摘　要：渡槽是跨越鐵路、公路、河流、山谷等重要設施的輸水建筑，除了輸水外還可排洪、導流等之用，是調水、供水和灌區工程中常用的一種交叉建筑物，一般是渠系中的控制性建筑物。傳統的鋼筋混凝土渡槽結構輕便性能相對較差，同時槽身出現裂縫后較難修復。文章初步闡述了玻璃鋼渡槽在應急除險加固工程的基本設計內容及在槽身裂縫修復中的應用，為以后類似工程的應急除險提供借鑒。
關鍵詞：玻璃鋼渡槽；應急除險；設計；應用
　　
1　設計依據

　　近幾十年，各地對灌溉引水工程做了大規模的建設，由于當時技術條件的限制，渡槽大都采用常規鋼筋混凝土結構，經過多年運行，鋼筋混凝土渡槽大都出現槽身滲水、碳化度高、筋網銹蝕、強度損失大的現象，某些地區甚至還出現排架傾斜、渡槽整體倒塌的情況。
　　根據20世紀90年代我國水文研究院提出的2000年及2025年需水量預測表可見，年需水量將由1990年的5520億m³增加到2025年的10500億m³，增加190％；其中灌溉用水由4600億m³增加到7700億m³，增加167％。其增長速度是十分驚人的。
　　同時，根據2011年一號文件的精神，政府在未來的一、二十年將加大對水利建設的投入。將大興農田水利建設、加快推進小型農田水利重點縣建設、加快推進南水北調東中線一期工程及配套工程建設、基本解決缺水城鎮和人口較集中鄉村的供水問題，將興起建設水利工程的大潮。
　　綜上情況，由于玻璃鋼渡槽具有結構輕便、施工速度快、耐久性好等優勢，其在應急除險加固工程中及下階段規劃建設中具有重要的應用前景。

2　玻璃鋼渡槽的性能優點

2.1　耐腐蝕性
　　玻璃鋼渡槽道能夠抵抗酸、堿、鹽、海水、未經處理的污水、腐蝕性土壤或地下水及眾多化學流體的腐蝕。一般情況下鋼管的使用年限為15年，鑄鐵管為5~10年，而玻璃鋼渡槽的使用壽命可達到50年或更多。
2.2　防污抗藻
　　由于其具有光滑的內表面，同時能保持長期不變。因此，不會被介質中的各種微生物所寄附而產生水藻。而金屬或水泥管會隨著時間的推移而產生更多水藻。
2.3　耐熱抗凍性好
　　玻璃鋼渡槽的溫度使用范圍一般在－40℃~80℃之間，若先用特殊樹脂其使用溫度可達到更高。
2.4　工程壽命長，設計安全可靠
　　一般情況下，管道的設計安全系數在4以上，這樣可保證產品使用的耐久性。據實驗室的模擬實驗結果其壽命長達50~100年。
2.5　摩擦阻力小，輸送能力高
　　玻璃鋼渡槽道內表面非常光滑，糙率系數小，水利系數C可長期保持在145~150范圍內，經測試得到其水流摩阻損失系數f為0.000915，比混凝土管(f=0.00232)和鋼管(f=0.00179)能顯著減少沿程的流體壓力損失 ，提高輸送能力20％以上。因此，在輸送能力相同時，工程可選用內徑較小的玻璃鋼渡槽道，從而降低一次性的工程投入，若采用同等內徑的管道，玻璃鋼渡槽道可比其他材質管道減少壓頭損失，節省泵的功率和能源（約30％~40％），減少長期運行費用。
2.6　耐磨性好
　　把含有大量泥漿、沙石的水，裝入管子中進行旋轉磨損影響對比試驗。經30萬次旋轉后，檢測管內壁的磨損深度如下：用焦油和瓷油涂層的鋼管為0.53mm；經表面硬化處理的鋼管為0.48mm；玻璃鋼渡槽為0.21mm，由此可以證明其相當耐磨。玻璃鋼雖然是非金屬材料，但通過對工藝上的改進可使其抗沖擊性顯著提高，如：25#鋼的抗沖擊性為9J/cm²，40#為6J/cm²，45#為5J/cm²，玻璃鋼的抗沖擊性為25J/cm² 。

