倒虹吸管是设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。它与渡槽相比，具有造价低、施工方便的优点，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便。一般在下列情况时采用：

1.  渠道跨越宽深河谷，修建渡槽、填方渠道或绕线方案困难或造价高时；

2.  渠道与原有渠、路相交，因高差较小不能修建渡槽、涵洞时；

3.  修建填方渠道影响原有河道泄流等。

一、倒虹吸管的布置

（一）管路布置

倒虹吸管一般由进口、管身和出口三部分组成。管路布置应根据地形、地质、施工、水力条件等分析确定。总体布置的一般原则是：管身最短、岸坡稳定、管基密实，进出口连接平顺，结构合理。根据流量大小及运用要求，可采用单管、双管或多管。根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管的布置形式可分为以下几种。竖井式多用于压力水头较小（H＜3～5m），穿越道路的倒虹吸。这种形式构造简单、管路短。进出口一般用砖石或混凝土砌筑成竖井。竖井断面为矩形或圆形，其尺寸稍大于管身，底部设0.5m深的集沙坑，以沉积泥沙，并便于清淤及检修管路时排水。管身断面一般为矩形、圆形或其他形式。竖井式水力条件差，但施工比较容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管。斜管式多用于压力水头较小，穿越渠道、河流的情况（图8－67）。斜管式倒虹吸管构造简单，施工方便，水力条件好，实际工程中常被采用。

 竖井式倒虹吸斜管式倒虹吸

曲线式当岸坡较缓（土坡m＞1.5～2.0，岩石坡m≥1.0）时，为减少施工开挖量，管道可随地面坡度铺设成曲线形。管身常为圆形的混凝土管或钢筋混凝土管，可现浇也可预制安装。管身一般设置管座。当管径较小且土基很坚实时，也可直接设在土基上。在管道转弯处应设置镇墩，并将圆管接头包在镇墩内。为了防止温度引起的不利影响，减小温度应力，管身常埋于地下，为减小工程量，埋置不宜过深。从已建倒虹吸管工程运行情况看，不少工程因温度影响或土基不均匀沉陷，造成管身裂缝，有的渗漏严重，危及工程安全。桥式当渠道通过较深的复式断面或窄深河谷时，为降低管道承受的压力水头，减小水头损失，缩短管身长度，便于施工，可在深槽部位建桥，管道铺设在桥面上或支撑在桥墩等支撑结构上。桥下应有足够的净空高度，以满足泄洪要求。在通航河道上应满足通航要求。管道在桥头山坡转弯处设置镇墩，并在镇墩上设置放水孔（也可兼作进人孔），以便于检查修理。

曲线式倒虹吸

桥式倒虹吸

（二）进出口布置进口段的布置进口段包括进水口、拦污栅、闸门、启闭台、进口渐变段及沉沙池等。进口段的结构形式，应保证通过不同流量时管道进口处于淹没状态，以防止水流在进口段发生跌落、产生水跃而使管身引起振动。进口具有平顺的轮廓，以减小水头损失，并应满足稳定、防冲和防渗等要求。（1）进口段应修建在地基较好、透水性小的地基上。当地基较差、透水性大时应做防渗处理。通常做30～50cm厚的浆砌石或做15～20cm的混凝土铺盖，其长度约为渠道设计水深的3～5倍。挡水墙可用混凝土浇筑，也可用圬工材料砌筑。砌筑时应妥善与管身衔接好。对于岸坡较陡、管径较大的钢筋混凝土管，进口常做成喇叭口形。当岸坡较缓时，可将管身直接伸入胸墙0.5～1.0m，并与喇叭口连接。对于小型倒虹吸管，为了施工方便，一般将管身直接伸入挡水墙内。

进口布置图

（2）双管倒虹吸进口一般不设置闸门，通常在侧墙设闸门槽，以便在检修和清淤时使用，需要时临时安装插板挡水。当小流量时可减少输水管道的根数，以防止进口水位跌落，同时可增加管内流速，防止管道淤积。

