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摘 要：渡槽为常见的输水建筑物，水利工程常见的输水渡槽大多采用现浇。本文结合南岗渡槽拆除重建，且工期紧的工程特点，对非预应力预制渡槽的结构设计、计算、施工工艺等方面进行了详细阐述，总结设计经验，以期对类似工程设计起到一定的借鉴作用。
关键词：渡槽；非预应力；预制
中图分类号：S611文献标识码： A
1 工程概况
南港渡槽为杭埠河灌区舒庐干渠跨南港河的输水建筑物，位于舒城县南港镇南2km的郭墩庄，距干渠渠首牛角冲进水闸26km，控制灌溉面积86.6万亩，渡槽设计灌溉流量50.5m3/s，加大流量增加10%，为55.55m3/s，设计防洪标准为50年一遇，校核防洪标准为100年一遇。由于南港渡槽工程老化，渡槽基础淘刷严重，拱波、主拱圈结构强度及承载力不满足要求，工程存在严重安全的问题，安全复核评价南港渡槽为四类建筑物，应予以报废重建，且拆除重建必须在10月停水后至来年3月底春灌前完成，拆除重建工程量较大。工程区南港河枯水期流量不大，河槽相对平坦，左岸滩地宽约150m左右，且左岸有X047县道从槽下经过，施工条件较好。为保证工期，选择梁式结构预制钢筋混凝土槽身。常规的梁式渡槽跨度在10～20m左右，原渡槽总长度为272.94m，单跨采用16m，由17跨组成，总长度272m，与原渡槽长度基本相符。
2 渡槽结构设计
2.1槽身设计
设计采用3孔预制钢筋混凝土箱式槽身，混凝土强度等级C40，内掺聚丙烯纤维（0.9Kg/m3），槽身净尺寸为3.2m×3.2m(宽×高)，初拟底板厚度0.3m，顶板厚度0.2m，考虑到施工要求，侧墙厚度取0.25m，四角设0.25m×0.25m的贴角，每节槽身在中部布置3个1.3 m×1.3 m的采光孔。横河向单节槽身底板下缘布置两根边肋，高0.1m，宽0.4～0.5m。顺河向单节槽身底板下缘布置两根边肋，高0.1m，宽0.6～0.7m。单节渡槽设4个球形支座（QZ-Ⅳ-1000），支座顶板与渡槽底预埋钢板焊接，支座底设C40砼垫石，预埋支座套筒。渡槽槽间缝设置橡胶垫条（50mmx40mm/50mm）。单节槽身长15.96m，预留4cm宽伸缩缝，槽身节间伸缩缝采用一种新型的SC321止水带，其防渗带由由树脂，增塑剂，稳定剂等原料加工成型，它具有耐老化，抗腐蚀，撕裂强度高，耐久性好等特性，且具有高弹性和压缩变形性的特点，在各种载荷下产生弹性变形，从而起到有效紧固密封，防止建筑构造的漏水、渗水及减震缓冲作用；表层采用合金伸缩盖板，可以打孔安装固定，施工方法简便易行，省工省时。槽顶防护栏杆采用复合不锈钢栏杆。
三孔槽身间预留5cm吊装距离，进出口槽身中间设导流墩，导流墩与槽壁设压板式止水，边墙与左右侧翼墙亦设压板式止水，槽底与进出口铺盖间设SC321止水。
图1－渡槽横剖面图
2.2下部结构设计
渡槽下部结构采用墩柱式，柱顶盖梁宽1.4m，高1.20m，两端设高0.62m，宽0.3m抗震挡块，根据渡槽宽度设3根支承柱，柱直径1.2m，中心距4.2m， 8#～13#柱在44.6m高程设连系梁。连系梁高0.8m，宽0.6m。渡槽主河床内，设宽60.0m，上下游侧各延伸20.0m的M10浆砌石防冲铺盖。
主河床地层为砂砾石层，该层在南港河主河槽内被河水长期淘蚀，细颗粒流失，粗粒结构间隙较大，结构松散，该层厚0.3～3.1m，层底高程39.73～44.10m。原渡槽基础大多建于该层，受水流淘刷已悬空，危及渡槽安全，已加固过多次。
本次将渡槽基础建于强风化凝灰岩上，该层强度较高，厚度较大，其地基允许承载力800kPa，为较好的墩基持力层。槽墩基础采用钢筋混凝土扩大基础，基础底宽3.2m，长11.6m，两级变阶，台阶高0.8m，宽0.5m。
