浅谈铁门代水库除险加固工程中虹吸式放水涵管技术研究分析
【摘要】本文以铁门代水库除险加固工程中应用虹吸式放水涵管为例，对施工中重点作出了分析，希望能为同类工程坝下涵管改造提供成功的经验。
【关键词】铁门代水库 虹吸式 放水涵管 除险加固
前言
徐闻县的小型水库，大多建于上世纪的五、六十年代，放水涵管有的采用瓦管连接，外包水泥石灰砂浆，有的为浆砌石拱涵或砼圆涵；放水涵管的断面小，难以进入检查维修。不少涵管及其进水口建筑物出现漏水问题，经反复维修，都有不能彻底解决问题，导致水库不能正常蓄水运用，大大降低了效益。近年来，我们结合工程实际，在多宗小型水库除险加固工程中运用了虹吸式放水涵管的方案，下面就铁门代水库放水涵管更新改造实践介绍该技术的应用情况。
1 工程概况
铁门代水库位于广东省徐闻县龙塘镇西南部，座落于黄定河下游，距离龙塘镇镇约6公里，距离徐闻县城约22公里。铁门代水库枢纽工程于1957年10月动工兴建，1959年11月水库基本建成，同年12月全面发挥效益。铁门代水库是一宗以灌溉为主，兼顾防洪、养殖及多种经营等综合利用的小（一）型水库。水库设计灌溉面积0.21万亩，现实际仅灌0.15万亩。由于年久失修， 涵管多处开裂， 不仅影响工程效益， 而且危及大坝安全。经多方案比较后，设计选用虹吸式放水涵管代替埋在坝内涵管对水库放水。
2 虹吸式放水涵管设计
2. 1 虹吸式放水涵管工作原理
虹吸式放水涵管工作时， 必须先排除管内空气，使管内形成真空， 涵管起虹吸作用， 使水库的水从涵管进口上升到涵管的顶部， 从而源源不断向下游涵管出口流出。
2. 2 虹吸式放水涵管设计
虹吸式放水涵管设计的主要任务是计算虹吸式放水涵管的过水流量和校核虹吸式放水涵管顶部最大真空度。铁门代水库虹吸式放水涵管总长58m， 内径30cm，采用6mm厚的A3 钢板焊制而成。其中上游段长16cm，下游段长25m，贯穿上部坝体的驼峰段长17m，驼峰段为水平段。
2.3 虹吸式放水涵管的布置
铁门代水库虹吸式放水涵管主要包括钢管、进口底阀、进出水池、充水管、排气管、放水闸阀及镇墩、支墩等，进水口高程为48.3m， 较水库原死水位低0.7m， 充水管径 Φ60， 排气管径Φ40， 两者均设于驼峰段上游一侧，两管管顶高程56.25m， 较正常高水位高0.75m；出水口高程为46.3m，较引水渠渠底低0.2m，放水闸阀设于坝后平段，以利操作；吸水钢管上游段设一法兰，以便进水底阀拆卸维修，下游段两镇墩之间亦设一法兰，作伸缩节使用；放水闸阀附近几米钢管不固封，以便闸阀能够拆卸维修；驼峰段钢管中心高程55.50m，较原水库死水位高6.5m，并与水库正常高水位持平，破坝最大深度2.8m。
2.4水力计算
（1）流量计算
虹吸式放水涵管为淹没出流，采用有压管（短管）计算公式：
在上式中，W为钢管截面，H 为上下游水位差，U为流量系数， 为虹吸管沿程水头损失系数，L为管长，d为管径， 为虹吸管局部水头损失系数总和。根据铁门代水库虹吸管径D=0.3M，管长 L=0.3m，水库处于死水位时虹吸管上下游水位差H=2.2m，查算虹吸管的沿程和局部水头损失系数，计算得水库处于死水位时虹吸式放水涵管放水流量为0.4m3/s，满足要求放水流量大于0.11m3/s的要求。
（2） 虹吸式放水涵管顶部最大真空度校核
虹吸式放水涵管最大真空发生在管顶最高管段内， 最低压强在管段末端的弯头断面， 包括弯头水头损失， 而在下游管段部位能转为压能， 压强沿程增加， 所以最大真空度核算断面选在铁门代水库虹吸式放水涵管。
虹吸式放水涵管顶部的理论最大真空值等于1个标准大气压，即10 m 水柱高度， 实际上， 虹吸式放水涵管顶部无法达到这种完全真空状态， 当虹吸式放水涵管的压强接近该温度下的汽化压强时， 液体就会产生汽化， 破坏水的连续性， 因此虹吸式放水涵管顶部最大真空值不能超过当地大气压与水饱和蒸汽压强之差， 水在标准大气压下， 不同温度下蒸汽压强值在0.06-4.98 m 水柱高度，而县最高气温为 40。C； 其次考虑一定安全值1m水柱高度左右， 所以铁门代水库虹吸式放水涵管的真空值采用8m水柱高度。
3 优越性评价
（1）避免了涵管漏水隐患，提高了安全性由于虹吸式放水涵管要求具有较高的气密性，一旦涵管漏水，管内真空现象即被破坏，涵管将不能正常工作，故无论涵管正常运行与否，均不会导致出现涵管漏水危及大坝安全的隐患。另外，由于驼峰段安装高程较高穿坝涵管处水压较小，出现填土与管壁接触面漏水的机会较低，故虹吸式放水涵管与传统的坝底埋涵相比，避免了底涵的漏水隐患，提高了土坝与涵管运行的安全性能。
（2）运行管理方便
由于虹吸式放水涵管除驼峰段外均沿坝面架设，放水闸阀设在背水坡脚操作方便，进水底阀可在上游管道法兰处拆卸维修，故具有操作简单、运行观测容易，维护检修方便等优点。铁门代水库虹吸式放水涵管于2000 年4月建成，经过两年的运行考验，工程运行状况良好，相隔一个月放水，只需在充水管处加水10kg 即可正常运行。
（3）缩短工期
由于虹吸式放水涵管可在工厂卷制好再运至现场拼装，因而具有结构简单、施工方便、节约工期的优点。据统计，合门水库虹吸式放水涵管现场施工工期仅为20d；比传统的破坝重建底涵可节省工期2/3。
4 个人经验
（ 1） 在满足最大真空度的前提下， 充分利用库容， 尽可能降低进水口高程。
（ 2） 为延长管道的寿命， 减少管道漏气， 除埋坝管段做好防腐外， 其余管道均安装距坝坡面30 cm左右， 并进行防腐处理；
