淺談玻璃鋼夾砂管管道止推施工與安全

摘 要】:玻璃鋼夾砂管管道的安裝操作確實不復雜,但真正能夠安施工好,并沒有那樣簡單,先這種管道是一款柔性管道,它的安裝施工有許多獨特的地方,尤其對施工過鋼管和水泥管的施工隊五來說,對玻璃鋼夾砂管管道的管件止推引起不了高度重視,致使安裝后的整個管路處于不正常的運行狀態,而直接影響管路的使用壽命。
關鍵詞】:管件止推施工 安全計算

正文】玻璃鋼夾砂管管道科學的設計、施工是給水管道工程的必備保障,不規范的施工致使安裝后的整個管路處于不正常的運行狀態,因玻璃鋼夾砂管道系統是一種柔性管路系統,為了克服管路轉彎點水流沖擊力及管件連接口牢固性,根據不同的管件制作不同混凝土管件止推,如果計算三通、彎頭、變徑管等處止推墩的尺寸,施工時隨意性較大,這樣的做法既為及時提供管材、管件的數量帶來一定的難度,又為以后的管道安全運行留下隱患。
  一.有關管件止推類型:
  為克服管線運行時流體對管件的沖力,應對三通、彎頭、變徑管、盲法蘭及管線大于11°的轉彎等配置相應的混凝土管件止推。管件止推分為重力式、反作用式、混合式和鏈式管件止推,一般由混凝土制作的管件止推主要用于管線定形,不至于使管線向某個方向任意伸展。
   在管件止推和管道之間,要安裝10-30毫米厚、150-200毫米寬度的橡膠墊。
  1.1重力式管件止推的原理:利用管件止推自身重G和土壤表面產生的摩擦力f可以抵消管線施加的推力F,因此在制作管件止推時要充分考慮地錨的重量G、土壤與混凝土間的摩擦系數,只有這些條件能確保摩擦力時f,管件止推才能安裝。
  1.2反作用式管件止推的原理:當土壤呈堅實特性(巖石地面、壓實堅硬的土壤)時,要制作反作用式管件止推,利用原來的土壤做依托,通過土壤的阻力來抵消管線施加的推力F。
  1.3混合式(重力-反作用式)管件止推的原理:在含有部分堅固土壤的混合型土壤里,采用重力-反作用式管件止推,綜合發揮二者的特性,在滿足施工要求的同時,降低材料消耗,增加經濟效益。
  1.4鏈式管件止推的原理:利用帶柔性襯里的鋼箍來控制由于壓力變化、熱量的增減引起的帶有柔性接頭(雙襯套接頭)的埋置管線的軸向移動,地錨埋置于管道的下部,帶柔性襯里的鋼箍箍住管子,鋼箍埋置于管件止推中。
  1.5常用管件止推
  上圖是一些常用的管件止推,用于管線埋設鋪裝,對于每種管件止推都應小心壓實其四周地面基礎甚至進行必要的加固。
  通用設置原則如下:
 ?、?、在管道的彎管、變徑、三通處應設置固定支墩,支墩應包圍住管件,并應設置在原狀土上;
  ⑵、止推墩的受力一邊應支承在原狀土層上,否則土壤應分層夯實;
 ?、恰㈤y門必須有足夠的加固,在閥門井內設置卡環、支墩等固定閥門的裝置;
 ?、?、當溝槽中的地下水對空管道的浮力很大時,應先用繩索將管道固定在砼座或其他固定座上;
  ⑸、在坡度較大的地方安裝管道時,由于夯實不好或土壤摩擦系數較小,土壤與管道之間的摩擦力不足以完全消除管道重量產生沿坡度下滑的分力,將會使坡頂接頭承受壓力、坡底管道承受推力,極易造成上部管道接頭拔開或下部管道接頭破裂,因此應分段對管道予以固定,設置防滑墩或其它結構,對露天安裝在坡度較大地方的管道更需做好施工設計。
  二.有關管件止推塊的設計計算:
  2.1有關計算所需要的參數等
