給水管道工程中的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

【摘 要】 長距離輸水管道由于沿線地形復(fù)雜，地質(zhì)情況多變，存在管道抗浮驗(yàn)算，彎管支墩設(shè)計(jì)，地基處理等諸多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，本文從實(shí)際情況出發(fā)，提出了合理實(shí)用的結(jié)構(gòu)處理方案。

【關(guān)鍵詞】 給水工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；管道抗?。凰街Ф?；管道基礎(chǔ)

湖北省孝感市大悟縣芳畈水庫至城區(qū)應(yīng)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(tái)水泵，兩用一備；引水工程采用DN700（k9級(jí)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(guān)鎮(zhèn)長征南路、澴河西路進(jìn)入大悟縣老水廠，通過已鋪設(shè)界牌水庫至大悟縣城引水管道進(jìn)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(fù)雜地形及不良地質(zhì)地段等，存在諸多結(jié)構(gòu)安全問題，現(xiàn)就本工程設(shè)計(jì)施工過程中遇到的主要結(jié)構(gòu)問題予以探討。

1. 管道抗浮驗(yàn)算

2. 水平彎管支墩設(shè)計(jì)

上式中，為支墩抗推力側(cè)的被動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值；為支墩迎推力側(cè)的主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值；為水平向支墩滑動(dòng)平面上摩擦力標(biāo)準(zhǔn)值；為支墩抗滑穩(wěn)定性抗力系數(shù)，不小于1.5；為水平向支墩承受截面外推力對(duì)支墩產(chǎn)生的水壓合力標(biāo)準(zhǔn)值；為土壤內(nèi)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(shè)計(jì)地面下的深度；和分別為支墩被動(dòng)土壓力和主動(dòng)土壓力側(cè)支墩長度；為支墩的重量；為支墩頂部覆土的重量；為土對(duì)支墩底部的摩擦系數(shù)；為管道接口設(shè)計(jì)內(nèi)徑；為管道設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力；為彎管角度。

3. 復(fù)雜環(huán)境下的管道基礎(chǔ)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(shí)，可將淤泥層挖除而換以砂礫石、砂墊層；淤泥層較厚時(shí)，不宜采用換填法，在流砂現(xiàn)象不嚴(yán)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(qiáng)地基承載力；同時(shí)，塊石在管溝內(nèi)形成一個(gè)整體，增大了支承管道的面積，使單位面積基礎(chǔ)受管道傳來的壓力大大減小，能有效防止基礎(chǔ)和管道沉降。塊石宜采用大塊和堅(jiān)硬的，杜絕采用風(fēng)化石。這種地基處理方法的優(yōu)點(diǎn)是可不清理管底淤泥，能避免塌方，施工簡(jiǎn)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(xiàn)場(chǎng)采用人工拋填塊石鋪滿整個(gè)溝底，然后進(jìn)行夯實(shí)，同時(shí)在溝槽邊開挖集水坑，將塊石夯實(shí)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(shè)管道。

3.2. 斜坡路堤上的基礎(chǔ)處理

本工程管道很多地方埋設(shè)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(hù)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(chǔ)，可能出現(xiàn)管道架空甚至滑移等，對(duì)輸水管道的安全產(chǎn)生嚴(yán)重不利影響。對(duì)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(chǔ)架設(shè)鋼管，每隔10～12m設(shè)置一支墩，明敷鋼管采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。

本工程在各方的共同努力下歷時(shí)百余天基本完工，在全線管道水壓試驗(yàn)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(shè)方和大悟人民的一致好評(píng)。通過管道水壓試驗(yàn)和正常供水期間的觀測(cè)并未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全問題，說明在本工程中采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是實(shí)用可行的，為長距離給水管道設(shè)計(jì)和施工提供了可靠的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 《給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[2]《給水排水工程埋地鋼管管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》CECS141：2002 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)，2003.

[3] 《柔性接口給水管道支墩》10S505 中國計(jì)劃出版社，2010.

[4] 《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50268-2008 中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[5] 楊育紅.中國給水排水，第28卷第16期.市政給水管道柔性接口支墩優(yōu)化設(shè)計(jì).

[6] 李慧梅，陸景慧，田韶英等. 特種結(jié)構(gòu)，第24卷第2期.不同規(guī)范結(jié)構(gòu)抗浮安全系數(shù)的比較.