（ 3） 为避免上游进水口底阀被垃圾卡住， 进水口设置进水池及拦污设施；
（ 4） 为减少充水时间及劳动强度， 配备移动式抽水设备用于充水， 通电的水库配备一套单相抽水泵， 没有通电的水库可配备一套农用柴油抽水机；
（ 5） 为减少管道漏气， 全部管道最好采用无缝钢管；
（ 6） 虹吸式放水涵管安装连接要密封， 确保管道不漏气、不漏水， 特别是在钢管连接以及阀门安装等环节时应注意施工质量；
（ 7） 为了充分发挥水库效益， 在设计及施工时， 应注意虹吸式放水涵管进口安装高程及埋坝段安装高程方案比选。
5 结语
铁门代水库放水涵管改建竣工后运用至今 2 年多，工况正常，工程效果良好，达到设计要求。该水库虹吸式放水涵管的运用实践证明：虹吸式放水涵管具有施工容易，工期短，便于渡汛；节省投资，操作、维护和运行管理方便；改变传统的底涵取水方式为虹吸管放水，较好地解决了坝内涵管普遍存在的渗漏问题。该技术值得在小型水库放水涵管更新改造中推广应用。
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作者：莫民向
摘要：近年来，地下涵管结构的应用越来越广泛，其抗震问题日益受到人们的重视，但是在这方面的分析相对较少。现针对受地震影响较大的浅埋涵管结构，概述了涵管结构的震害、地震反应特点、抗震分析方法，然后从地下结构的众多抗震分析实用方法中，列出了几种适合浅埋涵管结构抗震分析的实用方法，并对几种方法进行简单的分析比较，提出在不同的设计阶段应该采用不同的设计方法。
关键词：地下涵管结构;震害;地震反应;抗震分析。
Antiseismic Research on Culvert Structure
WANG Hui-bo1, ZHAO Li-min1，2,GENG Yun-sheng2
(1.North China Institute of Water Conservancy & Hydro- Power, Zhengzhou 450011;2.The Second Design & Research Institute for Water Conservancy & Hydropower of Hebei, Shijiazhuang 050021, China)
In recent years, underground culvert structures are widely applied and more and more people are concerned its anti-seismic performance. The paper summarizes the earthquake damage, the characteristics of earthquake response and the antiseismic analysis method on underground structure. Several methods of anti-seismic research of culvert structure are listed, and are simply compared between. Finally, the methods that different design methods should be select at different design stage are suggested.
Key words:culvert structure;earthquake damage;earthquake response;antiseismic research.
1 引 言
近年来，随着我国国民经济的发展，地下结构在水利水电、交通、能源、城市建设和国防工程等方面得到广泛的应用。由于地下结构受周围土体或岩体的约束，一直以来，人们认为它具有良好的抗震性能。然而，1995年的日本阪神地震使地下结构遭到严重破坏，地下结构的震害问题日益受到人们的高度重视。我国也在地下结构抗震方面进行了一系列研究，林皋[1-2]系统的介绍了地下结构的抗震设计方法;郑永来[3]等对软土中地铁区间隧道抗震设计进行研究分析;于翔[4]等研究竖向地震对地铁中柱的影响，认为竖向地震作用的破坏也不容忽视;高峰[5]等对不同断面地铁进行地震反应分析，确定结构衬砌的薄弱部位;宫必宁[6]等通过振动台试验，研究土与地下结构的动力相互作用。
在地下结构中，以明挖方式施工的浅埋地下涵管结构，应用非常广泛，受地震作用影响明显，结构安全性非常重要，例如在南水北调工程中，有许多倒虹吸、涵洞等涵管结构，大部分都处于地震设防区，一旦失事，会造成不可估量的损失。但是在地下结构的抗震研究中，大多集中在隧道和地铁车站分析中，在这方面的研究分析较少，目前，尚无明确的水工地下结构的抗震设计规范，难以适应水工地下结构建设的发展，需要在这方面进行进一步的分析。鉴此，有必要对地下涵管结构抗震做一概述，为其抗震分析提供指导。
2 地下涵管结构的震害及地震反应特点
地下涵管结构在我国得到广泛应用也是近20年的事情，期间，没有发生过大的地震，所以我国在这方面的震害记录不多。但是，1995年的日本阪神大地震，各种地下结构和地下设施均遭到严重的破坏。地下涵管结构遭到不同程度的破坏，位于西宫市和神户市的混凝土排水管道被严重破坏，管节发生移动现象，最大移动距离为80 cm，管身出现了纵向和周向破坏，还有一些排水倒虹吸管道甚至出现坍塌。这些震害清楚的表明：在强震作用下，地下涵管结构会遭到破坏，必需引起人们的重视。
