移動式疊梁支墩渡槽的運用

周柏研，張立志，王珈琪

（桓仁滿族自治縣水務(wù)局，遼寧桓仁 117200）

1 概況

吉林省通化至遼寧省灌水段鐵路工程開工建設(shè)，把鐵路樁號DK86+625.00～DK89+180.00之間地段系桓仁縣平原城村原有灌溉渠道全部征占，渠道控制面積234hm2，稻田尚需灌溉。為解決這個問題，需另開辟一條渠道保證平原城灌區(qū)的灌溉用水。該地段有1200m草炭土濕地需要架設(shè)渡槽。渡槽平均高程高于原地面1.0m左右，平均比降為0.2%。經(jīng)現(xiàn)場勘察，該地段草炭土平均深度為3.0m，以下是粘性土0.5m，再以下為礫石及巖石層。情況表明該地段濕地上的承載力過50kg即可陷進去。針對這種情形我們提出兩個方案：一是按照常規(guī)設(shè)計方案把需要建造支墩的草炭土全部換掉，然后澆筑鋼筋混凝土支墩，上面架設(shè)渡槽；二是超其常規(guī)采取創(chuàng)新方法，基礎(chǔ)夯木樁，木樁上面鋪設(shè)一塊鋼筋混凝土板作底座，底座上面鋪設(shè)鋼筋混凝土疊梁作支墩，支墩上面架設(shè)渡槽。為了安全起見草炭土濕地上能否支撐渡槽的壓力則需作現(xiàn)場實驗。但無論采用哪一個方案有4個問題尚需明確：一是保證工期需要，即4月15日—5月15日，30d時間完成，5月16日正式通水；二是渡槽保持穩(wěn)定，不漏水，順利通水；三是槽身為輕型結(jié)構(gòu)，減少基礎(chǔ)壓力；四是施工簡便，減少工程造價。經(jīng)過多方面探討、研究、經(jīng)濟比較后決定采取疊梁式支墩渡槽較為穩(wěn)妥。

2 疊梁式支墩渡槽設(shè)計

2.1 樁基設(shè)計

樁基選定圓木材料合成，每一底座由4根圓木頂立，材質(zhì)選定柞木、槐木、紅松等硬質(zhì)圓木，按等跨連續(xù)梁計算支座反力。經(jīng)計算選定圓木平均直徑為11cm，長度為350cm。鑒于人工操作，圓木最下端削尖后用鐵套帶尖套上，四周用鐵釘固定。每夯進1段即續(xù)上1段，夯不動為止。

2.2 底座設(shè)計

底座為預制鋼筋混凝土板制作。混凝土板厚度為10cm。根據(jù)板厚h≤10cm受力鋼筋的混凝土凈保護層厚度不小于1.0cm的規(guī)范要求，故選定凈保護層為1.5cm。根據(jù)板厚h≤15cm受力筋間距不應(yīng)大于20cm的規(guī)范要求，故選定φ10鋼筋編制15cm×15cm網(wǎng)格配置。板的平面尺寸大于渡槽底部疊梁寬度。該底座鋼筋混凝土板的尺寸設(shè)計為100cm×100cm×10cm（長×寬×厚）。

2.3 疊梁設(shè)計

疊梁式鋼板渡槽的穩(wěn)定性是該工程能否正常運行的重要因素，經(jīng)過對疊梁的受力分析，只有第一層疊梁屬于受彎構(gòu)件，其余4層全部承受集中壓力不承受彎矩，故把第一層疊梁承受的最大彎矩和最下層疊梁的壓力作為疊梁配置鋼筋的依據(jù)。為預制疊梁的施工方便，以下4層疊梁均采用同一配筋形式，使之滿足第一層受彎構(gòu)件又滿足最下層受壓構(gòu)件的強度要求。

疊梁長度L＞B渡槽寬度（70cm），即每根疊梁的尺寸為100cm×10cm×20cm（長×寬×高）。每根疊梁上端兩頭做成凹槽，疊梁一根壓一根放在凹槽里即成整體。另外還要準備1.0cm和5.0cm厚度的混凝土板作墊板，以此找平疊梁高度。墊板長度根據(jù)現(xiàn)場情況確定。

2.4 槽身設(shè)計

為減少渡槽對基礎(chǔ)的壓力、按期交付使用、施工便捷、少征占土地、節(jié)省資金等因素故選定標號為A3普通熱軋?zhí)妓劁摚瑥姸葮O限為44～47kg/cm2，厚度為4mm的鋼板制作。槽身設(shè)計為矩形，每節(jié)尺寸為600cm×70cm×65cm（長×寬×高）。每節(jié)槽身重380kg，人工抬到疊梁上后焊接。整個槽身需要做防腐處理。