双管倒虹吸进出口布置图（单位：cm）

闸门常用平板闸门或叠梁闸门。
（3）为了防止漂浮物或人畜落入渠内被吸入倒虹吸管内，在闸门前需设置拦污栅。拦污栅的布置应有一定的坡度，以增加过水面积和减小水头损失，常用坡度为1/3～1/5。栅条用扁钢做成，其间距为20～25cm。为了清污或启闭闸门可设工作桥或启闭台，如图8－72所示。启闭台台面高出闸墩顶的高度为闸门高加1.0～1.5m。

沉沙池及冲沙闸布置图（高程单位：m，尺寸单位：cm）

（4）沉沙池的主要作用是拦截渠道水流携带的大粒径砂石和杂物，以防止进入倒虹吸管内引起管壁磨损和淤积堵塞。有的倒虹吸管由于管理不善，管内淤积的碎石杂物高度达到管高的一半，严重影响了输水能力。在悬移质为主的平原区渠道，也可不设沉沙池。有输沙要求的倒虹吸管，设计时应使管内流速不小于挟沙流速，同时为保证输沙和防止管道淤积，可考虑采用双管或多管布置。在山丘地区的绕山渠道，泥沙入渠将造成倒虹吸管的磨损，沉沙池应适当加深。
沉沙池尺寸可按下面的经验公式加以确定：

沉沙池底部低于渠底的深度T（cm）的计算公式为：

式中　b、h——渠道底宽与水深；D、δ——管内径与管壁厚度。

（5）倒虹吸管进口前一般设渐变段与渠道平顺连接，以减少水头损失。渐变段形式有扭曲面、八字墙等形式。其底宽可以是变化的或不变的。渐变段长度一般采用3～5倍渠道设计水深。对于渐变段上游渠道应适当加以护砌。（6）大型或较为重要的倒虹吸管进口一般设置退水闸。当倒虹吸管发生事故时，关闭倒虹吸管前闸门，将渠水从退水闸泄出。

出口段的布置出口段包括出水口、闸门、消力池、渐变段等。其布置形式与进口段相似。为运行管理方便，在双管或多管倒虹吸出口应设置闸门或预留检修门槽。为使出口与下游渠道平顺连接，一般设渐变段，其长度为4～6倍的渠道设计水深。同时渐变段下游3～5m长度内的渠道还应护砌，以防止水流对下游渠道冲刷。渐变段的底部常设消力池。消力池长度一般为渠道设计水深的5～6倍。消力池深度T（cm）可按下式估算：

式中　D、δ——管内径与管壁厚度。

倒虹吸管出口水流流速一般较小，消力池的作用主要在于调整出口水流的流速分布（对双管或多管布置的倒虹吸管出口更为突出），以使水流较平稳地进入下游渠道，防止对下游渠道冲刷。

管身及镇墩的布置管身倒虹吸管的材料应根据压力大小及流量的多少，以及就地取材、施工方便、经久耐用等原则综合分析选择。1）常用的材料主要有混凝土、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土和铸铁等。混凝土管适用于水头较低、流量较小的情况，一般用于水头为4～6m的倒虹吸管。从混凝土管运行情况看，管身裂缝、接缝处漏水严重的现象经常发生，这多与材料强度、施工技术与质量等因素有关。钢筋混凝土管适用于较高水头，一般为30m左右，可达50～60m，管径通常不大于3m。预应力钢筋混凝土管适用于高水头。它具有较好的弹性、不透水性和抗裂性，能充分发挥材料的性能。已建工程大水头达212m，管径为1.25m。预应力钢筋混凝土管比金属管节省钢材用量80%～90%。铸铁钢管多用于高水头地段，因耗用金属材料较多，应用较少。
2）在较好的土基上修建小型倒虹吸管可不设连续座垫，而设中间支墩，其间距视地基、管径大小等情况而定，一般采用2～8m。
3）为防止耕作、冰冻等不利因素影响，管道应埋设在耕作层以下；在冰冻区，管顶应布置在冰冻层以下；在穿越河道时，管顶应布置在冲刷线以下0.5m；当穿越公路时，为改善管身的受力条件，管顶应埋设在路面以下1.0m左右。
4）为了防止管道因地基不均匀沉陷及温度过低产生较大的纵向应力，使管身发生横向裂缝，管身应设置伸缩缝，缝内设止水。缝的间距应根据地基、管材、施工、气温等条件确定。现浇钢筋混凝土管缝的间距，在土基上一般为15～20m；在岩基上一般为10～15m。如果管身与岩基之间设置油毛毡垫层等措施，以减小岩基对管身收缩约束作用，且管身采用分段间隔浇筑时，缝的间距可增大至30m。
伸缩缝的形式主要有平接、套接、企口接（图8－73）以及预制管的承插式接头等。缝的宽度一般为1～2cm，缝中堵塞沥青麻绒、沥青麻绳、柏油杉板或胶泥等。