通过对地下涵管结构以及其它地下结构震害的表现形式及具体发生条件的研究，得出一些震害特点：地下结构的抗震性能优于地上结构;结构周围的介质对抗震性能有重要影响：结构与周围介质的密实程度越高，破坏越轻;建在基岩上的地下结构比建在软基上的具有更好的抗震性能;地基液化、不均匀沉降也是地下结构破坏的重要因素。总的来说，破坏的原因可分为两种：一是结构自身的惯性力;二是周围介质的变形对结构的作用力，而且在大多数情况下，这是主要原因。
地下结构埋置在土中，地震发生时，由于周围岩土介质对地下结构的约束作用，会使其与地面结构的振动特性有很大的不同。表现如下[1]：(1)地下结构的振动变形受周围地基土壤的约束作用明显，随周围介质一起运动，结构的动力反应一般不明显表现出自振特性的影响;(2)当地下结构的尺寸相对于地震波长的比例较小时，地下结构的存在对周围地基地震动的影响一般很小;(3)地下结构的振动形态受地震波入射方向的影响很大，地震波的入射方向发生不大的变化，地下结构各点的变形和应力可以发生较大的变化;(4)地下结构在振动中各点的相位差别十分明显,地面结构各点在振动中的相位差不很明显;(5)地下结构在振动中的主要应变取决于周围土体的变形，一般与地震加速度大小的联系不很明显。对地面结构来说，地震加速度则是影响结构动力反应大小的一个重要因素;(6)对地下结构和地面结构来说，它们与地基的相互作用都对它们的动力反应产生重要影响，但影响的方式和影响的程度则是不相同的。
3 地下涵管结构抗震分析方法
目前，专门针对地下涵管结构的抗震分析很少，但作为地下结构的一种，地下涵管结构的抗震研究方法和地下结构抗震研究方法具有相近性，大致分为3种：地震观测、试验研究和理论分析。
3.1 地震观测
地震观测法就是通过实测地下结构在地震时的动力特性来了解其地震响应特点，进一步了解地下结构的地震反应。1970年，日本首先利用松花群发地震， 测定了地下管线动态应变，通过研究，发现地下管线和周围地基一起振动，而地下结构本身并不发生振动，随后，人们对沉埋隧道、盾构隧道和地下隧道等进行了地震观测，掌握了地下结构的动力特性，由此得出了地下结构地震反应的因素是地基变形，而不是地下结构的惯性力[7]。尤其是日本阪神地震后，人们进行了广泛的震害调查，收集了大量的有益资料。但震害调查很难对地震过程中的动力响应进行量测，也无法控制地震波的输入机制和边界条件，更无法主动地改变各种因素以对某一现象进行有目的、多角度的研究。故有时就不得不借助于现场试验，它可以在一定程度上弥补这一缺陷。
3.2 试验研究
试验研究分为人工震源试验和振动台试验。人工震源试验为实地研究结构动力特性或求得地基弹簧阻尼特性等，进行现场激振试验。由于人工起振力偏小，很难真实地反映出建筑物的非线性性质和地基断裂等因素对地下结构地震反应的影响，所以一般不多采用。振动台试验法能够较好地把握地下结构的地震反应特性以及地下结构与地基之间的相互作用特性等问题，因此更受重视。20世纪80年代，日本首先利用振动台试验方法研究砂质地基液化对地下管线结构的影响，90年代初，美国发展了大型模型抗震试验，通过模型试验，使人们更好的了解地下结构的工作特性。在国内，这方面的研究也逐渐发展起来，宫必宁[6]通过振动台试验,研究地震动输入对地下结构的影响,得出了侧壁位移、动土压力的变化规律;杨林德 等对上海软土地基上地铁车站的抗震性能进行了振动台试验研究，论证了上海现有地铁结构抗震性能的可靠性;尚昊、赵大鹏[9-10]分别对大断面、大跨度地下结构进行抗震模型试验研究。通过模型试验使人们能更好地了解和掌握地下结构的工作特性，为抗震理论的发展奠定了基础。
3.3 理论分析
就分析理论而言，波动理论和有限元分析是地下结构抗震理论分析的两种主要手段。近年来的研究结果表明，研究地层运动对地下结构的影响主要有两种方法[2]：一种是波动法，它以求解波动方程为基础，把地下结构视为无限线弹性(或弹塑性)介质中孔洞的加固区，将整个系统(包括介质与结构)作为对象进行分析，不单独研究荷载，以求解其波动场与应力场。该法忽略了土体与结构间的相互作用情况，认为地下结构的存在对该处的波动场没有影响，在采用该法设计时，可以将所求得的该处土体的波动变位直接加在结构上来求解结构的响应。它求解结果的精确程度取决于结构与周边土体刚度差异的大小，较适用于初步设计中对结构响应的估算。另一种是相互作用法，它以求解结构动力方程为基础，以结构为主体来求解其地震响应，而周围地基介质作用则通过相互作用力来反映，也就是说将介质的作用等效为弹簧和阻尼。相互作用法的基本假定是地基介质中的波动场不因结构的存在而受到影响，实际观测与模型试验都验证了这一点，从而可将问题的求解分为以下两步：首先不考虑结构的存在，求解介质中自由场的地震响应;再根据结构所在位置土体的运动来求解结构响应。其中，如何考虑介质对结构运动产生的相互作用力，也就是求得地基介质的复阻抗，是该法的重点也是难点，因为确定无限地基对地下结构的相互作用影响通常是非常困难的。相互作用法的本质是解决地震作用下由于波动在土-结系统内传递所引起的响应问题，能否有效地解决实际问题，主要取决于对计算对象的模型化是否合理，也就是要处理好以下几个关键问题。[11]：土—结系统初始状态的评价;地震波输入机制及随机地震动参数的时空分布特性;土—结系统动力相互作用的数值模型及方法;土体与结构材料和二者接触面的静动本构模型及模型参数的确定;考虑非线性的动力分析方法等。各种抗震设计实用方法大都是在这两种方法的基础上发展而来的。