   ①參數名稱:a-內摩擦角;b-粘聚力;c-比重; d-混凝土塊與土壤的摩擦力;e-被動土壤阻力。
   ②部分參數數值表:
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  被動土壤阻力Ts
  Ts=0.5*Rs(H12 - H22)*B*tg2 (45+ Φ/2)
   其中Rs為土壤比重,單位N/M3;
  H1為從地平面到混凝土塊底部的距離,單位M;
  H2為從地平面到混凝土塊頂部的距離,單位M;
  B為與原狀土或者密實土相接觸的混凝土塊的寬度,單位M。
 ?、芑炷凉芗雇茐K計算舉例:
  列如:管徑300毫米、公稱壓力10bar=1N/MM2、p實驗壓力15bar、β彎角90°、管頂上方覆蓋土厚度h為1.5米、土壤參數:無粘聚力的干沙,摩擦角40°、比重Rs為16000N/M3、摩擦系數為0.7
  推力F(N)的計算:
  F=2*p*πγ2*Sin(β/2)
   其中:γ 為管子的半徑,單位為毫米;
  計算結果為:F=2*1.5*3.14*1502 Sin(90/2)=149894N
  B、被動土壤阻力Ts
  計算:
  Ts=0.5*Rs(H12 - H22)*B*tg2 (45+ Φ/2)
  C、混凝土塊和土壤間的摩擦力Tf ( N)的計算:
  Tf=(VC*γc+Vs*γs)*f
  其中:VC為混凝土塊體積,單位為M3
   γc為24500N/M3
   Vs為混凝土塊上方土壤體積,單位為M3
   γs為16000N/M3、 f摩擦系數為0.7
  D、推力平衡方程:
  Ts+ Tf≥1.5 F
  此外還應該由推力引起的混凝土塊應力是否低于許用值。
  三.其他有關規范規定及常識
  按規程規定,管道在水平或垂直轉彎處,三通、管道端部和關閉的閥門處均應根據管內壓力計算軸向推力,設置止推墩;管道上設置的閥門、消火栓、排氣閥等附配件,其重量不得由管道支撐,必須設置混凝土或磚砌等剛性支墩,支墩應有足夠的體積和穩定性,并用錨固裝置將其上的附配件固定,當附配件可能產生軸向推力時,還應設置止推墩。設置止推墩的目的是為了將管道上述部位產生的不平衡推力抵消,否則這種推力就可能破壞管件和接頭;對附配件予以支撐,一是為了避免管道承受附配件重量所產生的額外應力;二是為了在附配件發生震動、開啟閥門以及安裝拆卸附配件時,避免將震動和扭矩傳遞到管道上,而使管道破裂。對于大口經管道的支撐和止推墩,更應做好施工設計,不得隨意應付。
  按照<<管道工程技術規程>>規定:φ≥110mm以上管道的三通、彎頭、異徑管等節點,應設置水泥止推墩,防止管道推移,“止推墩混凝土不宜低于C15級,并現場澆筑在開挖的原狀土地基和槽坡上”。有些施工方對止推墩所發揮的作用,引不起足夠的重視,他們在管道旁釘個木樁或楔個鐵橛充當止推墩,有時水泥墩的體積太小或未澆筑在原狀土上,有的止推墩的強度不夠,結果管道運行中,止推墩無法發揮作用形同虛設,造成三通、彎頭等管件推移錯位后而損壞。
  【結束語
  玻璃鋼夾砂管管道工程是一個系統工程,它的安全運行是由多方面因素構成的,在這個系統工程中,違背科學都有出現事故的可能性。這就要求我們對事故要公正客觀的分析原因,要求我們必須以科學的設計、規范的施工、合理的操作運行作保障,使管道工程真正根除隱患、安全運行。