倒虹管工艺设计与技术要求

浅谈倒虹管工艺设计与技术要求摘要：排水管渠遇到河流、山涧、洼地、地下构筑物、铁路等天然或人为的障碍物的阻隔等障碍物时，需采用倒虹吸方式通过。本文根据相关规范和设计手册对倒虹管道的设计要点进行了分析和总结，并将其应用到倒虹管实例的设计与计算中，提出应对倒虹管道漏水、堵塞及清疏的几点建议。

关键词：倒虹管设计要点水力计算实例

0 引言

现今，随着城市化进程的加快，作为城市发展先导的市政基础设施建设是必不可少的。市政配套设施建设与城市化建设同步以至超前，有效的保证城市的正常运行和发展。在市政管网的实施过程中，由于河流、山涧、洼地、地下构筑物、铁路等天然或人为的障碍物的阻隔，管道不能按平坦地区的坡度和高程进行施工，而是以下凹的折线方式从障碍物下通过，这就是倒虹吸管道。

1. 倒虹管道的设计要点

（1）在地形、地质条件允许的情况下，倒虹管道的轴线尽可能与障碍物正交，管轴线的平面布置应在一条直线上，以减少管道的长度，降低投资。

（2）通过河道的倒虹管，一般不宜少于两条；通过谷地、旱沟或小河的倒虹管可采用一条。通过障碍物的倒虹管，尚应符合与该障碍物相交的有关规定。

（3）倒虹管形式有多折型和凹字型两种，应根据具体情况来选用适合的倒虹管形式。多折型适用于河面与河滩较宽阔，河床深度较大的情况，需用大开挖施工，所需施工面较大；凹字型适用于河面与河滩较窄，或障碍物面积与深度较小的情况，可用大开挖施工，有条件时还可用顶管法施工。凹字型倒虹管在日本与我国华东地区广为应用，效果良好。

（4）管材管径选择：目前在倒虹管道中常用的管材有预应力钢筋混凝土管、钢管，，倒虹管一般采用钢管、钢筋混凝土管，近年来由于新型管材的发展，像预应力钢筒混凝土管、玻璃钢管、玻璃钢夹砂管等新型管材也在倒虹设计中得到了应用。倒虹管道最小管径宜为200mm。

（5）管内设计流速应大于0.9m/s，并应大于进水管内的流速，当管内设计流速不能满足上述要求时，应增加定期冲洗措施，冲洗时流速不应小于1.2m/s。设计建议推荐流速为1.2~1.5m/s。

（6）倒虹管的管顶距规划河底距离一般不宜小于1.0 m，通过航运河道时，其位置和管顶距规划河底距离应与当地航运管理部门协商确定，并设置标志，遇冲刷河床应考虑防冲措施；

（7）倒虹管构筑物的设置

倒虹管宜设置事故排出口。

倒虹管进出水井内应设闸槽或闸门。倒虹管进出水井的检修室净高宜高于2m。进出水井较深时，井内应设检修台，其宽度应满足

检修要求。当倒虹管为复线时，井盖的中心宜设在各条管道的中心线上。

倒虹管进水井的前一检查井，应设置沉泥槽。

2.倒虹管的水力计算

污水在倒虹管内的流动是依靠上、下游管道中的水位差（进、出水井的水面高差）进行的，该高差用来克服污水流经倒虹管的阻力损失。在计算倒虹管时，应计算管径和全部阻力损失值，要求进水井和出水井间水位高差h稍大于全部阻力损失值h1，其差值一般取0.05～0.10m。倒虹管水力计算公式及各种阻力损失值见表1。

3 设计实例

某排水工程项目，污水管道需要穿越规划人工河，河底规划标高为-1.20m，人工河常水位为1.60m。设计采用凹字形倒虹管穿越人工河，倒虹管顶距人工河河底不小于1.0m。上游管径d为800mm，坡度i为0.0008。

3.1 管道及构筑物布置

（1）管道轴线与人工河正交，平行桥梁轴线，与桥墩净距4.5m，布置两条倒虹管，一用一备。

（2）倒虹管进出水井内各落底0.5m，设闸门，进水井的前一检查井设为沉泥井。

（3）倒虹管进水井设溢流口，通过d800管道溢流至人工河，

溢流口在常水位以下。

（4）倒虹管道采用焊接钢管。

3.2 水力计算

（1）上游管径d=800mm，i=0.0008，设计充满度h/d为0.70，流量414.5l/s，流速v=0.77m/s。查表得倒虹管道d600mm，q=414.5 l/s，i=0.004，v=1.4m/s>0.9 m/s,同时大于上游管道的流速

0.77m/s。倒虹管道总长125m，

（2）倒虹管段水头损失：

=0.004×125=0.5m

（3）进口局部水头损失：

=0.05m

（4）出口局部阻力损失：

=0.1m

（5）倒虹管全部阻力损失：

=0.65m

3.3 施工技术要求

（1）钢制管道参照《给水排水标准图集》（02s403）的有关内容制作和安装。焊接前应先用洗涤剂清洗焊接面上的铁锈、油垢等杂质，除锈要求达到sa2.5级并保持干燥，以免焊缝内产生空隙。防腐：内外壁均采用防腐涂料进行防腐并且具有耐磨性，底漆采用厚浆型环氧重防腐涂料，铁红色，涂三遍，厚约240μm，面漆采用

高抗水性环氧重防腐涂料而且具有耐候性，棕黑色，涂两遍，厚160μm，涂层干膜厚度约400μm。

（2）管道基础：由于管道敷设位置处于淤泥层，需对基础进行换填，抛填块石，管道基础采用碎石砂垫层。

（3）沟槽开挖采用小型挖泥船进行水下开挖。开挖完成后经检验合格后应及时进行槽底块石抛填，碎石垫层，管道敷设作业。

（4）倒虹管道的地基承载力不小于100kpa。

（5）管道下水前应将管道两端采用法兰螺栓堵板进行封堵，堵板上应设置进水管及排气管并在管道上安装闸门，以免沉管时进水和排气；管道充水时应同时排气，下沉速度不得过快。

4.问题与建议

倒虹管存在的最大隐患就是管道漏水、堵塞与清疏的问题。

倒虹管漏水形成原因主要有基础及地基不牢固，出现不均匀沉降而导致管节间出现裂缝；接缝处理不当而导致渗水；管道本身质量问题，有裂缝或漏洞导致渗水；由于在沟槽回填等施工过程中管节被外力推动导致移位或出现裂缝等等。为有效防止管道漏水，提出以下建议：

（1）做好管道基础及地基的处理与施工，保证管道地基承载力不小于100kpa。

（2）选用质量合格的管材，推荐选用管节长的管道，如钢管，