4 地下涵管结构的抗震分析实用方法
对地下涵管结构进行抗震分析时，地震观测和试验研究的可操作性不强，理论分析是不可或缺的途径。在前述理论分析方法的基础上发展了许多地下结构抗震分析的实用方法，如BART法、反应位移法、围岩应变传递法、福季耶娃法、 等代地震荷载法、动力有限元法等等，它们在发展过程中，针对某些特定的地下结构，都采用了一定的简化和假定，各有各的特点，适用范围不一，并不一定适合具有线状型特性的涵管结构，针对浅埋地下涵管结构，下面我们列出几种适合其抗震分析的实用方法。
4.1 反应位移法[12]
目前实施的有关地下结构地震时的响应观测以及模型振动实验等表明：地下结构地震时响应特点为其加速度、速度与位移等与周围地层基本上保持相等，地层与结构物成为一体，发生振动，天然地层在地震时，其振动特性、位移、应变等会随不同位置和深度而有所不同，从而会在对处于其中的地下结构上产生影响。
反应位移法是基于上述的地下结构在地震中的响应特征而开发出来的计算方法，20世纪70年代初期，在地下管线及隧道等线形地下结构纵断面方向抗震设计方法中首次使用了该方法。20世纪70年代后期，反应位移法又用于大规模地下结构横断面方向的抗震设计计算中，这时将地下结构的横断面模型化为框架式结构，周围施加上地基弹簧，将结构深度方向的位移差化为地震荷载施加在弹簧上。
如上所述，反应位移法的重要思想认为地下结构在地震时的响应取决于周围地层的运动，将地层在地震时产生的位移差(相对位移)通过地基弹簧以静荷载的形式作用在结构物上，从而求得结构物的应力等。由于这种方法考虑了地下结构响应的特点，能够较为真实的反映其受力特征，是一种有效的设计方法，从而在一些设计规范中得到应用。如日本的隧道标准示方书(1996年)，给水设计抗震工法指南等。这种方法包括横断面抗震计算和纵断面抗震计算，主要适用于地下线状结构物如涵管结构、隧道结构等的计算。
4.2 等效静力荷载法[12]
等效静力荷载法是将地震中由于地震加速度而在结构中产生的惯性力看作地震荷载，将其施加在结构物上，计算其中的应力、变形等，进而判断结构的安全性和稳定性的方法。地震荷载由于是针对有质量的各部位的质量乘以地震加速度来求得，地震加速度也可以用重力加速度的比值来进行表示，这样可将其与结构质量直接相乘得出地震荷载。地震惯性力F的计算公式为
F=τ/gQ=KCQ(1)
式中：Q—结构物的重量; τ—作用于结构的地震加速度;g—重力加速度;K—地面运动加速度峰值与重力加速度g的比值。
将等效静力法用于地下结构时，作为结构物承受的荷载，除自身的惯性力以外，上覆土的惯性力、地震时的土压力、内部液体的动压力等也需要进行考虑。 该方法适用于受惯性力影响较大的浅埋结构，但其计算的结构内力，其量值一般偏大于动力响应分析值，较为保守，可以做为涵管结构初设阶段的抗震分析。以日本为例，采用此法的设计规范有：给水管道设施抗震工法指南(1997年)等。
4.3 动力有限元法
随着有限元计算技术的发展，尤其是动力有限元的发展，使有限元成为抗震分析的有效途径之一。该方法将包含对象结构物在内的整个地层划分成有限元网格，使无限自由度问题转化为有限自由度问题，考虑边界条件以后，输入地震波，进行动力响应分析，从而得出每一时刻地层和结构物中的变形、应力和应变等。其分析步骤主要有：几何、材料和荷载的理想化;刚度、质量和阻尼矩阵的形成;建立运动方程并求解。原则上它可以适用于各种复杂形状的连续体问题，能较好的反映各种复杂的材料特性。对地下涵管结构进行动力有限元分析时，常假设在结构下方存在一个基岩面，将地震加速度沿此基岩激振，再由达伦贝尔定理得出结构和周围介质有限元体系的平衡方程。
一般来说，涵管结构断面一致，纵向延伸长，所以在动力有限元分析中，土可用二维平面应变单元来模拟，涵管结构可用梁单元或者二维平面应变单元来模拟，但是二维求解难以反应涵管结构周围介质在强震作用下液化和沿轴向不均匀沉降的影响，三维有限元的发展会使这些问题逐渐得到解决，同时动力有限元求解过程中会遇到很多难点：无限域中边界处理问题、算模型及其参数的确定、地震波及其输入方式的选定等，这些问题如何处理会对计算精度有一定的影响。不少学者通过动力有限元对地下结构进行了分析，林利民[13]等比较研究土-地下结构相互作用中埋深、土层分布和结构类型等因素对地下结构抗震性能的影响;郑永来。[14]等在采集分析地铁震害类型的基础上，对软土中的地铁区间隧道的抗震分析进行了研究。Jun Seong Choi[15]采用商业有限元软件ANSYS对地下盒形结构的非线性地震反应进行了分析，考虑了土与结构之间接触面的相互滑移和分离现象。陈健云[16]等比较研究了地下结构-围岩动力相互作用分析中地震动输入机制、无限围岩动刚度及结构特性等各种主要因素对地下结构地震响应的影响程度。
5 结 语
