給水管道工程中的主要結構設計問題

【摘 要】 長距離輸水管道由于沿線地形復雜，地質情況多變，存在管道抗浮驗算，彎管支墩設計，地基處理等諸多結構設計問題，本文從實際情況出發(fā)，提出了合理實用的結構處理方案。

【關鍵詞】 給水工程；結構設計；管道抗??；水平支墩；管道基礎

湖北省孝感市大悟縣芳畈水庫至城區(qū)應急供水工程包括取水工程和引水工程兩部分。其中取水工程采用泵船取水，配備三臺水泵，兩用一備；引水工程采用DN700（k9級T型接口）球墨鑄鐵管和碳鋼管，輸水管道從水源地芳畈水庫開始，沿芳新線、S243省道、城關鎮(zhèn)長征南路、澴河西路進入大悟縣老水廠，通過已鋪設界牌水庫至大悟縣城引水管道進入二水廠。管道總長約23公里，沿線多次穿越河道、S243省道和復雜地形及不良地質地段等，存在諸多結構安全問題，現就本工程設計施工過程中遇到的主要結構問題予以探討。

1. 管道抗浮驗算

2. 水平彎管支墩設計

上式中，為支墩抗推力側的被動土壓力標準值；為支墩迎推力側的主動土壓力標準值；為水平向支墩滑動平面上摩擦力標準值；為支墩抗滑穩(wěn)定性抗力系數，不小于1.5；為水平向支墩承受截面外推力對支墩產生的水壓合力標準值；為土壤內摩擦角；和分別為地下水位以上的原狀土重度和回填土重度；和分別為支墩底和支墩頂在設計地面下的深度；和分別為支墩被動土壓力和主動土壓力側支墩長度；為支墩的重量；為支墩頂部覆土的重量；為土對支墩底部的摩擦系數；為管道接口設計內徑；為管道設計內水壓力；為彎管角度。

3. 復雜環(huán)境下的管道基礎處理

3.1. 含淤泥層的管道地基處理

管道底部淤泥層不厚時，可將淤泥層挖除而換以砂礫石、砂墊層；淤泥層較厚時，不宜采用換填法，在流砂現象不嚴重的情況下，可采用拋填塊石的方法。塊石擠入淤泥中，以增大淤泥的密度，增強地基承載力；同時，塊石在管溝內形成一個整體，增大了支承管道的面積，使單位面積基礎受管道傳來的壓力大大減小，能有效防止基礎和管道沉降。塊石宜采用大塊和堅硬的，杜絕采用風化石。這種地基處理方法的優(yōu)點是可不清理管底淤泥，能避免塌方，施工簡單。本工程遇到的淤泥地基為原來的水田、水塘被人工填土覆蓋，淤泥層厚度為1m～3m?，F場采用人工拋填塊石鋪滿整個溝底，然后進行夯實，同時在溝槽邊開挖集水坑，將塊石夯實擠出的泥漿水用人工或水泵排走，塊石之間的縫隙則以砂礫石或砂填充，最后在塊石上澆筑一層厚度為0.15m的C20混凝土，待混凝土凝固后即可鋪設管道。

3.2. 斜坡路堤上的基礎處理

本工程管道很多地方埋設在省道的路堤上，局部地方的路堤比較狹窄且坡度較陡，路堤邊緣也沒有護坡，直接開槽埋管可能存在安全問題，特別是在雨季，路面上的積水沖刷路堤上的管道基礎，可能出現管道架空甚至滑移等，對輸水管道的安全產生嚴重不利影響。對于這種局部不利情況，本工程采用人工挖孔灌注樁作為基礎架設鋼管，每隔10～12m設置一支墩，明敷鋼管采取適當的保護措施。

本工程在各方的共同努力下歷時百余天基本完工，在全線管道水壓試驗合格后，于2013年1月底正式通水，為大悟人民春節(jié)用水提供了有力保障，受到了建設方和大悟人民的一致好評。通過管道水壓試驗和正常供水期間的觀測并未出現結構安全問題，說明在本工程中采用的結構設計方案是實用可行的，為長距離給水管道設計和施工提供了可靠的經驗。

參考文獻

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