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关于渡槽的浅析
摘要：渡槽被作为输送渠道水流跨越河渠、溪谷、洼地和道路的架空水槽。普遍用于灌溉输水，也用于排洪、排沙等，大型渡槽还可以通航。从古代起渡槽就有了一定的发展，到了现代渡槽被大部分用到了水利工程中，为水利建设提供进一步的发展和创新。它见证了近代中国农业、水利发展的起承转合。在现代渡槽存在两种类型：梁式和拱式。其组成有着不同的作用。在其设计和施工上有着特定的要求和方法。
关键字：，发展历史，组成，类型，布置，施工。 一：渡槽的发展历史
公元前690年,在今苏联的戈梅利河向特比图河引水，曾架设一座拱形渡槽，长274.3m、高9.1m，并用砂浆勾缝防渗。公元前19年在今法国境内修建了蓬迪加尔渡槽。该渡槽长274m、高49m,为块石干砌拱形结构。中国最古老的渡槽，距今已有2000余年。早期修建的渡槽多为木石结构。世界上最早的渡槽诞生于中东和西亚地区。公元前700余年，亚美尼亚已有渡槽。公元前703年，亚述国一西拿基立下令建一条483公里长的渡槽引水到国都尼尼微。渡槽建在石墙上，跨越泽温的山谷。石墙宽21米，高9米，共用了200多万块石头。渡槽下有5个小桥拱，让溪水流过。
古希腊的许多城市建有良好的渡槽，但古罗马人最为认真，把供水系统看作是公共卫生设施的重要部分。罗马第一条供水渡槽是建于公元前312年的阿庇渡槽；第十条也是最后一条则是公元226年建成的阿历山大渡槽；最长最壮观的是建于公元前114年的马西亚渡槽，虽然水源离罗马仅37公里，但渡槽本身长达92公里。这是因为渡槽要保持一定坡度，依地形蜿蜒曲折地修建。
现在许多水利工程、引水工程等大量地使用着渡槽，创造出很多富有特色的新式渡槽、现代化渡槽。20世纪30年代出现了钢筋混凝土渡槽。60年代以后，随着大型灌区工程的发展，各种轻型结构渡槽、大跨度拱式渡槽被广泛采用。结构形式优选理论、新型材料、电子计算机技术及先进施工技术等已开始应用。
二十世纪中期的中国，由于水利设施落后，直接影响了农村的发展。为了摆脱这种困境，引水灌溉就成为一项突出的民生工程。渡槽作为一种水利设施，就在这种背景下在全国各地开始大规模兴建，它见证了近代中国农业、水利发展的起承转合。
南水北调工程中，40余座引水跨越山谷和江河的渡槽，将成为世界最大的引水渡槽。
二、渡槽的作用与组成
渡槽由进出口段、槽身、支承结构和基础等部分组成。①进出口：包括进出口渐变段、与两岸渠道连接的槽台、挡土墙等。其作用是使槽内水流与渠道水流平顺衔接，减小水头损失并防止冲刷。②槽身:主要起输水作用,对于梁式、拱上结构为排架式的拱式渡槽，槽身还起纵向梁的作用。槽身横断面形式有矩形、梯形、U形、半椭圆形和抛物线形等,常用矩形与 U形。横断面的形式与尺寸主要
根据水力计算、材料、施工方法及支承结构形式等条件选定。也有的渡槽将槽身与支承结构结合为一体。③支承结构：其作用是将支承结构以上的荷载通过它传给基础，再传至地基。按支承结构形式的不同,可将渡槽分为梁式、拱式、梁型桁架式及桁架拱（或梁）式以及斜拉式等。梁式渡槽的支承结构有重力式槽墩、钢筋混凝土排架（图a）及桩柱式排架等。拱式渡槽的支承结构由墩台、主拱圈及拱上结构组成。槽身荷载通过拱上结构传给主拱圈，再由主拱圈传给墩台。根据拱上结构形式的不同，拱式渡槽又可分为实腹式及空腹式两类。桁架拱式渡槽按结构特征和槽身在桁架拱上位置的不同，可分为上承式、下承式、中承式和复拱式四种。斜拉式渡槽支承结构由塔架与塔墩（或承台）组成，并由固定在塔架上的斜拉索悬吊槽身。④基础：为渡槽下部结构，其作用是将渡槽全部重量传给地基。
三、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。
1、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。
2、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。
3、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。
（二）拱式渡槽： 拱上结构为排架式，上端搁置槽身，下段固结于主拱圈。排架与拱肋的连接：杯口式连接、预留插筋、型钢及钢板等连接。主拱圈：多采用肋拱。 四、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：
1、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。2、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。3、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。4、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。5、交通方便，水电供应条件较好，有利于管理维修。 （三）渡槽选型：