地下涵管结构一般具有埋深较浅、结构横断面一致、纵向延伸长，地质条件复杂的特性，在地震作用下，影响结构的因素非常多，也很复杂，各种分析方法都存在一定的假设和简化。一般是通过地震观测、模型实验的结果来部分或者定性的再现实际现象、解释物理机制、总结特性规律，验证理论分析，为理论分析提供指导。各种抗震分析实用方法也都有不足之处，就目前的发展水平而言，没有那种方法能够精确、全面的完成地下涵管结构的抗震分析。反应位移法认为结构和周围地层成为一体，共同振动，但是忽略惯性力和阻尼项的影响;等效静力荷载法假定结构物为绝对刚性，且不考虑结构物的动力特性以及结构与土层之间的相互作用。以上两种方法是拟静力法，都是粗略、近似的，它们的优点是计算简便，但不能很好地处理介质中的非均匀性、各向异性、非线性及复杂的几何形状及边界条件，相比较而言，动力有限元能克服这些缺点，其适用性强，灵活方便，且三维动力有限元能反映物体的真实受力情况的状态，能较为详细的反映周围地层的动力特性，对于沿轴向地质条件复杂的地下结构的模拟更加合理，从而使抗震计算的结果更精确，但是其应用不便，不为一般设计人员所掌握,但终究是解决地下结构抗震问题的有效途径。鉴于上面比较，笔者认为，在涵管设计的不同阶段应该采用不同的方法，一般在初设阶段，抗震计算可用拟静力法中的反应位移法和等效静力荷载法，在施工阶段，可用动力有限元进行验算。
总之，地下涵管结构作为一种应用非常广泛的地下结构，和地上结构受地震力作用明显不同，人们对它在地震作用下的相应认识还有限，在设计过程中必需让结构具有吸收变形和能量的能力，而不单单依靠结构强度来提高抗震性能。同时应该进行系统而深入的地震观测、实验研究和理论分析，了解涵管等地下结构的内力-变形规律及破坏模式，发展合理而可靠的地下结构抗震设计理论和方法，为地下结构抗震设计规范的制定奠定基础。
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作者：王会波 赵立敏 耿运生
圆管涵施工工艺及流程
一、圆管涵施工工艺及流程
1、基坑开挖：
基础采用人工配合机械开挖，用挖掘机按放出的开挖轮廓线从上而下开挖，挖出的土用自卸汽车运自指定弃土场，基底平面尺寸每边宽出结构边线50cm，机械开挖至基底标高以上30cm厚时，停止开挖，向监理工程师报检，待检验合格后，人工修整边坡，开挖剩余30cm后的基坑土方，平整且夯实基底,基坑开挖到设计标高后，用触探仪对基底承载力进行检测，如符合设计要求，请监理工程师签认后，再进行后续工序;如地基承载力不能满足要求，则报告监理工程师并申请相应的经其批准同意的方案对地基进行处理，直到符合要求。
2、基础施工： 1)基底处理
砂砾垫层回填前先将基顶整平夯实，并控制基顶标高线，根据回填砂砾中部和端部厚度不同，分层进行填筑夯实，砂砾采用质地坚硬的砂砾石，不得含有植物、垃圾等杂质，石子最大粒径不大于50mm，含泥量不大于5%，卵石粒径为50mm--60mm，级配较好，吸水率不大于5%，施工前先做好砂砾石的配合比试验确定最佳含水量和分层铺设厚度，每层全面均匀夯压4-5遍。 2)注意事项：
①铺筑前先行验基，边坡必须保持稳定，做好排水措施，使基坑保持无水状态。 ②钉立标志桩控制填料厚度，中部垫层底面根据设计要求在同一高程，在中部和端部不同高度垫层交接处，基坑底面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅顺序进行垫层施工。
③填毕后不能暴露过久，及时进行圬工基础浇筑，并及时回填基坑。 3)质量要求及验收：
施工过程中分层取样测定干密度，每100m²不少于2个点，取样点位于每层2/3的深度处，实测干密度不小于设计要求为合格，上层合格后才能进行下层施工。砂砾垫层压实度用灌沙法取样进行测定。 4)混凝土基础
根据基础的纵横轴线、平面尺寸进行放线，再根据边线对模板进行加固。模板采用组合钢模板，模板采用的原则：结构物所需的模板块数少、拼接少，节省连接和支撑配件，减少拆除工作量，增强模板整体刚度，配板时将钢模板的长度方向沿着基础结构的长度方向排列以利于用长度规格较大的钢模板和增大钢模板的支承跨度，钢模板在拼装超过4m时，每4.5m留3mm--5mm的富余，在安装端头时统一处理。
安装前先绘制模板组装图，对不足模板的空缺部位和非直角的转角处用木模补配，编制钢模配件表，拟定需用机具及劳动力，模板采用现场拼装组合，用回形卡钩头穿入相邻的两模板边肋的卡孔中，按下回形卡弧形部分使其夹住模板拼接处两边肋，两模端部卡孔则用L形插头插入连接，然后拼上纵横向钢楞和蝶形扣件或弓形扣件，用钩头螺栓从两钢楞中间穿入，钢楞装好后拧紧模板拉杆螺栓并设立支撑，使模板保持整体稳定，钢模板拼缺处用木模镶补，木模板应按钢板边肋上的卡孔眼位钻孔，用紧固螺栓将木模与钢模连接。
混凝土采用分层浇筑，第一层先浇筑至管节底水平高度，待管节安装后再进行下层混凝土浇筑，直至到基础设计标高线，混凝土的拌和、浇筑均按施工规范要求进行施工。
3、管节制作：
涵管管节由专业厂家按设计图纸集中预制。 1)管节钢筋
钢筋进场前必须进行原材料检验，合格后方可进场，涵管的钢筋有内外两层，螺旋筋均为Ф12，纵向分布筋为φ8，钢筋按设计要求的尺寸和大小加工成螺旋筋状。 2)模板制作
模板采用定形钢模板，在厂内进行统一加工制作，制作时必须保证模板的强度、刚度、和整体的稳定性，以满足施工要求，外模采用两片约5mm的钢板半圆筒拼制，半圆管用带楔的销栓连接，内模采用三块进行组装，其中一块做成楔口状以便容易取出内模，拆除内外模时用手锤轻轻敲打脱离管涵，模板起吊采用链滑车起吊。
管涵脱模2-4h即可洒水养护，养护方式采用覆盖或洒水进行自然养护，养护时间不少于7天。 3)混凝土制作与浇筑
