倒虹吸,施工方式的一种,当渠道与道路或河沟高程接近,处于平面交叉时,需要修一建筑物,使水从路面或河沟下穿过,此建筑物通常叫做倒虹吸。倒虹吸主要有竖井式。这种形式施工简便而且便于清除泥沙。倒虹吸有箱形和圆形两种。物理上水往高处走的现象是一种水利工程的技巧。倒虹吸主要用于农田水利工程中。渠道与道路、河流等发生交叉时,既可采用渡槽,如北宋时曾在引用泾水的郑白渠上使用过;也可采用倒虹吸,如南宋时曾在引用褒水的山河堰上使用过。这种大型倒虹吸多采用浆砌块石构筑,也可用竹筒连接而成。
中文名倒虹吸
建筑物
农田水利工程
弓形
建筑描述
《管子·度地》对倒虹吸水流的描述:
《管子·度地》对有压倒虹吸水流作过精辟的描述:水之性,行至曲,必留退,满则后推前,地下则平行,地高即控。
笔者认为,这一段说的是有压管流的“水之性”,和上段所说的“以高走下”的无压流的“水之性”,是并列的两段文字,“行至曲,必留退,满则后推前”,描述的是渠水通过倒虹吸的水流现象,当渠水从一端流入向下弯曲的倒虹吸时,必先灌满倒虹吸(从整个渠道水流来看,这时呈现出“留退”的状况),尔后才能“后推前”地从另一端流出,水流通过建筑物,必将产生一个能量上的损失,因此,一定要使倒虹吸的进出口水面高程有一个必要的差值,使出口高程低于进口高程才行,出口低于进口(“地下”),则水流将平顺地通过,否则,渠水就会因倒虹吸出口端过高(“地高”),受倒虹吸控制而流不过去。
公元前,中国和古罗马城市供水管路中的倒虹吸:
1975年至1981年在对位于河南省登封县告成镇的阳城遗址的发掘中,发现有战国晚期的城市管道供水系统,其中实际应用了倒虹吸。整个供水设施由输水管、控制流量的控制坑、沉淀泥沙的澄水池、贮水坑和蓄水瓮等组成。供水管路共有八条,沿地形由高向低布设,总长有数千米之多。输水管内径约为12.3厘米,在淹没条件下,输水流量可达20~30升/秒。
输水管路由直通管、三通排气管,三通分水管、四通控水管等部件衔接组成,均为陶制。其中陶直通管与陶三通排气管衔接情况如图2-14所示,陶四通管的造型如图2-15所示,输水管路多数铺设在开凿于红砂岩的沟槽中。较深的沟槽达1.2~2.0米。
大约在公元前180年左右在土耳其境内古希腊帕加马城建有大型城市输水管沟,水从海拔约360米的源头,跨越两条山谷输送至这座城堡,而城堡制高点只比源头低约40米。其中当有跨百余米山谷的倒虹吸。古罗马著名建筑师维特鲁威在写于2000年前的不朽名著《建筑十书》中,详细地记述了当时输水管网的建设要点。对于倒虹吸,维特鲁威还特别指出,为了倒虹吸的安全运行,需要修建镇墩和排气竖管。
①对《管子·度地》渠道坡降计算和水跃的描述,是姚汉源先生于1962年最先提出的。
②河南省文物研究所、中国历史博物馆考古部,登封王城岗与阳城,文物出版社,1992年,第229~246页。
③参见チヤ-ルズ·シンガ一等编,平田宽、八杉龙一译,技术の历史——地中海文明と中世(下),筑摩书房,第581~583页。PeterJames,Ancient Inventions,颜可维译,世界古代发明,世界知识出版社,1999年,第388页。
建筑释义
倒虹吸有一种形式的输水管称倒虹吸,它是在渠道与道路、河流发生交叉或在渠道穿越山谷时经常采用的一种立交水工建筑物。早在2000多年前,中国已有成功的运用。与虹吸管一样,它在立面上也呈弓形;不同的是,其弓弯向下。而且,虽然倒虹吸管和虹吸管的输水原理相同,即都借助于上下游的水位差,但倒虹吸在开始工作时不需人为地制造管中的真空,因而更为普及。[1]
在唐朝诗人杜甫的诗歌中和元代科学家王祯所著的《农书》中都可见到对输水渠道上使用倒虹吸的描述和记载。
保证措施
技术保证措施
坚持设计文件图纸分级会审和技术交底制度。重点工程由总工程师审核,在施工过程中技术人员向施工人员进行“四交底”,即:设计意图交底,质量标准交底,施工工艺交底,创优措施交底,并有记录。建立技术、质检人员工点质量负责制,奖优罚劣,要求责任人员勤测、勤量、勤检查、勤指导,认真作好各种原始记录,施工前认真复核设计文件,作到心中有数。技术交底数据要同施工现场反复核对,作到技术无误差。
制定专项的雨季施工技术措施,确保质量目标的实现。
材料管理措施
材料采购,设专人验收,严格执行材料进场检验制度,严禁不合格的材料进场,材料进场及时取样检验,确保材料的各项技术指标到要求。在施工过程中,按检验试验的有关规范随时抽检。采购材料必须有出厂检验、试验合格证,并配合业主对采购材料实施验证。经监理工程师同意后方可进入现场。
质量自检制度
预控、自检、互检:
细化研究本工程各专业、各工序在以往类似工程施工过程中易出现的质量问题,分析原因采取预防措施,并编制在本工程具体施工组织设计方案中。
从材料质量、过程控制、操作方法、技术交底、施工工艺等方面入手,严把质量预控关键点,做好本工程质量预控工作。
施工过程控制及竣工检查:
积极配合现场监理工程师,采取旁站、巡视、抽样等形式对工程质量进行监督检查,对隐蔽工程及关键工序必须经监理工程师确认,方可进行下道工序,项目经理部和作业队形成质量检查监督网,层层把住工程质量关。
工程质量实行定期检查制度,由项目经理主持,质量部门组织,施工物资等部门参加,检查前期制定计划实施情况。对各分项分部工程的质量检查,严格执行铁道部颁布的施工规范和设计技术标准,对检查中发现的问题进行总结,定期召开质量会议,评议质量工作下发质量通报。
特殊工序作业人员需经专业培训,考试合格后持证上岗。
工程进入竣工验收阶段,进行有计划、有步骤、有重点的收尾工程清理工作,通过竣工前的预验,找出漏项或需修补的项目。
工程项目完工后,由各作业队队长组织技术、质检等有关人员按设计要求、施工规范及工程验收标准对本工程项目进行一次全面自检,确认达到验收标准后,由单位组织内部初验,内部初验由项目经理组织,总工程师主持,邀请监理工程师参加,确认工程质量全部达到验收标准后向建设单位申请组织工程验交。
在工程未交接前,做好竣工工程成品的保护、巡视、维修、清扫,以保证设备始终处于良好状态,提高工程一次成优率。
在合同承诺的保修期内确因施工造成工程质量问题及时解决,并达到用户满意为止。
质量事故报告制度
施工中,凡发生的任何质量事故,及时向建设单位、上级主管部门、设计单位和监理单位汇报,并做好记录,待监理部门确定、查证、下发处理意见后及时按处理意见要求进行严格施工。
参考资料1.倒虹吸施工工艺及流程简述·支模网
2.大型渠道倒虹吸工程混凝土施工方案浅析·期刊网