2.3施工组织设计
拆除重建南港渡槽土（石）方开挖为16个槽墩基坑及两端槽台、翼墙开挖。除表层少量为轻壤土外，主要为砂砾石和基岩。土（石）方开挖总量为8772m3。现浇混凝土主要为槽墩基础、槽墩、连系梁等部位，砼浇筑总量3025m3。
槽墩按照建基面找平→扩大基础→墩柱及系梁→墩顶盖梁的顺序浇筑砼；槽台按基础混凝土、台体埋石混凝土、台顶连系梁混凝土的次序施工。
新建渡槽为17孔，槽身每孔并列3节，槽身为预制件吊装，单节重150t，共51节。左岸靠近槽台的两跨在吊装前，需先利用挖掘机将坡度削平，以利于门式起重机布置及吊装。右岸一跨利用两台150t汽车吊抬吊（配一台200t拖车）。槽身采用蒸汽养护，预制件达到强度后方可进行移位和吊装。预制场及存梁场均布置在门式起重机工作范围内。预制件吊装可以从预制场内直接吊入槽墩上或从梁枕上将预制件吊入槽墩上。吊装按以下顺序进行：绑扎、吊升、就位、校正等工序进行。
2.4水力及结构设计
1.水力设计
本次拆除重建南港渡槽仍维持原进出口设计水位，即进口52.40m，出口52.20m，水面坡降0.735‰，设计槽底纵坡与水面坡降一致。根据现状进出口高程及桥下交通防洪要求初定进出口底板高程分别为49.65m和49.45m，槽内设计水深2.75m，因槽身长度为272.0m，大于15倍渡槽上游渠道水深（2.75m），故渡槽过水能力按明渠均匀流公式计算。
经计算所需单孔槽宽3.155m，设计取用3.2m，在加大流量时水深为2.922m，考虑到槽中水面可能
经计算所需单孔槽宽3.155m，设计取用3.2m，在加大流量时水深为2.922m，考虑到槽中水面可能产生波动等原因，为了保证渡槽有足够的过水能力，槽身顶部在水面以上应有一定超高。超高值应满足以下要求：①当槽身通过设计流量时，矩形断
面槽壁顶部超高不小于槽内水深的1/12再加5cm，
为25.28cm；②当槽身通过加大流量时，槽中水面与槽身顶部的高差不应小于5～10cm，计算槽身高度需3.022m，考虑到采用箱式槽身，设计采用3.2m，槽内流速1.92m/s。
2.槽身结构设计
1）槽身横向配筋计算：槽身横向结构配筋计算采用材料力学方法计算，考虑设计水深、加大流量水深及满水三种工况，经计算槽身横向配筋为φ14@200。
2）槽身纵向配筋计算：槽身采用简支结构，纵向为受弯构件，箱型断面槽身纵向结构计算时，一般将计算截面简化为工字型截面。
①承载能力极限状态计算
槽身配置钢筋为18φ25，配筋面积8836.2mm2。
②正常使用极限状态计算
抗裂验算：截面边缘的拉应力计算值为1.884N/mm2，小于截面边缘的允许拉应力值2.032N/mm2，抗裂满足要求；裂缝开展宽度验算：截面荷载效应标准组合下的最大裂缝宽度为0.253mm，小于截面的允许裂缝宽度0.3mm，裂缝宽度控制验算满足要求；槽身纵向挠度验算：槽身纵向最大挠度，挠度满足要求；截面承载力计算：支座边缘剪力为2284.08 kN <0.2 fcbh0=3483.8kN，截面尺寸满足抗剪要求；槽身纵向变形计算：港渡槽首批槽身完成吊装为2月底，因此ΔT考虑2月份的平均最低气温0.7℃，至7月份的平均最高气温27.9℃间的温差27.2℃，单块槽身纵向应变值Δl为4.4mm，渡槽槽间预留了4.0cm的伸缩缝，满足槽身纵向变形要求。
3 经验教训
（1）南岗渡槽针对工程实际，考虑到渡槽灌溉期的使用要求，在满足建筑物功能性要求的前提下，采用了预制槽身、蒸汽养护、吊装的设计方案，对类似工程具有一定借鉴作用。
（2）根據结构计算多纵梁槽身跨度大于16.0m时，宜考虑采用预应力结构，设计中应加以注意。