混凝土原材料必须经检验合格后方可进场，混凝土采用0.5~1cm小石子混凝土，坍落度≤1cm,砂率为45%~48%，混凝土拌制采用强制式搅拌机，翻斗车水平运输，人工往模内进行铲运。为加快工程施工进度和模板周转速度，施工过程中采用加入早强高效减水剂。混凝土浇筑前模板与混凝土接触的表面先涂润滑剂，钢筋放在内外模之间，做好保护层垫块厚度，每节管涵分5 层进行浇筑，将拌和好的混凝土按一个旋转方向注入内外模之间，并将插入式振捣器跟在浇料作业后面插入振捣，最后一层振动冒浆后抹平顶面。 4)注意事项：
施工时必须注意防止内模或外模单独发生水平移动，而造成管壁厚度不均匀的情况，脱模后立即在管节上用油漆注明使用的涵顶填土高度和浇筑日期，防止装运管节时出错或养护期不够，混凝土强度不合要求，每次浇筑管涵混凝土时要同时浇筑一定数量的混凝土试件，在试件上注明浇筑日期以及砼强度等级，并与预制管涵进行同样条件养护。
4、管节成品检验和质量标准：
管节成品质量检验分为管节尺寸检验和管节强度、吸水率检验，前者采用一般量具(钢尺)丈量，后者采用一套试验工具，所有管节必须经过检查和试验，符合质量标准后，才允许进入现场使用。
5、管节运输与装卸： 1)管节运输
运输管节的工具，根据道路情况和设备条件采用自卸汽车，管节的装卸采用汽车吊。在装卸和运输过程中每个管节底面要铺稻草或30-50cm砂垫层，使受力均匀，边围用木块圆木楔紧，稻草护边，并用绳索捆绑固定，防止管节滚动、相互碰撞而破坏。 2)管节的安装
管节安装采用现场吊装，在垫板上滚动至安装位置前，转动90º使其与管涵方向一致，略偏一侧，在管节后端用木棍拔动至设计位置，然后将管节向侧面推开，取出垫板再滚回原位。
管节在对头拼接处的缝隙填塞沥青麻絮，上半圈从外往里填塞，下半圈从里往外填塞，外面用涂满热沥青的油毛毡包裹两圈，油毛毡宽度为15cm，包裹方法：在现场用热沥清逐层粘合在管外壁上接缝处，外面在全长管外裹以朔性粘土。
6、管节安装：
管节安装采用吊车吊装。管节按所放涵轴线位置安装平稳，再进行下一节安装。
7、沉降缝设置:
基础沉降缝每4~6m设一道，基础与管节沉降缝应上下贯通不得交错搭接，沉降缝宽2cm,接缝处的两端应竖直、平整，缝内用沥青麻絮或不透水性材料填充，填塞物应紧密填实。
二、圆管涵附属工程施工:
1、涵洞进出水口 1)八字墙
按照设计尺寸定出附属结构物边线，拉好控制线，搭好施工脚手架，施工中注意翼墙顶坡度的大小，八字墙与台身用泡沫板隔开作为施工沉降缝，当重量小或距地面不高时，用简单的马凳跳板直接运送，当重量较大或距地面较高时，可采用固定式动臂吊机或桅杆式吊机，将材料运送到脚手架支撑板上。用于砌石的脚手架应环绕墙身搭设，用以堆放材料，并支撑施工人员砌镶面定位行列及勾缝，脚手架采用钢管搭设。
砌筑第一层砌块时，由于基底为土质，只在已砌石块的侧面铺上砂浆即可，砌筑斜面墙时，斜面应逐层放坡，以保证规定的坡度。砌块间用砂浆粘结并保持一定的缝厚，所有砌缝要求砂浆饱满，同一层石料及水平灰缝的厚度要均匀一致，每层按水平砌筑，丁顺相间，砌石灰缝互相垂直，砌石顺序为先角石，再镶机，后填腹，填腹石的分层高度应与镶面相同，尖端及转角形砌体的砌石顺序，应自顶点开始，按丁顺排列接砌镶面石，尖端及转角处不得有垂直灰缝。
2、砌体质量要符合以下规定：
①砌体所用各项材料类别、规格及质量符合要求; ②砌缝砂浆铺填饱满、强度符合要求;
③砌缝宽度、错缝距离符合规定，勾缝坚固、整齐，深度和型式符合要求; ④砌筑方法正确; ⑤砌体位置、尺寸不超过允许偏差。
3、涵洞缺口填土
洞顶填土高度在0.5-1.5m时，管顶路基及管身两侧，在不小于两倍孔径范围内，用含灰量≥9%的石灰土每10cm一层，分层夯实，压实度达95%以上。
三、质量保证及控制措施
1、质量保证措施
1、成立项目质量领导小组，设专职质检工程师，各施工队设质检员。
2、执行施工前的各种技术交底工作，使施工按照技术交底的有关要求进行施工。
3、工地试验室要加强施工检测，对施工工艺进行全过程控制。
4、实行监理旁站制度，上道工序完成、下道工序施工前，必须由监理检查签证后方可进行。
2、质量控制措施
(1)对于每道施工工序，技术人员一定要留好影像资料。每道工序完成后，现场技术员及质检员应先进行自检，不合格时，进行整改，合格后报监理工程检查。监理工程师检查合格后方可进行下一步施工。严禁未经质检、监理人员检查并同意施工，擅自进行下一步工序施工。同时要提前做好下道工序的施工安排，保证各施工工序间的良好衔接。 (2)结构物砼养生做好定时检查，养生期内砼严禁曝晒。并及时观测外观，适时检查强度。
(3)砼浇筑过程中出现突发事件引起中断，必须第一时间与拌和站联系，已经发出的砼及时沟通调往他用，避免造成浪费。涵洞墙身砼浇筑过程中要设专人检查螺丝扣件紧固，防止因振动时扣件松动造成跑模。
(4)结构物几何尺寸、路基宽度、坡度、标高一定要勤量勤测，并做好复测工作，在砼浇筑过程中要定时进行模板、钢筋几何尺寸、平面位置量测，以防偏位。 (5)圆管涵精细部位的施工需谨慎，如伸缩缝控制，锚栓孔位置，橡胶缓冲垫尺寸，八字墙与墙身间空隙尺寸等。
(6)通过严把过程检验关，试验关，保证工程施工每一段、每一部位的质量在施工过程中受到控制，及时组织质检人员、施工人员及相关技术人员对各工序进行自检，并按检查点分类和按有关规程规范进行检验、试验、标识、记录，对出现的问题及时组织人员进行研究分析，定了纠正及预防措施。