3　玻璃鋼渡槽在應急除險中結構設計的內容及應用

　　玻璃鋼渡槽在應急除險加固的主要應用有：一是采用預制完成的玻璃鋼渡槽修復倒塌斷裂的混凝土渡槽；二是采用玻璃鋼材料修復出現裂縫的混凝土渡槽。
3.1　玻璃鋼渡槽在修復斷裂倒塌的渡槽中結構設計的內容
　　玻璃鋼渡槽由進出口段、槽身、支承結構和基礎等部分組成，其中采用玻璃鋼材料制成的槽身是玻璃渡槽結構設計的重點。
3.1.1　進出口：包括進出口漸變段、與兩岸渠道連接的槽臺、擋土墻等。其作用是使槽內水流與渠道水流平順銜接，減小水頭損失并防止沖刷。
3.1.2　槽身:主要起輸水作用，對于梁式、拱上結構為排架式的拱式渡槽，槽身還起縱向梁的作用。槽身橫斷面形式有矩形、梯形、U形、半橢圓形和拋物線形等，常用矩形與 U形。橫斷面的形式與尺寸主要根據水力計算、材料、施工方法及支承結構形式等條件選定。也有的渡槽將槽身與支承結構結合為一體。
　　玻璃鋼渡槽一般采用U形斷面形式，槽身內力的計算與常規混凝土渡槽槽身計算的方法一致，均按平面梁理論對渡槽槽身的縱橫向兩個平面進行計算。同等荷載條件下，內力計算成果主要取決于玻璃鋼材料的環向、軸向抗拉強度、抗剪切強度及彈性模量。
　　玻璃鋼渡槽槽身一般在工廠內分段預制而成，槽身的各向物理性能指標，在出廠前都應按照設計要求進行檢測。
3.1.3　支承結構：其作用是將支承結構以
　　上的荷載通過它傳給基礎，再傳至地基。玻璃鋼渡槽的支撐結構跟常規渡槽支撐結構一致，分為梁式、拱式、梁型桁架式及桁架拱（或梁）式以及斜拉式等。梁式渡槽的支承結構有重力式槽墩、鋼筋混凝土排架及樁柱式排架等。拱式渡槽的支承結構由墩臺、主拱圈及拱上結構組成。槽身荷載通過拱上結構傳給主拱圈，再由主拱圈傳給墩臺。根據拱上結構形式的不同，拱式渡槽又可分為實腹式及空腹式兩類。桁架拱式渡槽按結構特征和槽身在桁架拱上位置的不同，可分為上承式、下承式、中承式和復拱式四種。斜拉式渡槽支承結構由塔架與塔墩（或承臺）組成，并由固定在塔架上的斜拉索懸吊槽身。
3.1.4　基礎：為渡槽下部結構，其作用是將渡槽全部重量傳給地基。玻璃鋼渡槽基礎一般采用現澆混凝土基礎。由于玻璃鋼渡槽槽身較為輕便，故對建筑場地地基條件要求較為寬松，應用地區較為廣闊。
3.2　玻璃鋼在修復混凝土渡槽裂縫中的應用
　　渡槽槽身裂縫的產生實質上是槽身材料強度不足，因而需通過提高結構強度或降低結構應力加以解決。對于薄殼渡槽，采用外環氧玻璃鋼對出現裂縫的槽身進行表層包覆從而提高結構強度在實際工程中具有很好的實用性。
　　工程應用實例：某縣境內的渡槽全長為54m，共9跨，10個支撐墩，渡槽身為U形鋼筋混凝土薄殼結構，渡槽槽身每隔6m的伸縮縫、安裝縫，原用瀝青油毛氈進行填縫，經多年使用，水泥砂漿收縮，瀝青油毛氈老化，通水時滲漏嚴重；另外，渡槽也有多處破壞，破壞大多困水流沖刷、日曬冰凍等造成。
　　槽身裂縫采用環氧漿液貼2層玻璃布的方法進行修補。施工過程主要為：清洗施工現場，用鋼刷清除裂縫中污物；將待修補粘接處鑿毛并沖洗干凈，以便新老水泥砂漿結合牢固；使用預縮水泥砂漿填補鑿槽和破碎孔洞，按設計要求配制環氧漿液，在裂縫填補平的表面刷層環氧漿液，并貼第1層玻璃布，布寬10cm，厚0.4cm，使漿液均勻浸透；刷第2層漿液并貼第2層玻璃布，布寬15cm，厚0.26cm，使漿液均勻浸透；在玻璃布粘貼完成后，在所有修補裂縫表面及補好的破碎孔洞面上和鋼絲網出露處刷一層環氧水泥漿液，使修補處的抗磨性提高，防止日曬夜露侵襲，減緩老化；并在渡槽進、出口作反壓裝置，以防止水流沖刷造成膜料開裂。
　　采用玻璃鋼對渡槽進行堵漏加固，環氧漿液的材料配比非常重要，其配比主要根據使用目的和施工條件并通過試驗決定。選擇配比應主要考慮以下幾個因素：
3.2.1　配方應滿足粘結力大、抗拉性能好、防滲指標高這一基本要求；
3.2.2　配方所需材料要易于購買，不能因為材料供應不上而影響施工；
3.2.3　由于大部分裂縫在槽壁，涂抹比較困難，為減少拋散掉塊，要求所選配方韌性要好，砂漿本身粘結力要大，固化時間不能過長，同時還要便于施工，容易批抹；
3.2.4　充分吸取外地實踐經驗，在大面積要進行室內外不同配方、不同條件、不同構件的材料性能試驗及不同施工方法的試驗。在取得一定科學數據及認為施工方法較有把握后再進行施工。