（3）本设计方案对施工企业实力、经验及工期安排均有较严格的要求，设计中应多考虑施工中的诸多不利因素，对工期加以把握。
作者简介： 戴伟（1981.02～），男，工程师，主要从事水工结构设计工作。
关键词：渡槽；非预应力；预制
中图分类号：S611文献标识码： A
1 工程概况
南港渡槽为杭埠河灌区舒庐干渠跨南港河的输水建筑物，位于舒城县南港镇南2km的郭墩庄，距干渠渠首牛角冲进水闸26km，控制灌溉面积86.6万亩，渡槽设计灌溉流量50.5m3/s，加大流量增加10%，为55.55m3/s，设计防洪标准为50年一遇，校核防洪标准为100年一遇。由于南港渡槽工程老化，渡槽基础淘刷严重，拱波、主拱圈结构强度及承载力不满足要求，工程存在严重安全的问题，安全复核评价南港渡槽为四类建筑物，应予以报废重建，且拆除重建必须在10月停水后至来年3月底春灌前完成，拆除重建工程量较大。工程区南港河枯水期流量不大，河槽相对平坦，左岸滩地宽约150m左右，且左岸有X047县道从槽下经过，施工条件较好。为保证工期，选择梁式结构预制钢筋混凝土槽身。常规的梁式渡槽跨度在10～20m左右，原渡槽总长度为272.94m，单跨采用16m，由17跨组成，总长度272m，与原渡槽长度基本相符。
2 渡槽结构设计
2.1槽身设计
设计采用3孔预制钢筋混凝土箱式槽身，混凝土强度等级C40，内掺聚丙烯纤维（0.9Kg/m3），槽身净尺寸为3.2m×3.2m(宽×高)，初拟底板厚度0.3m，顶板厚度0.2m，考虑到施工要求，侧墙厚度取0.25m，四角设0.25m×0.25m的贴角，每节槽身在中部布置3个1.3 m×1.3 m的采光孔。横河向单节槽身底板下缘布置两根边肋，高0.1m，宽0.4～0.5m。顺河向单节槽身底板下缘布置两根边肋，高0.1m，宽0.6～0.7m。单节渡槽设4个球形支座（QZ-Ⅳ-1000），支座顶板与渡槽底预埋钢板焊接，支座底设C40砼垫石，预埋支座套筒。渡槽槽间缝设置橡胶垫条（50mmx40mm/50mm）。单节槽身长15.96m，预留4cm宽伸缩缝，槽身节间伸缩缝采用一种新型的SC321止水带，其防渗带由由树脂，增塑剂，稳定剂等原料加工成型，它具有耐老化，抗腐蚀，撕裂强度高，耐久性好等特性，且具有高弹性和压缩变形性的特点，在各种载荷下产生弹性变形，从而起到有效紧固密封，防止建筑构造的漏水、渗水及减震缓冲作用；表层采用合金伸缩盖板，可以打孔安装固定，施工方法简便易行，省工省时。槽顶防护栏杆采用复合不锈钢栏杆。
三孔槽身间预留5cm吊装距离，进出口槽身中间设导流墩，导流墩与槽壁设压板式止水，边墙与左右侧翼墙亦设压板式止水，槽底与进出口铺盖间设SC321止水。
图1－渡槽横剖面图
2.2下部结构设计
渡槽下部结构采用墩柱式，柱顶盖梁宽1.4m，高1.20m，两端设高0.62m，宽0.3m抗震挡块，根据渡槽宽度设3根支承柱，柱直径1.2m，中心距4.2m， 8#～13#柱在44.6m高程设连系梁。连系梁高0.8m，宽0.6m。渡槽主河床内，设宽60.0m，上下游侧各延伸20.0m的M10浆砌石防冲铺盖。
主河床地层为砂砾石层，该层在南港河主河槽内被河水长期淘蚀，细颗粒流失，粗粒结构间隙较大，结构松散，该层厚0.3～3.1m，层底高程39.73～44.10m。原渡槽基础大多建于该层，受水流淘刷已悬空，危及渡槽安全，已加固过多次。
本次将渡槽基础建于强风化凝灰岩上，该层强度较高，厚度较大，其地基允许承载力800kPa，为较好的墩基持力层。槽墩基础采用钢筋混凝土扩大基础，基础底宽3.2m，长11.6m，两级变阶，台阶高0.8m，宽0.5m。
2.3施工组织设计