管身伸缩缝形式（单位：cm）

（a）平接；（b）管壁等厚套接；（c）管壁变厚套接；（d）企口接1—水泥砂浆封口；2—沥青麻绒；3—金属止水片；4—管壁；5—沥青麻绳；6—套管；7—石棉水泥；8—柏油杉板；9—沥青石棉；10—油毛毡；11—伸缩缝

现浇管一般采用平接或套接，缝间止水用金属止水片等。近几年用塑料止水带代替金属止水，以及使用环氧基液贴橡皮已很普遍。预制钢筋混凝土管及预应力钢筋混凝土管的管节接头处即为伸缩缝。接头形式有平口式和承插式。承插式接头安装方便，密封性好，具有较大的柔性，目前大多采用这种形式（图8－74）。为了清除管内淤积泥沙，放空管内积水和便于检修，在管段上应设置冲沙放水孔。冲沙放水孔也常兼作进人孔，进人孔也可设在镇墩上。

镇墩在倒虹吸管的变坡及转弯处都应设置镇墩，其主要作用是连接和固定管道。在斜坡段，若坡度陡、长度大，为防止管身下滑，保证管身稳定，也应在斜坡段设置镇墩，其设置个数视地形、地质条件而定。

钢筋混凝土管承插式接头

（a）平直形；（b）双楔形；（c）“63”形1—承口；2—插口；3—橡皮圈

镇墩的材料主要为砌石、混凝土或钢筋混凝土。砌石镇墩多用于小型倒虹吸工程。在岩基上的镇墩，可加锚杆与岩基连结，以增加管身的稳定性。镇墩承受管身传来的荷载及水流产生的荷载，以及填土压力、自身重力等，为了保持稳定，镇墩一般是重力式的。镇墩与管盖的连接形式有两种：刚性连接和柔性连接

镇墩与管端的连接（单位：cm）

（a）刚性连接；（b）柔性连接

刚性连接是把管端与镇墩混凝土浇筑在一起，砌石镇墩是将管端砌筑在镇墩内。这种形式施工简单，但适应不均匀沉降的能力差。由于镇墩的重量远大于管身，当地基可能发生不均匀沉陷时可能使管身产生裂缝，所以一般多用于斜管坡度大、地基承载能力大的情况。柔性连接是用伸缩缝将管身与镇墩分开，缝中设止水，以防漏水。柔性连接施工比较复杂，但适应不均匀沉陷能力好，常用于斜坡较缓的土基上。斜坡段上的中间镇墩，其上部与管道的连接多为刚性连接，下部多为柔性连接。镇墩的形式和各部分尺寸，可参考下列经验数据：镇墩的长度约为管道内径的1.5～2.0倍；底部最小厚度为管壁厚度δ的2～3倍；镇墩顶部及侧墙最小厚度为30～50cm。转弯时前后管在镇墩内用圆弧弯管段连接，圆弧外半径R1一般为管内径的2.5～4.0倍，圆心角α与前后管段的中心线夹角相等。砌石镇墩在砌筑时，可在管道周围包一层混凝土，其尺寸应考虑施工及构造要求。