁式桥的支座
●支座的作用：把上部结构的各种荷载传递到墩台上，并能适应活载、温度变化、混凝土收缩与徐变等因素引起的位移。
●支座形式：简支梁桥通常每跨一端设置固定支座，另一端设活动支座。多跨简支梁桥，一般把固定支座设在桥台上，每一个桥墩上布置一个活动支座和一个固定支座，以使各墩台能均匀承受纵向水平力。
五、拱式桥
渠道上的拱桥，在石料丰富的山丘地区，跨径小于15m时多采用实腹式石拱桥，跨径较大时常采用空腹式石拱桥。
双曲拱桥被广泛应用，此外还常用桁架拱桥、三铰拱桥、二铰拱桥、微弯板拱及扁壳拱桥等。它们大多具有结构轻、自重小、省材料、造价低、可预制装配等特点。本节仅简要介绍石拱桥和双曲拱桥。
（一）石拱桥
●主拱圈：跨度在20m以下的石拱桥，主拱圈一般采用等截面圆弧拱，矢跨比1/2～1/6。大跨度常采用等截面或变载面悬链线拱，矢跨比1/4～1/8。
●路面：石拱桥路面由车行道和安全带组成。设1.5?%～3%的排水横坡。桥面铺装一般为碎石路面或沥青混凝土路面。拱圈的宽度不小于跨径的1/20。拱圈宽度不一定和桥面总宽相同。
●拱上结构：石拱桥的拱上结构与渡槽相似。
（二）双曲拱桥
●组成：路面、主拱圈、拱上结构和墩台。
●桥面构造：为了分布车轮荷载的集中压力和减小冲击力的影响，主拱圈及腹拱顶部的填料厚度（包括路面），一般为30～50cm。填料常为透水性较好的砂石或混凝土，路面设排水坡，并做好排水设施。
●主拱圈的高度：初拟主拱圈的高度可用下列经验公式计算：d=(L/100+35)k。
●主拱圈轴线：双曲拱桥主拱圈轴线常采用圆弧形和悬链线两种。
●横向联系：由于有车辆荷载的作用，为使主拱圈有较好的整体性，应加强横向联系。对跨径较大的双曲拱桥，多采用横隔板，在拱顶、1/4拱跨、腹拱立墙（柱）下面，分段预制拱肋接头处必须设置。对于小跨径的双曲拱桥，当桥面较宽时， 拱顶处的横隔板应特别加强。
第四节 倒虹吸管
倒虹吸管是设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。它与渡槽相比，具有造价低、施工方便的优点，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便。
倒虹吸管的布置和构造
（一）管路布置
根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管的布置形式可分为以下几种：
●竖井式：多用于压力水头较小穿越道路的倒虹吸。这种形式构造简单、管路短。进出口一般用砖石或混凝土砌筑成竖井。竖井断面为矩形或圆形，其尺寸稍大于管身，底部设0.5m深的集沙坑，以沉积泥沙，并便于清淤及检修管路时排水。管身断面一般为矩形、圆形或其它形式。竖井式水力条件差，施工比较容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管。
●斜管式：多用于压力水头较小，穿越渠道、河流的情况。斜管式倒虹吸管构造简单，施工方便，水力条件好，实际工程中常被采用。
●曲线式：当岸坡较缓时，为减少施工开挖量，管道可随地面坡度铺设成曲线形。管身常为圆形的混凝土管或钢筋混凝土管，可现浇也可预制安装。管身一般设置管座。在管道转弯处应设置镇墩，并将圆管接头包在镇墩内。为了防止湿度引起的不利影响，减小温度应力，管身常埋于地下，为减小工程量，埋置不宜过深。
●桥式倒虹吸管：当渠道通过较深的复式断面或窄深河谷时，为降低管道承受的压力水头，减小水头损失，缩短管身长度，便于施工，可在深槽部位建桥，管道铺设在桥面上或支承在桥墩等支承结构上。桥下应有足够的净空高度，以满足泄洪要求。在通航河道上应满足通航要求。
