给水给水管道工程中主要结构设计不足

【摘 要】 长距离输水管道由于沿线地形复杂，地质情况多变，存在管道抗浮验算，弯管支墩设计，地基处理等诸多结构设计问题，本文从实际情况出发，提出了合理实用的结构处理方案。
【关键词】 给水工程；结构设计；管道抗浮；水平支墩；管道基础
湖北省孝感市大悟县芳畈水库至城区应急供水工程包括取水工程和引水工程两部分。其中取水工程采用泵船取水，配备三台水泵，两用一备；引水工程采用DN700（k9级T型接口）球墨铸铁管和碳钢管，输水管道从水源地芳畈水库开始，沿芳新线、S243省道、城关镇长征南路、澴河西路进入大悟县老水厂，通过已铺设界牌水库至大悟县城引水管道进入二水厂。管道总长约23公里，沿线多次穿越河道、S243省道和复杂地形及不良地质地段等，存在诸多结构安全问题，现就本工程设计施工过程中遇到的主要结构问题予以探讨。

1. 管道抗浮验算

2. 水平弯管支墩设计

上式中，为支墩抗推力侧的被动土压力标准值；为支墩迎推力侧的主动土压力标准值；为水平向支墩滑动平面上摩擦力标准值；为支墩抗滑稳定性抗力系数，不小于1.5；为水平向支墩承受截面外推力对支墩产生的水压合力标准值；为土壤内摩擦角；和分别为地下水位以上的原状土重度和回填土重度；和分别为支墩底和支墩顶在设计地面下的深度；和分别为支墩被动土压力和主动土压力侧支墩长度；为支墩的重量；为支墩顶部覆土的重量；为土对支墩底部的摩擦系数；为管道接口设计内径；为管道设计内水压力；为弯管角度。

3. 复杂环境下的管道基础处理

3.

1. 含淤泥层的管道地基处理

管道底部淤泥层不厚时，可将淤泥层挖除而换以砂砾石、砂垫层；淤泥层较厚时，不宜采用换填法，在流砂现象不严重的情况下，可采用抛填块石的方法。块石挤入淤泥中，以增大淤泥的密度，增强地基承载力；同时，块石在管沟内形成一个整体，增大了支承管道的面积，使单位面积基础受管道传来的压力大大减小，能有效防止基础和管道沉降。块石宜采用大块和坚硬的，杜绝采用风化石。这种地基处理方法的优点是可不清理管底淤泥，能避免塌方，施工简单。本工程遇到的淤泥地基为原来的水田、水塘被人工填土覆盖，淤泥层厚度为1m～3m。现场采用人工抛填块石铺满整个沟底，然后进行夯实，同时在沟槽边开挖集水坑，将块石夯实挤出的泥浆水用人工或水泵排走，块石之间的缝隙则以砂砾石或砂填充，最后在块石上浇筑一层厚度为0.15m的C20混凝土，待混凝土凝固后即可铺设管道。
3.

2. 斜坡路堤上的基础处理

本工程管道很多地方埋设在省道的路堤上，局部地方的路堤比较狭窄且坡度较陡，路堤边缘也没有护坡，直接开槽埋管可能存在安全问题，特别是在雨季，路面上的积水冲刷路堤上的管道基础，可能出现管道架空甚至滑移等，对输水管道的安全产生严重不利影响。对于这种局部不利情况，本工程采用人工挖孔灌注桩作为基础架设钢管，每隔10

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～12m设置一支墩，明敷钢管采取适当的保护措施。
本工程在各方的共同努力下历时百余天基本完工，在全线管道水压试验合格后，于2013年1月底正式通水，为大悟人民春节用水提供了有力保障，受到了建设方和大悟人民的一致好评。通过管道水压试验和正常供水期间的观测并未出现结构安全问题，说明在本工程中采用的结构设计方案是实用可行的，为长距离给水管道设计和施工提供了可靠的经验。
参考文献
《给水排水工程结构设计手册》（第二版）中国建筑工业出版社，2007.
《给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程》CECS141：2002 中国工程建设标准化协会，2003.
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[5] 杨育红.中国给水排水，第28卷第16期.市政给水管道柔性接口支墩优化设计.
[6] 李慧梅，陆景慧，田韶英等. 特种结构，第24卷第2期.不同规范结构抗浮安全系数的比较.