(7)定期对施工中、工作中问题进行总结，并对施工过程中的新技术、新工艺展开学习讨论，工作中做好施工周计划，每周对一周工做进行总结，分析超完、欠完工程原因，并做好下步施工计划。
施工前，要先对施工区域内障碍物进行清除，按照设计高程进行施工测量放样，确定开挖边线，开挖前做好水流引流，把开挖范围围堰，排干集水。然后采用斗容为0.6m3的挖掘机进行土方开挖、清淤;开挖过程中要严格控制高程，并预留10cm保护层采用人工开挖，严禁超挖。机械开挖成型后应再次进行精确放样，并采用人工挖除10cm厚的保护层，修整、夯实边坡。遇地下水时及时在基坑边缘开挖排水沟和集水坑，采用泥浆泵抽除坑内集水。
开工前应将水泥、砂石、涵管出厂合格证、检验报告送交监理单位审核，经其同意后方可使用;建立完善的原材料进场登记制度，所有原材料均应在监理人员的见证下取样送检，经检验合格后方可使用。在施工过程中，严格控制砂浆配合比，严格控制高程和平直度。 管安装
(1).清基
清除基坑内碎石、淤泥。在基坑齿槽分缝处开挖若干集水井，抽排积水。
(2).测量
用经纬仪将控制点引入涵管基坑，根据设计尺寸，放出控制点，然后用木桩定出轮廊线。高程控制采用在模板四周测设高程控制点办法。在安装过程中，采用水准仪检查的办法，控制上下游锚固线高程，确保精度。
1 土方回填
(3)、砌筑
砌筑前，对支承结构的稳定性、强度、刚度重点检查，发现问题及时补救和加固。
严格按试验配合比配料，进料每车要过磅，水和水泥误差±2%，拌和时间最少不少于2分钟。严禁出生料，使砂浆不均匀。控制施工水灰比和坍落度，根据天气情况和砌筑面的高低，砂含水量要适当加以调整。
严禁用砂浆抹面而发生脱皮，砌好后要视天气情况洒水养护14天，气温小于5℃严禁洒水，草包覆盖保护。
(4) 认真做好各工艺的质量报验单及验收，做好隐蔽工程验收，认真填写施工日记、分部分项验收单，竣工资料齐全符合要求。
长阳鸭子口乡低丘岗地改造工程项目部
2009年4月5日
水库设计总说明
4.3 涵管
1、所有建筑物混凝土结构分缝宽度均为20mm;缝间设止水铜片，止水铜片内部用沥青麻丝填充，分缝材料为20mm厚沥青杉板，与土相接部位外包土工布。
2、平涵标准管长为9m，最后一节管长如与施工图设计不符，可根据施工实际情况进行调整。
3、平涵按1:1.5边坡进行开挖，开挖高度每5m设一道1m宽开挖平台;管基开挖要求挖到老土或基岩上，坡度可根据实际情况做适当调整，基底整平夯实，地基承载力不小于300kPa，地基超挖部分采用砂砾石或混凝土回填至基底标高，分层夯实，分层厚度300mm，压实度不小于96%;如遇软土层和淤泥时必须对基础另行处理。当涵管基础坐落在土基与岩基的分界面处时，应在此处增设伸缩缝。
4、平涵出口段5m长管身须外包反滤层，反滤层从内到外为150mm厚中粗砂层(粒径d=0.25～2.0mm，相对密度≥0.7)、150mm厚砾石层(粒径d=2.0～20.0mm,相对密度≥0.7)，外部再包裹土工布一层。
5、回填粘土设计指标：涵管回填土压实度不小于96%。涵管开挖断面管顶2.0m以下及涵管周围采用粘土人工夯实，渗透系数不大于1×10-5cm/s，超过涵管顶2.0m时，采用机械设备进行分层碾压, 分层厚度300mm，其中建筑物基础下采用含砾粘土夯实回填，压实度不小于96%。
6、混凝土浇筑时，应振捣密实，并要求使用振捣器捣固;每个位臵的振捣时间以混凝土不显著下沉，不出气泡，并开始泛浆为准。混凝土浇筑完毕后，应及时洒水养护，以保持混凝土表面经常湿润。脱模的混凝土表面不得出现蜂窝麻面，及时修整、抚光。抚光工艺标准：糙率≤0.014。为及时检查工程质量，要求每50m3混凝土取样一组(3个)。
4.4 施工导流
1、涵管原址挖除重建时，应做好施工围堰，并在涵管开挖断面边上开挖一0.3×0.3m(宽×高)导流沟，必要时应增设抽水泵排水，新涵管建成后具备过流条件后，利用新涵管导流。
2、围堰顶高程不低于死水位(或导流建筑物进口底高程)以上1.5～2.0m，当遇较大施工洪水时，视情况加高围堰，同时围堰应碾压密实，具有一定的防渗能力和稳定性，确保正常施工。
4.5 安全施工
1、建立安全责任制，落实责任人;设专职安全员，全面负责施工工程的安全，统筹工程安全生产工作，保证并监督各项措施的实施;加强安全教育和宣传工作，使安全意识得到进一步提高。
2、加强施工现场管理。坚持“三不放过”、“工前交底和工后讲评”的制度，加强施工现场用电安全管理，严格按照《施工现场用电安全技术规范》及其它有关规定执行。
3、所有施工人员都必须配戴安全帽、防护手套，在钻机三角架上配有安全帽、应急帽。
4、其它事宜严格按照规范和程序施工。
5 水土保持
1、在主体工程设计中，考虑了混凝土预制块和草皮护坡等水土保持措施，这些防护设施不但满足工程本身的要求，而且具有水土保持功能，对保障工程安全运行、防止工程建设中产生的水土流失具有积极的作用。
6 环境保护
1、采用中和沉淀法处理碱性废水。设计长方形沉淀池用于预制混凝土养护用水废水处理，就近布臵在混凝土预制场的一侧。沉淀池规格(长×宽×深)3m×1.5m×1.6m，废水停留时间为不少
于30s。
2、混凝土拌和系统设袋式收尘器，定期检测收尘器除尘效果，收尘效率降低时应及时清理;在水泥装卸过程中，应保持良好的密封状态;细骨料堆设简易棚，骨料堆积边坡角度不宜过大，给细骨料堆适当加湿，防止细骨料被风吹散。