（二）进出口布置
1．进口段的形式和布置
进口段包括进水口、拦污栅、闸门、启闭台、进口渐变段及沉沙池等。进口段的结构型式，应保证通过不同流量时管道进口处于淹没状态，以防止水流在进口段发生跌落、产生水跃而使管身引起振动。进口具有平顺的轮廓，以减小水头损失，并应满足稳定、防冲和防渗等要求。
2．出口段的形式和布置
出口段包括出水口、闸门、消力池、渐变段等。其布置形式与进口段相似。为使出口与下游渠道平顺连接，一般设渐变段，其长度常用用4～6倍的渠道设计水深。同时渐变段下游3～5m长度内的渠道还应护砌，以防止水流对下游渠道冲刷。渐娈段的底部常设消力池。消力池长度一般为渠道设计水深的5～6倍。消力池深度可按下式估算：T≥0.5D+δ＋30 ㎝
3．管身及镇墩的形式与构造
●管身：倒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、铸铁和钢材等。
为防止温度、冰冻、耕作等不利因素影响，管道应埋设在耕作层以下；在冰冻区，管顶应布置在冰冻层以下；在穿越河道时，管顶应布置在冲刷线以下0.5m；穿越公路时，为改善管身的受力条件，管顶应埋设在路面以下1.0m左右。
为了防止管道因地基不均匀沉陷及温度过低产生较大的纵向应力，使管身发生横向裂缝，管身应设置伸缩缝，缝内设止水。缝的间距应根据地基、管材、施工、气温等条件确定。伸缩缝的型式主要有平接、套接、企口接以及预制管的承插式接头等。缝的宽度一般为1～2㎝，缝中堵塞沥青麻绒、沥青麻绳、柏油杉板或胶泥等。
●镇墩。在倒吸管的变坡及转弯处都应设置镇墩，其主要作用是连接和固定管道。在斜坡段若坡度陡，长度大，为防止管身下滑，保证管身稳定，也应在斜坡段设置镇墩，其设置个数视地形、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。砌石镇墩多用于小型倒虹吸工程。在岩基上的镇墩，可加锚杆与岩基连结，以增加管身的稳定性。
镇墩承受管身传来的荷载及水流产生的荷载，以及填土压力、自身重力等，为了保持稳定，镇墩一般是重力式的。
镇墩与管盖的连接形式有两种：刚性连接和柔性连接。
二、倒虹吸管的水力计算
倒虹吸管的水力计算，主要是根据渠道规划所确定的上游渠底高程、水位、通过的流量和允许的水头损失，通过水力计算确定倒虹吸管的断面尺寸，水头损失值及进出口的水面衔接。
实际工作中，渠道在规划时已确定渠道断面形式和上游渠底高程、倒虹吸管通过的流量和允许水头损失值。因此，倒虹吸管的水力计算内容有下列几种情况：
●根据需要通过的流量和允许的水头损失，确定管道的断面形式和尺寸。
●根据允许的水头损失和初步拟定的断面尺寸，校核能否通过规定的流量。
●根据需要通过的流量及拟定的管内流速，校核水头损失是否超过允许值。
三、倒虹吸管管身结构计算
（一）管壁厚度的拟定
管身结构设计步骤一般是根据管径和压力水头的大小，初步拟定管壁厚度，确定各作用荷载，然后进行横向和纵向内力计算，校核管壁厚度，进行横向和纵向内力计算，校核工业管壁厚度，进行配筋计算和抗裂验算。
（二）作用荷载及荷载组合
管身结构设计时，一般根据荷载大小分为若干段进行计算。对于中小型倒虹吸管，如斜管段不长，内水压力等荷载的变化范围不大时可不分段，而按受力最大的水平段计算，作为确定整个管道构造的依据。