1、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。
2、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。
3、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：
1、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。
2、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。
3、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。
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
五、渡槽施工：
完成基础开挖后，进行基础砼、排架及槽身施工。槽身采用C25钢筋混凝土现浇。槽身施工由进口向出口方向向前延伸的工序进行，脚手架采用满堂脚手架架至沟底。
（一）土方工程施工
1.1 开挖：根据施工现场条件，开挖以机械为主，部分由人工开挖，先期进行主沟道开挖，创造施工现场，以利于基础部分施工。进口承台基础开挖由挖掘机挖装，汽车运至弃渣场，主沟道开挖土方用于洪水季节围堰。开挖基本成型后，预留30cm，由人工进行边坡修理，达到设计和安全边坡。
1.2 回填：进出口连接段基础在全断面开挖成型，对原基夯实后，用砂砾石料进行分层分段夯填，其干容重达到设计要求，夯填20cm，将顶面修平后，进行上部的施工。
（二）基础、排架及槽身砼工程施工
1、 钢筋：钢筋加工厂设在主营地位置，加工的成品由机动车辆或人工运输至工作面，在现场安装。
1.1、 钢筋的制作：钢筋加工主要采用机械化作业，调直机调直、切断机下料。φ16mm以下绑扎，φ16mm以上焊接。弯曲机成型，人工现场绑扎。对于比较特殊的部位，在现场成型，确保钢筋设计尺寸，避免因加工误差而造成混凝土保护层过大或过小。对于原材料及中间品、成型品均挂牌标示堆放，以免造成规格型号的混淆。安装过程一般先底层后上层、先竖直后水平，必要时设立架立筋，而且要焊接牢固，不因混凝土浇筑而影响总体质量。
1.2、 钢筋的安装：钢筋的级别、直径、根数和间距均应符合设计要求。 2、 模板：基础模板，排架模板，槽壳模板。
2.1、 基础模板：基础为长方体，只需在四周支设立模，顶部收面，采用常规钢模组合模板，内支内拉支撑结构。全部采用钢模板，砼浇筑前，模板应涂刷
脱模剂，并采用同一品种。不得使用易粘在砼上或使砼变色的油料。模板和钢筋应配合进行，妨碍绑扎钢筋的模板应待钢筋安装完毕后安设。模板安装完毕要做到位置正确、尺寸合格、支护稳定。模板采用脚手架固定，浇筑时，发现模板有超过允许偏差变形值时，应立即纠正。还应对其平面位置、顶部高程、节点联系及纵向稳定性进行检查，经现场监理验收后方能浇筑砼。
2.2、 排架模板：排架均采用定型钢模板，模板内侧间距是靠内支撑杆和φ12对拉螺栓来保证，其整体稳定靠柱箍与脚手架联结固定，柱箍每隔1m设一个。梁底模用榔头柱作支撑，边侧采用内外撑固定。脚手架整体搭设牢固，在排架梁的位置应加密。
2.3、 槽壳模板：需搭设满堂脚手架作为槽身的承重支撑件，沟道两侧脚手架座落在原基上，对原基进行平整夯实，架杆底部设置枕木；沟道内对基础进行平整夯实，架杆座落在枕木上。脚手架顶设长80cm，可调节高度的带丝扣钢性支撑杆件，其上部焊有平槽，平槽内放置方木，用于支撑模板。槽壳采用整体支模，整体现浇的施工方法。模板采用定型模板。底模定位后，进行钢筋安装。侧模采用定型钢模，人工安装拼接，侧墙用φ12对拉螺栓，“3”型扣件同钢管脚手架固定，内撑采用钢管顶支螺栓交叉对拉，外撑采用木撑和钢管。
3、 砼浇筑：砼采用机械拌制，机械振捣。浇筑前对砂石骨料、水泥进行检验，严格按砼配合比施工。
3.1、 基础砼浇筑：砼的拌制和运输：搅拌机拌和，机动翻斗车人工上料的方法供给熟料，按规范频次要求取样检测砼的坍落度，控制在设计要求范围内。砼的运输时间不得超过20分钟；若发生离析、泌水或坍落度不符合要求时应进行废弃。
3.2、 排架浇筑：基础砼完成后，进行排架施工。排架浇筑依横梁位置分次进行，每次高度为1.5-2.8m。排架砼现场拌制，塔吊提运入仓。砼浇筑按50cm厚分层，插入式振捣器振捣，由于排架断面砼量小，故各排架浇筑依次交错进行。排架在杯口基础处浇筑，用泡沫板按尺寸塞填，浇完后取出，将C25细石砼浇筑其内。
3.3、 槽壳砼浇筑：槽壳单跨砼采用从右岸向左岸推进的施工方法，便于材料及砼运输，砼拌制在拌和厂拌制，塔吊提运入仓，人工平仓。正在浇筑槽壳内架只作过人要求，砼浇筑顺序为先底部后侧墙，两侧墙同时均匀入仓振捣上升，每层厚度不大于30cm，采用振捣棒分层振捣。槽壳拉梁与槽壳同时浇筑，依靠槽壳内架固定模板，拉梁要做到平顺美观，强度达到90%后，方可做通道要求。 六、参考文献：
1、网络资料 2、马文英，张继红 渠道和渠系建筑物 北京：中国水利水电出版社 2011.3 3、陈德亮 水工建筑物 北京：中国水利水电出版社 2008