10.2 总体布置

    1  采用直线、正交布置的管线通常工程量较小。

    2  高差大的倒虹吸管，其管身露天敷设虽有开挖工程量小、便于检修的优点，但在气温影响下内、外管壁将产生较大温差，易引起纵向裂缝而漏水，故钢管以外的倒虹吸管一般均浅埋于地面以下。试验表明，管道埋于地面下对减小温差应力的作用较显著。同时试验还表明，当埋深大于0.8m时减小内、外壁温差的作用已不明显，且增大了 土压力及填土工程量，故埋深一般以0.5m～0.8m为宜。其余情况的埋深均出于管道安全的要求。

    3  倒虹吸管内应无空气，以免发生气蚀破坏。

    4  倒虹吸管两端可采用斜（缓）坡式或竖井式结构。一般来说，岸坡较缓者，宜采用斜（缓）坡式结构；反之，岸坡较陡或者流量不大、压力水头较小的跨路工程，则采用竖井式结构且井底常设0.5m～0.8m的集沙坑。一般来说，竖井施工的难度和造价大于斜（缓）坡式结构，但因当地具体条件所限，较大型甚至大型的工程也有采用竖井式结构的。如重庆主城区过江排污工程，设计流量16.2m³/s、工作水头67.5m、横穿长江河段水平长900m，为三条D＝2m圆形断面的隧道，进出口两端均采用竖井式布置；又如南水北调穿黄河工程的孤柏咀倒虹吸管，采用两条D＝8.2m的隧道，长3.5km，每条隧道的设计流量为220m³/s，加大流量为250m³/s，进口利用施工竖井采用竖井式结构，为便于将来检修，出口布置为斜井式；再如南水北调穿越白河的渠道倒虹吸管，河道宽2000m，其中主河宽500m，设两个并排箱体，每箱设2孔，每孔过流能力为82.5m³/s，两岸进、出口均采用1：4的斜井形式。总之，倒虹吸管两岸进、出口形式的确定应因地制宜、通过技术经济比较后确定。

10.2.3  管道形式包括管道、管床选型、管身布置形式和管道材料选择等方面内容：

    1  倒虹吸管的断面形式主要有圆形与矩形两种。圆形断面由于受力条件及水力条件均好，以往多采用圆形断面，只有小型跨道路工程（管径D≤600mm）采用矩形断面。随着引滦入津、南水北调和平原区大型灌区的发展，许多低水头、大流量倒虹吸管工程为方便施工，多采用矩形箱涵。例如南水北调滹沱河倒虹吸，设计流量170m³/s，加大流量200m³/s，采用矩形箱涵式钢筋混凝土管身，为3孔一联结构，单孔断面6.0m×6.2m。又如北京永定河倒虹吸，设计流量Q＝50m³/s，加大流量为60m³/s，采用4孔一联，单孔断面为3.8m×3.8m的矩形箱涵式。目前的工程现状是：高、中水头的小流量倒虹吸管多采用圆形断面，低水头、大流量倒虹吸管，多采用矩形箱式断面。结合地形、地质条件和管座形式，经过论证还可以采用其他合适的断面形式。

    2  管身通常采用地埋式和桥式两种布置形式，应视当地的地形、地质条件、河沟水文气象条件以及运行要求，经技术经济比较而定。一般来说，地埋式比桥式经济，但通过深沟大河时也常采用桥式露天布置。例如深圳大坝河倒虹吸管，系深圳市东部供水水源工程跨大坝河穿越坑梓一坪地公路的建筑物，总长951m，设计流量30m³/s，工作水头35m，采用长840m的两根φ3100mm钢管，其中管桥段长159m，最大跨度30m。又如湖南欧阳海灌区大市倒虹吸管，设计流量20m³/s，工作水头18m，跨耒水段采用桥式结构共14跨，每跨宽28m。

10.2.4  有关进、出口段布置说明如下：

    1  倒虹吸管的进水口前是否设置沉沙池，应根据渠道来水的含沙量和渠道的整体设计来确定。一般在黄土高原区、花岗岩地区以及沿渠道坡面来水处理不当、泥沙容易入渠的倒虹吸管进水口前宜设置沉沙池。在沉沙池下游侧还需配套设置冲沙闸，此闸亦可兼作泄水闸，冲沙泄洪时与进口节制闸配合使用。

    2  进水口前拦污栅一般布置在管道进口工作闸门之前，不宜太靠近管口。拦污栅有活动式及固定式两种，栅面倾角一般为70°～80°，栅条距100mm～250mm，采用人工清污时，过栅流速控制在0.8m/s～1.0m/s；采用机械清污时，过栅流速控制在1.0m/s～1.25m/s。

    3  进水口形式应比较圆顺，具有较好的水流条件，以减少水头损失，增大泄量。对大型倒虹吸管，进水口顶部宜采用椭圆曲线，侧壁的曲线亦宜圆顺。进水口与管身常用弯道连接，转弯半径一般采用2.5倍～4倍管径（如图4所示）。对于小型工程，为方便施工，也可将管身直接插入挡水墙内，而不用弯管连接（如图4所示）。

    5  出口设置闸门主要是控制进口水位、调节流量、保证管内呈压力流态和通过任意流量时均能与渠道水面平顺衔接。

10.2.5  封闭式镇墩与管的连接分刚性和柔性两种。采取刚性连接的镇墩适用于坡度大的斜管且地基为岩基或承载力大的较好土基。否则，应进行地基处理，以免由于不均匀沉降而使管身产生裂缝，甚至开裂漏水。柔性连接的镇墩适应不均匀沉降，管身伸缩变形能力较好，但施工较复杂。位于斜坡上的中间镇墩，应采取上游端为刚性、下游端为柔性连接的形式，使管身纵向只受压不受拉。水平管段可一端做成刚性的，另一端做成柔性的，以适应纵向伸缩变形。

10.2.6  管座是管身的一种支撑结构。管座形式选择时应考虑当地的地形地质条件、管身断面形式、管材特性及管身结构的受力条件等，其主要目的是，应使选用的管座在当地自然地理条件下，既能改善管身的应力状态，又便于施工。

    一般钢管都采用间断式支座（管座），3级以上的钢筋混凝土管则大部分采用连续式管座，对3级以下的钢筋混凝土管，上述两种管座形式均可采用，视具体条件经比较分析研究后确定。

    连续式管座最常用的是刚性弧形管座，对1级～3级倒虹吸管应采用浆砌石或混凝土的刚性管座，以增加管身的抗滑稳定性，并改善地基的受力条件，其包角采用90°～135°，包角越大，则管壁应力越均匀（基础应力也均匀），因此对大直径、高填方的钢筋混凝土倒虹吸管，从施工及受力条件考虑，以采用包角2a＝180°为宜。座垫厚度可采用1.5倍～2.0倍的管壁厚度，座垫肩宽可采用1.0倍～1.5倍的管壁厚度，从施工考虑，座垫厚度和肩宽均不宜小于300mm，管道与管座之间应涂沥青或铺设沥青油毡（见图5），以利于管道纵向自由滑动。

    对素土平基及弧形土基础的两种管座，只在管径较小、地基条件良好时，方可考虑采用。

    间断式管座，多用于钢管或预制混凝土管材的倒虹吸管或3级以下钢筋混凝土倒虹吸管。对钢管，其支座形式与管径大小有关，管座形式选择可参照现行行业标准《水电站压力钢管设计规范》SL 281的有关规定进行。