埋在河槽部分的管道，可能出现如下荷载组合：①河道枯水时期管内正常输水，作用荷载有管的自重、土压力、内水压力及管内外温差等；②河道洪水期管内无水，作用荷载有管的自重、土压力、外水压力及管内外温差等；③管内正常输水，管外无水也无填土，作用荷载有管的自重、内水压力及管内外温差等。交通道路下的管段，应根据具体情况决定何种荷载组合中加地面荷载。
（三）管身结构计算
管身结构计算包括横向和纵向计算。
●横向计算：身横向在各荷载单独作用下的内力（弯矩M和轴力N）可参照有关书籍所列图表，根据倒虹吸管的安装方式等具体情况直接查出。然后根据荷载组合情况将查得数值组合叠加，即可求得截面的内力值。
●纵向计算：身纵向结构计算比较复杂。对于中小型倒虹吸管往往不作纵向计算，一般在构造上采取适当措施来减小纵向应力，如在一定长度内设置伸缩缝和柔性接头，对地基进行处理以限制不均匀沉陷，适当选择施工季节或在刚性座垫与管身之间涂柏油或铺油毛毡(管段两端约三分之一长度内)等。
第五节 跌水与陡坡
一、落差建筑物的类型
当渠道通过地面过陡的地段时，为了保持渠道的设计比降，避免大填方或深挖方，往往将水流落差集中，修建建筑物联接上下游渠道，这种建筑物称落差建筑物。
●落差建筑物有跌水、陡坡、斜管式跌水和跌井式跌水等四种。其中跌水和陡坡应用最广。
●落差建筑物的设计，除满足强度和稳定要求外，水力设计是重要内容。布置时应使进口前渠道水流不出现较大的水面降落和雍高，以免上游渠道产生冲刷或淤积，出口处必须设置消能防冲设施，避免下游渠道的冲刷。
二、跌水
跌水有单级跌水和多级跌水两种形式，二者构造基本相同。一般单级跌水的跌差小于3～5米，超过此值时宜采用多级跌水。
（一）单级跌水
单级跌水常由进口连接段、跌水口、消力池和出口连接段所组成。
1．进口连接段
为使渠水平顺进入跌水口，使泄水有良好的水力条件，常在渠道与跌水口之间设连接段。其型式有扭曲面、八字墙、圆锥形等。扭曲面翼墙较好，水流收缩平顺，水头损失小，是常用型式。连接段长度L与上游渠底宽B和水深H的比值有关，B/H越大L越长。
2．跌水口
跌水口又称控制缺口，是设计跌水和陡坡的关键。为使上游渠道水面在各种流量下不产生雍高和降落，常将跌水口缩窄，减少水流的过水断面，以保持上游渠道的正常水深。跌水缺口的形式有矩形、梯形和底部加抬堰等形式。
3．跌水墙
跌水墙有直墙和倾斜面两种。多采用重力式挡土墙。由于跌水墙插入两岸，其两侧有侧墙支撑，稳定性较好，设计时常按重力式挡土墙设计，但考虑到侧墙的支撑作用，也可按梁板结构计算。为防止上游渠道渗漏而引起跌水下游的地下水位抬高，减小渗流对消力池底板等的渗透压力，应作好防渗排水设施。
4．消力池
跌水墙下设消力池，使下泄水流形成水跃，以消减水流能量。消力池在平面布置上有扩散和不扩散形式，它的横断面形式一般为矩形、梯形和折线形。折线形布置为渠底高程以下为矩形，渠底高程以上为梯形。
5．出口连接段
下泄水流经消力池后，在出口处仍有较大的能量，流速在断面上分布不均匀，对下游渠道常引起冲刷破坏。为改善水力条件，防止水流对下游冲刷，在消力池与下游渠道之间设出口连接段。其长度应大于进口连接段。
（二）多级跌水
多级跌水的组成和构造与单级跌水相同。只是将消力池作成几个阶梯，各级落差和消力池长度都相等，使每级具有相同的工作条件，并便于施工。
多级跌水的分级数目和各级落差大小，应根据地形、地质、工程量大小等具体情况综合分析确定。当受地形地质条件影响较大时，也可修建不连续的多级跌水。工程实践说明，多级跌水的跌水墙工程量与其数目成反比，即增加跌水数目，减小各级落差，在一般情况下，跌水墙的工程量将减小。
二、陡坡
陡坡由进口连接段、控制堰口、陡坡段、消力池和出口连接段组成。