3、施工区执行GB12523-90《建筑施工场界噪声限值》标准，乡村生活区参照GB3096-93《城市区域环境噪声标准》1类标准评价。
7 施工图设计变更情况 8 其他
1、本说明中未尽事宜，按有关规范、规程和相关施工图要求执行。
2、因上游水下地形测绘成果精度较低，相关设计应待水库放空后视实际地形相应调整。
3、各建筑物地基开挖后应组织参建单位进行验槽，并作好地质素描。如建筑物工程地质条件与设计图纸不一致时，应及时通知相关人员到场，根据有关变更通知进行调整。
4、施工中严格执行施工安全作业规程及质量控制标准。
钢筋混凝土涵管
项目建议 书 项目名称：钢筋混凝土涵管生产线
项目性质：新建
项目负责人：XXX
申报单位：XXXXX水泥制品有限公司
申报时间：2009年2月
一、项目概况
为了发展地方经济，进一步扩大生产规模，XXX和XXX同志合资在石涧镇工业集中区征地22亩，新建厂房、办公楼等，新上钢筋混凝土涵管自动化生产线两条(直径为300-1200mm和直径为600-2000mm)，项目总投资1200万元人民币。
三、项目建设的必要性
随着城市发展，企业的引进，基础设施建设步伐的日益加快，涵管需求量越来越大。据统计，我地虽有几家涵管生产企业，但规模小，都是生产小口径涵管,不能满足市场需要,尤其是正在建设中的二坝工业区的焦化工程、我X的XX水泥厂工程需要大口径涵管都从XXX购入，运输力资大，成本高。我公司新上的钢筋混凝土涵管生产线旨在服务基础设施建设，全方位满足城镇和企业建设需求。
四、原材料及生产工艺流程
生产所需的石子、黄沙、水泥、钢材本地易购，其主要工艺流程： 材料购入→配比→搅拌→旋转离心成型→保养
五、项目建设主要内容及建设工期
(一)、机械设备：
1、悬辊式离心机：主要用于产品制造
2、装载机：装运石子、黄沙等材料
3、搅拌机：搅拌原材料
4、叉车：产品厂内保养运输
5、行车：吊运、装车用
6、卧式锅炉：蒸汽保养用
7、钢模：制作产品用
8、输送设备：输送混凝土用
9、滚焊机：焊接钢筋用
10、供电设备(变压器、线路等)：厂区供电用
(二)、房屋、建筑物以及生产工具：
1、厂房：生产产品
2、仓库：堆放水泥、钢材等材料
3、宿舍、食堂：职工食宿用
4、办公楼：办公用
5、门楼及围墙：安全设施
(三)、运输设备(货车)
(四)、完成论证设计后，6月内完成土建工程、设备安装调试、投入生产。
五、投资估算
本项目总投资约1200万元人民币，明细概算如下：
(一)、机械设备：377万元
1、悬辊式离心机--300-1200mm、800-2000mm各2台：64万元
2、装载机2台： 7.2万元
3、搅拌机3台：9.5万元
4、叉车1辆：6.2万元
5、行车--5T、10T各1架：45万元
6、卧式锅炉1台：15万元
7、钢模--直径300-2000mm，长2000mm计65台：130万元
8、输送设备2台：6.6万元
9、滚焊机2台：18.5万元
10、供电设备(变压器、线路等)：29万元
11、运输设备(货车):46万元
(二)、土建工程：675.6万元
1、厂房2200㎡：286万元
2、仓库300㎡：30万元
3、宿舍、食堂400㎡：40万元
4、办公楼360㎡：57.6万元
5、门楼及围墙600m：36万元
6、厂区水泥路1500㎡：84万元
7、绿化:14万元
8、其它建筑物(供水设施、水池、下水管道、操作台等)
9、征地、厂地平整13000㎡：82万元
(三)、流动资金：147.4万元
1、各种原材料及辅助材料：100万元
2、人工费：20万元
3、开办费：22万元
46万元
4、生产调试费用：5.4万元
六、资金筹措
1、自筹资金：800万元(其中:叶太斌400万元、吴德顺400万元)
2、银行贷款：400万元
七、财务分析
月物耗:94.6万元 月耗水电:5.6万元 月耗人员工资:12.2万元 折旧费用:6.6万元 销售费用:150×3%=4.5万元 管理费用:150×2%=3万元 财务费用:400×0.63%=2.52万元 增值税:150×3%=4.5万元 所得税:20.2×25%=5.05万元 月净利润:20.2万元-5.05万元=15.15万元
八、其他需要说明的问题
本项目生产过程无环境污染。
本项目座落在镇工业集中区，土地按规划使用。
“访惠聚”活动住乌恰县膘尔托阔依村工作组
膘村工作组〔2015〕3
号
关于申请解决膘村排水涵管更换资金的请示
尊敬的克州邮政公司领导：
“访惠聚”活动第二批住村工作组到村后，与膘尔托阔依村(以下简称“膘村”)村两委积极沟通，形成了工作计划，为群众办实事办好事，体现出克州邮政“为民务实清廉”的风格。
经住村工作组与村委会共同实地查看，目前膘村共有五十处左右涵管出现损毁。夏季雨量增大，山洪暴发危险很大，村内排水涵管损坏严重，给村民生命财产安全带来严重威胁，膘村初步估算更换资金以涵管单价500元计算(涵管直径40公分，长度2米)，所需要五十根共计2.5万元。经工作组多方协调，有厂家愿以7500元价格提供全部涵管，因工作组目前没有自己经费，特申请解决该项资金,为民造福。
请予以批准!
克州邮政住乌恰县膘尔托阔依乡膘尔托阔依村工作组
2015年4月7日
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