拆除重建南港渡槽土（石）方开挖为16个槽墩基坑及两端槽台、翼墙开挖。除表层少量为轻壤土外，主要为砂砾石和基岩。土（石）方开挖总量为8772m3。现浇混凝土主要为槽墩基础、槽墩、连系梁等部位，砼浇筑总量3025m3。
槽墩按照建基面找平→扩大基础→墩柱及系梁→墩顶盖梁的顺序浇筑砼；槽台按基础混凝土、台体埋石混凝土、台顶连系梁混凝土的次序施工。
新建渡槽为17孔，槽身每孔并列3节，槽身为预制件吊装，单节重150t，共51节。左岸靠近槽台的两跨在吊装前，需先利用挖掘机将坡度削平，以利于门式起重机布置及吊装。右岸一跨利用两台150t汽车吊抬吊（配一台200t拖车）。槽身采用蒸汽养护，预制件达到强度后方可进行移位和吊装。预制场及存梁场均布置在门式起重机工作范围内。预制件吊装可以从预制场内直接吊入槽墩上或从梁枕上将预制件吊入槽墩上。吊装按以下顺序进行：绑扎、吊升、就位、校正等工序进行。
2.4水力及结构设计
1.水力设计
本次拆除重建南港渡槽仍维持原进出口设计水位，即进口52.40m，出口52.20m，水面坡降0.735‰，设计槽底纵坡与水面坡降一致。根据现状进出口高程及桥下交通防洪要求初定进出口底板高程分别为49.65m和49.45m，槽内设计水深2.75m，因槽身长度为272.0m，大于15倍渡槽上游渠道水深（2.75m），故渡槽过水能力按明渠均匀流公式计算。
经计算所需单孔槽宽3.155m，设计取用3.2m，在加大流量时水深为2.922m，考虑到槽中水面可能
经计算所需单孔槽宽3.155m，设计取用3.2m，在加大流量时水深为2.922m，考虑到槽中水面可能产生波动等原因，为了保证渡槽有足够的过水能力，槽身顶部在水面以上应有一定超高。超高值应满足以下要求：①当槽身通过设计流量时，矩形断
面槽壁顶部超高不小于槽内水深的1/12再加5cm，
为25.28cm；②当槽身通过加大流量时，槽中水面与槽身顶部的高差不应小于5～10cm，计算槽身高度需3.022m，考虑到采用箱式槽身，设计采用3.2m，槽内流速1.92m/s。
2.槽身结构设计
1）槽身横向配筋计算：槽身横向结构配筋计算采用材料力学方法计算，考虑设计水深、加大流量水深及满水三种工况，经计算槽身横向配筋为φ14@200。
2）槽身纵向配筋计算：槽身采用简支结构，纵向为受弯构件，箱型断面槽身纵向结构计算时，一般将计算截面简化为工字型截面。
①承载能力极限状态计算
槽身配置钢筋为18φ25，配筋面积8836.2mm2。
②正常使用极限状态计算
抗裂验算：截面边缘的拉应力计算值为1.884N/mm2，小于截面边缘的允许拉应力值2.032N/mm2，抗裂满足要求；裂缝开展宽度验算：截面荷载效应标准组合下的最大裂缝宽度为0.253mm，小于截面的允许裂缝宽度0.3mm，裂缝宽度控制验算满足要求；槽身纵向挠度验算：槽身纵向最大挠度，挠度满足要求；截面承载力计算：支座边缘剪力为2284.08 kN <0.2 fcbh0=3483.8kN，截面尺寸满足抗剪要求；槽身纵向变形计算：港渡槽首批槽身完成吊装为2月底，因此ΔT考虑2月份的平均最低气温0.7℃，至7月份的平均最高气温27.9℃间的温差27.2℃，单块槽身纵向应变值Δl为4.4mm，渡槽槽间预留了4.0cm的伸缩缝，满足槽身纵向变形要求。
3 经验教训
（1）南岗渡槽针对工程实际，考虑到渡槽灌溉期的使用要求，在满足建筑物功能性要求的前提下，采用了预制槽身、蒸汽养护、吊装的设计方案，对类似工程具有一定借鉴作用。
（2）根據结构计算多纵梁槽身跨度大于16.0m时，宜考虑采用预应力结构，设计中应加以注意。
（3）本设计方案对施工企业实力、经验及工期安排均有较严格的要求，设计中应多考虑施工中的诸多不利因素，对工期加以把握。
作者简介： 戴伟（1981.02～），男，工程师，主要从事水工结构设计工作。