陡坡的构造与跌水相似，不同之处是陡坡段代替了跌水墙。由于陡坡段水流速度较高，对进口和陡坡段布置要求较高，以使下泄水流平稳、对称且均匀地扩散，以利下游消能和防止对下游渠道的冲刷。
（一）陡坡段的布置
在平面布置上，陡坡底可作成等宽的、底宽扩散形和菱形三种。
●扩散形陡坡
陡坡段采用扩散形布置，可以使水流在陡坡上发生扩散，以减小单宽流量，这对下游消能防冲有利。陡坡的比降应根据修建陡坡处的地形、地质、跌差及流量大小等条件确定。当流量大、跌差大时，陡坡比降应缓一些；当流量较小、跌差小且地质条件较好时，可陡一些。土基上陡坡比降通常取1：2.5～1:5。
●菱形陡坡
菱形陡坡在平面布置上，上部扩散下部收缩，在平面上呈菱形。在收缩段的边坡上设置导流肋。这种布置使消力池段的边墙边坡向陡槽段延伸，使其成为陡坡边坡的一部分，从而使水跃前后的水面宽度一致，两侧不产生平面回流漩涡，使消力池平面上的单宽流量和流速分布均匀，减轻了对下游的冲刷。
●陡坡段的人工加糙
在陡坡段上进行人工加糙，对促使水流紊动扩散，降低流速，改善下游流态及消能均起着重要作用。常见的加糙形式有交错式矩形糙条、单人字形槛、双人字形槛、棋布形方墩等。
（二）消力池及出口连接段
陡坡出口消能一般都采用消力池，使水流在池中发生淹没水跃以消减水流能量，其
布置形式与跌水相似。为了提高消能效果，消力池中常设一些辅助消能工，如消力齿、消力墩、消力肋及尾槛等。
沿陡坡下泄的水流，受陡坡边界、坡度和糙度影响，对于梯形断面的消力池深度和长度按下式计：
●消力池深度
●消力池长度可按下式计算： L=(6-7)hc″
●消力池出口常用连接段与下游渠道连接。当消力池底宽大于下游渠道底宽时，出口连接段为平面收缩形式，其收缩率为1：3～1：8。消力池末端底部一般用1：2～1：3的反坡与下游渠道相连。出口连接段与下游渠道护砌段总长Lˊ=8～15hc″，但在消力池内布置有辅助消能工时，可缩短为L′=3～6hc″。
第六节 渠系建筑物的运用管理
一、渡槽的运用管理
结合渡槽的工作运用特点，下面针对主要的几个问题产生的原因及处理措施进行说明。
（一）过水能力不足
●减少过水断面的糙率。槽身为砌石时，可以采用水泥浆材料抹面，以增加过水能力。
●加大过水断面面积。确保基础和支承结构稳定的条件下加高加宽过水断面。
●调整渡槽上、下游比降。
●调整槽身比降或调换槽身形式。
（二）槽身漏水处理
1．胶泥止水
●配料。胶泥的配制，应按实际工程情况，选择适宜的配合比。
●做内、外模。可先用水泥纸袋卷成圆柱状塞 入接缝内，在缝的外壁抹一层水泥砂浆，作为外模。3～5天以后，取出纸卷，将缝内清扫干净，并在缝的内壁嵌木条，用粘泥抹好缝隙作为内模。
●灌注。将配制好的胶泥慢慢加温，等胶泥充分塑化后，即可向环形模内灌注。
2．油膏止水
这是一种较为简便的方法，一秀在缝内灌填油膏而成，其施工程序如下：
●接缝处理。接缝内要求清理干净，保持干燥状态。
●油膏预热熔化。预热熔化的温度，应保持在120度左右，一般是采取间接加温的方式进行。
●灌注。油膏灌注之前，应先在缝内填塞一定的物料，如水泥袋纸，并预留约3㎝的灌注深度，然后灌入预热熔化的油膏。为使其粘贴紧密，应边灌边用竹片将油膏同混凝土面反复揉擦，当灌至缝口时，要用皮刷刷齐。
●粘贴玻璃丝布。先在粘贴的混凝土表面刷一层热油膏，将预先剪好的玻璃丝布贴上，再刷一层油膏和粘贴，最后再涂刷一层油膏。施工时，应注意粘贴质量，使其粘贴牢靠。
3．木屑水泥止水
●在接缝中堵塞木屑水泥，作为止水材料，该法施工简单，造价低廉，特别适用于小型工程。
（三）渡槽加固处理
1．支墩加固处理
