浅谈室外给水管道支墩的合理设置

浅谈室外给水管道支墩的合理设置

刘丰、王岩、徐鹏

常州通用自来水有限公司 江苏 常州 213000

摘要：本文围绕浅谈室外给水管道支墩的合理设置展开讨论，为室外给水管道支墩设置提供参考依据。在室外进行给水管道支墩设置时，施工企业应掌握支墩施工的要点，其中支墩受力要点最为关键，计算支墩受力的位置以及所能承担的荷载，使设置的支墩更加合理，才能使室外给水管道安全稳定的运行。

关键词：室外；给水管道；支墩

引言：

现阶段在室外给水管道支墩设置过程中，由于工程时间较短，施工企业施工速度较快，导致支墩设置出现许多问题，分别为混凝土强度问题、支墩转折点拉脱问题以及支墩尺寸未满足设计要求问题等。针对上述问题，施工企业应规划合理的设置方案，保证设置的尺寸以及混凝土强度均能达到标准。

1. 室外给水管道支墩设置现状

在室外给水管道支墩设置过程中，要求施工企业应按照《柔性接口给水管道支墩》标准进行设置。但是在室外给水管道施工时，由于给水管道关乎人们日常生活和工作，需要施工企业在较短的时间内完成支墩设置，以便快速恢复供水。由于支墩设置时间较短，在施工中会出现以下问题，严重影响给水管道支墩设置的合理性：一，根据《柔性接口给水管道支墩》标准，要求施工企业必须等到混凝土支墩强度达到强度后，才能恢复管道通水。但是在实际施工过程中，由于设定明确的供水时间，在混凝土支墩未达到标准后，给水管道已经恢复通水，在管道供水产生的应力作用下，混凝土支墩的转折位置，极易出现拉脱情况。一般情况下，施工企业会在完成混凝土浇筑的一天后恢复通水，但是一天的时间，混凝土的强度仅为最终强度的20%。混凝土的强度与温度和龄期有密切的关系，在环境温度稳定在20℃时，混凝土达到强度的龄期为28天。此外施工企业缺乏对混凝土支墩的养护，混凝土支墩极易出现质量问题；二，在支墩施工过程中，由于施工空间较小，并且施工条件有限，施工企业无法按照设计要求进行支墩设置，导致支墩尺寸与设计尺寸存在较大的差异。

2. 支墩受力计算

在给水管道支墩设置过程中，要求支墩可以保证给水管道处于相同的水平面，同时在支墩设置时，要求管道所在的高程必须超过地下水高程。根据《柔性接口给水管道支墩》要求，施工企业进行支墩受力计算，主要计算内容分别为管道截面外推力标准值、平向支墩承受截面外推力以及水平向支墩抗推力。

在计算管道截面外推力标准值时，施工企业按照公式进行计算，P=0.785dn²F_wd，k/1000，在公式中dn代表管道接口设计内径，单位为毫米，F_wd，k代表管道设计内水压力，单位为兆帕，P代表管道截面外推力标准值，单位为千牛。

在计算水平向支墩承受截面外推力时，利用公式主要计算支墩在转弯处受到水压形成的应力，施工企业按照公式进行计算，F_wp，k=2Psinα/2，其中α代表管道转弯处的角度，此外在计算管道三通位置以及堵头位置水平向支墩承受截面外推力时，公式为F_wp，k=P。

在计算水平向支墩抗推力时，一般采用推力稳定验算方法，该方法设置的同时为F_pk-F_ep，k+F_fk≥K_sF_wp，k，在公式中F_pk代表支墩抗推力侧的主动土压力标准值，单位为千牛，F_ep，k代表支墩迎推力侧的主动土压力标准值，单位为千牛，F_fk代表支墩滑动平面上摩擦力标准值，单位为千牛，K_s代表抗滑稳定性抗力系数。

3. 室外给水管道支墩案例

本文主要介绍两个室外给水管道支墩案例：案例一，在某城市给水管道施工过程中，给水管道区域的东侧，与城市球墨铸铁供水管道出现交叉的情况，为避免出现交叉情况，需要对给水管道的路线进行调整。在调整的准备阶段，施工企业将支墩放置在给水管道预埋的区域，并在支墩上架设弯头，对弯头进行切割处理。进入到施工阶段，在支墩上连接给水管道，给水管道连接的转弯位置，均使用45°弯头，采用电焊的方法连接管道。在连接施工过程中，连接施工花费的时间为8个小时，根据通水要求，在开始施工直至恢复通水，整个停水时间为8个小时，但是支墩进行混凝土施工时，混凝土无法在8个小时内达到应有的强度，如果在规定的时间内通水，必然会使支墩出现拉脱的情况。根据通水时间要求，施工企业结合现场情况，在施工前的一个星期，已经在积水管道区域内进行混凝土施工，混凝土标号为C20，同时在支墩的周围填充预制块，可以提高支墩的强度。在该区域进行支墩施工中，将弯头支墩施工作为重点，弯头支墩由多种材料组成，分别为混凝土材料、预制混凝土、块石填充以及混凝土支墩座。在实际施工时，施工企业首先计算支墩的抗推力，保证支墩处于稳定状态，然后设置支墩背靠处的支墩尺寸，使用预制板制作出支墩。完成预制板支墩施工后，进行支墩混凝土浇筑，该工程支墩尺寸设定为500×500×1000，单位为毫米，在支墩和预制支墩的连接位置，使用块石进行填充，用于加固支墩。最后支墩混凝土强度到达通水要求，并且未影响通水时间；案例二，在某城市市政给水管线工程项目中，该给水管线与城市主要道路存在交叉的情况，为减少主要道路交通的影响，施工企业需要在较为狭窄的空间内进行施工。在施工过程中，施工企业首先开挖基坑，主要将原有支墩附近的原状土清理干净，此时支墩抗推力侧产生的压力，会降低至0，但是会在支墩的滑动面上，使支墩受到较多的摩擦力，按照支墩抗推力稳定验算法则，发现摩擦力会会超过主动土压力标准值，进而引发支墩出现脱离的情况。进行给水管道施工时，会使该区域内出现停水情况，为缩短停水时间，如果使用混凝土支墩，会增加工程的施工时间，对周围的交通产生一定的影响。施工企业在支墩位置设置圆管桩，一方面提高支墩的承载能力，另一方面使支墩承受较大的后背力，并在按照圆管桩的尺寸进行混凝土浇筑，最终形成水平管堵支墩形式。在对该支墩形式进行分析时，采用验算方法，可以判断该形式的支墩满足荷载要求。在水平管堵支墩形式中，组成成分分别为回填土、混凝土浇筑、块石填充、预制混凝土墩、圆管桩以及封板组成。

4. 结语：

综上所述，在室外给水管道支墩设置过程中，施工企业根据工程建设要求，并结合实际施工环境，采用支墩受力方法进行计算，通过计算确定支墩合理的设置的位置，保证支墩的强度满足承受的荷载。此外在设置支墩时，应保证在最短的时间内完成支墩的设置施工，采用科学合理的法方法，一方面保证在规定的时间内恢复通水，另一方面针对施工中出现的问题，实施有效的措施，坚持减少周围影响、控制成本的原则，保证支墩设置质量符合通水标准。

参考文献：

[1] 连伟奇. 市政给水管道迁改柔性接口支墩设置的优化[J]. 福建建材, 2019(7).

[2] 王世伟, 郭丰. 浅谈城市热力网直埋管道固定支墩结构设计[J]. 中外医疗, 2007.

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