3 渡槽流量對比設(shè)計

流量設(shè)計按其灌溉面積及水流與斷面關(guān)系曲線確定，灌溉面積為234hm2計算流量為0.62m3/s。經(jīng)過矩形鋼筋混凝土渡槽和鋼板渡槽過水能力對比計算，在水深h=0.6m、槽內(nèi)寬b=0.7m、過水斷面積A=0.42m2、濕周X=1.9m、水力半徑R=0.22m、比降i=0.2%數(shù)字相同的情況下，粗糙系數(shù)和流速系數(shù)不同：鋼筋混凝土粗糙系數(shù)n=0.014，流速系數(shù)c＝5.55m/s；鋼板粗糙系數(shù)n＝0.011，流速系數(shù)c＝69.63m/s。所得流量Q不同：鋼筋混凝土渡槽流量Q＝0.49m3/s；鋼板渡槽流量Q＝0.62m3/s。對比說明在過流能力上矩形鋼板渡槽優(yōu)于鋼筋混凝土渡槽，故選擇鋼板渡槽。

4 施工方法

首先把支墩底座清理一下，再把木樁小頭削成尖，用鐵套包住夯進草炭土里一節(jié)以后，再用鐵箍連接第二節(jié)、第三節(jié)，夯完后圓木上面用鐵線等距捆綁。底座鋪好后，再把凝固好的疊梁按“井”字形一節(jié)一節(jié)安放在凹槽里。必須留活動余地，若疊梁落上較松，可用其它物品塞緊固牢。按照設(shè)計比降從首端擺到末端，每3m長布設(shè)1個疊梁墩。待測量無誤后，把首先焊接好的槽底已噴漆的鋼板渡槽抬到支墩上面。每節(jié)鋼板渡槽長度應(yīng)以人工能抬動為宜，該工程限于6m。一節(jié)一節(jié)對好后，再用電焊機焊接。渡槽上面每隔1m焊一道拉筋，拉筋用φ8鋼筋焊接。然后再把槽身里外噴漆。

5 應(yīng)用

平原城村從5月10日—6月1日滴雨未下，需要應(yīng)急抗旱。抗旱面積為渾江邊上102hm2稻田，根據(jù)當?shù)厍闆r不能超過6月10日通水插秧，把疊梁式支墩渡槽的方法應(yīng)用于緊急抗旱之中。在桓仁縣渾江岸邊挖水泵坑，搭上支架，把水泵豎立起來，把輸水管架起放在進水箱里，進水箱由鋼板焊接成200cm×200cm×150cm的結(jié)構(gòu)形式。由疊梁支撐3.0m高，然后連接鋼板渡槽，渡槽按0.2%的比降順延1005m進入稻田。因為疊梁體積小，占地少，在江邊找一快較近的地方即可施工。疊梁預制好后養(yǎng)護7d即可搬運。因為渡槽基礎(chǔ)是砂礫石層，所以不用夯樁，不用鋪設(shè)底座，把基礎(chǔ)清理一下，然后安裝疊梁。槽身每600cm為一節(jié)，每節(jié)一頭四周焊接卡牙，卡牙探出1.0cm。渡槽安裝時一頭放在卡牙里，四周涂上止水膠。因為該渡槽是移動式，所以應(yīng)急抗旱用完后人工拆卸,所需費用只是運輸費、人工費、止水膠等。1005m的移動式渡槽在抗旱中共用資金1.9萬元（疊梁和渡槽材料除外）。

6 投資比較

用鋼筋混凝土、疊梁式支墩渡槽兩個方案進行對比，按每延米計算，結(jié)果見表1。

表1 兩個方案投資比較表 元

從表1中看出：每延米疊梁式支墩渡槽比鋼筋混凝土支墩渡槽節(jié)省資金235.63元。另外，在草炭土濕地上要挖到地下3.5m深才能見到砂礫巖層基礎(chǔ)，施工機械難以進入，對于工期的要求，造價限低的要求等等，都是很難的。所以采取疊梁式支墩渡槽方案是比較合理的。

7 結(jié)語

移動式疊梁支墩渡槽在桓仁縣平原城灌區(qū)中運行期間，水流形式穩(wěn)定，基礎(chǔ)無沉降現(xiàn)象，不受凍脹力的威脅，在最短工期內(nèi)取得了較大效果。所以根據(jù)工期比較、經(jīng)濟比較及過水能力比較，移動式疊梁支墩渡槽在草炭土濕地上切實具有可行性和可操作性。在以后的運用中可把疊梁設(shè)計成輕型結(jié)構(gòu)更為便利,在時間允許的情況下把槽身設(shè)計成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)更為耐久。也可以把疊梁支墩設(shè)計成矩形形式，梁長視其渡槽底寬而定，梁寬視其承載力而定，根據(jù)實際情況，適實掌握，靈活運用。另外施工條件不受季節(jié)和場地的約束，多年后可以隨時移動。該形式在應(yīng)急抗旱預案中，也是一種切實可行的方法。