●可采用槽墩双侧加设斜支撑或加大支墩断面尺寸的方法予以加固。
2．基础沉陷处理
●扩大基础法。将墩底基础的底面基础的底面积扩大，以减少对地基的单位压力。这种立法可用于基础承载力不足，或埋设较浅而墩台是砖石或混凝土刚性实体式基础，特别是沉陷量不太大，对渡槽的运用影响较小的情况。
●基础复原法。对沉陷量大，严重影响正常运用时，可设法将基础恢复原位，如采用扩大基础，并顶回原位的处理措施。先是将基础周围的填土挖除，再用混凝土浇筑底板及支承体，等混凝土达到设计强度以后，在底板和支承体之间安设若干个千斤顶，将槽墩顶起至原来位置，再用混凝土填实千斤顶两侧空间，混凝土达到设计强度后，可取出千斤顶，并用混凝土回填密实，最后，用回填灌浆法填实原基底的空隙。
●增补桩基法。对于原为桩基式基础，可以在基础周围增补钻孔桩或新打入钢筋混凝土预制桩，并对原承台进行扩大，从而提高基础的承载能力，增加基础稳定性。为了提高加固效果，施工时应处理好新老承台的结合面，做到共同承担荷载的作用。
●砂桩法。当地基软弱层较厚时，采用砂桩法可以改善地基的承载能力，达到加固目的。施工特点是将钢管或木桩先打入基础周围的软弱土层中，到达预定深度后，将打入桩拨出，然后向孔内灌入经过干燥的粗砂，并进行掏实处理而成为砂桩。砂桩可以提高土的密实度，对软弱地基处理效果较好。
●灌浆加固法。该法通过向基础底部的地基钻孔、灌浆加固地基，以提高地基载能力。加固施工时，是在墩台基础之下的中心处，直向或斜向钻孔或打入管桩，通过孔眼或管孔，采用适当的压力向土层内灌注浆液，待浆液凝固以后，会使原来松散的土体固结，其强度和抗渗能力将提高，对于岩石的裂隙堵塞，可显著提高地基承载力。灌浆的材料，应视地基决定，如粘土浆、水泥浆等。
二、倒虹吸管的运用管理
（一）倒虹吸管的管理护
●初次放水或冬修后，不应放水太急，以防回水的顶涌破坏。
●与河谷交叉的倒虹吸管，要做好护岸工程，并经常保持完整，防止冲刷顶部的覆土。
●顶部上弯的管顶应设放气阀，第一次放水时，要把其打开，排除空气，以免造成负压，引起管道破坏。
●寒冷地区，冰冻前应将管内积水抽干，若抽水困难较大时；也可将进出口封闭，使管内温度保持在0oC以上，以防冻裂管道。
●闸门、拦污栅、排气阀要经常维护，确保操作运用灵活。
（二）倒虹吸管的维修
1．裂缝漏水的处理
●倒虹吸管裂缝：按其发生的部位和形状，一般分为纵向裂缝、横向（环向）裂缝和龟纹裂缝。处理裂缝之前，应查明其部位和开裂程度（缝的长、宽、深及范围），分析裂缝的性质和原因，以采取有效的措施。有关资料和试验表明，凡管壁裂缝宽度小于0.1㎜的，对渗漏和钢筋锈蚀均无显著影响，可不做处理，当裂缝宽度超过0.1㎜时应进行处理，以防裂缝漏水，造成破坏。
●裂缝的处理：应达到管身补强和防渗漏的目的，如内衬钢板、钢丝网水泥砂浆、钢丝网环氧砂浆、环氧砂浆贴橡皮、环氧基液贴玻璃丝布、聚氯乙烯胶泥填缝及涂抹环氧浆液等。
接头漏水的处理
●受温度影响较大，仍需保持柔性接头的管道：可先在接缝处充填沥青麻刀，然后在内壁表层用环氧砂浆贴橡皮。对于已填土并且受温度影响较小的埋管，可改用刚性接头，并在一定距离内设柔性接头。刚性接头施工时，可在接头内外口填入石棉或水泥砂浆，内设止水环，并在内壁面上涂抹环氧树脂。
●钢制倒虹吸管的接头漏水：主要原因通常是主管壁薄，刚度不足，受力变形 后不能与伸缩节的外套环钢板相吻合，或者是伸缩节内所填充的止水材料不够密实，或者压缩后回弹不足。为了防止钢制虹吸管接头漏水，首先要求设计时，采用加强管壁 刚度的有效措施，在运用管理中,每年的冬修都必须拆开伸缩节，进行止水材料的更换。
