淺談給水管道遷改中柔性接口的止推長度

【摘 要】以某給水管道遷改案例中分析柔性管道接口止推長度的計算與施工中的注意事項

【關鍵詞】管道；遷改；止推長度

因某新建排站出水箱涵及堤岸加固需要，占用了現有給水管位置，需對現狀給水管道進行遷改。管道管徑為DN800，新管道材質為鋼管，舊管道兩端材質為帶鋼筒預應力混凝土管（PCCP），在新舊管管道碰接的時候需采用帶橡膠圈的承插口連接，產生了柔性接口。管道遷改平面示意圖如下：

一、設置止推長度原因分析

給水管道工程中，當管道在敷設方向改變處，水流方向改變使流速發生了變化，同時在自來水的內水工作壓力作用下，管道沿著軸向產生推力。有壓給水管道內水工作壓力較高，必須采取措施予以平衡，如不對管道加以適當的平衡，推力點附近的柔性接口將會產生脫落或漏水。而來自于管道單位長度的重量、管內水重、管頂覆土重量及側向土的壓力等將產生摩擦反力，被壓側的土壤也將產生支反力。這樣，在其他條件不變的情況下，平衡推力的方法有2種：（1）增大彎管承壓側土壤的接觸面積；（2）增加產生摩擦力的管道作用長度。

給水管道遷改中采用方法（1）需設置混凝土支墩，支墩有較長的凝固期，導致停水時間較長。為減少停水時間影響，對于新舊管道遷改，可以通過方法（2），增加產生摩擦力的管道作用長度即增加止推長度，利用管壁與土壤的摩擦力抵消管道的推力。

二、止推長度的計算

鋼管管道外壁直徑D1=820mm，管壁計算厚度t0=10mm，管頂覆土Hs=1.5m，管道的設計內水壓力標準值Fwd，k=0.9MPa，管道轉度α=45?，回填土重度

γs=10kN/m3，水重度γw=10kN/m3，抗滑穩定性抗力系數Ks=1.5，鋼管管道與土壤間的摩擦系數μs=0.25。

根據給水排水工程埋地鋼管管道結構設計規程（CECS141：2002）中（6.24-1）及（6.2.4-2），

管道單位長度摩擦力標準值Ffk （kN/m）：

Ffk =1.57μsγsD1（Hs+1/3Hs+D1/2）+0.78 5μsγw（D1-2t0）2

=1.57×0.25×10×0.82×（1.5+1/3×1.5+0.82÷2）

+0.785×0.25×10×（0.82-2×0.01）2

=9.01kN/m；

止推長度（m）：L≥KsFwd，kA（1-cosα）/Ffk

≥1.5×900×3.14/4×（0.82-2×0.01）2×（1-cos45）÷9.01

≥22.04m 。

三、影響止推長度的因素比較

工程中由于管道轉角α及管頂覆土Hs在現場發生變化較多，因此以這兩個因素做比較，探討其對止推長度的影響。

（1）當固定其他條件不變，管頂覆土1.5m，改變管道轉角α。經計算，當管道轉度α=11.25?，L≥1.45m；當管道轉度α=22.5?，L≥5.73m；當管道轉度α=45?，L≥22.04m；當管道轉度α=90?，L≥75..25m。

（2）當其他條件不變，管道轉角α=45，改變管頂覆土Hs。經計算，，當管頂覆土Hs=1m，L≥28.92m；當管頂覆土Hs=1.5m，L≥22.04m；當管頂覆土Hs=2m，L≥17.8m。

由上所知，管道轉角α比管頂覆土Hs對止推長度影響較更為敏感，管道轉角α越大所需止推長度越長。

四、結語

綜上所知，新舊管道敷設方向改變處，柔性接口的止推長度關鍵點在于管道轉角α，施工過程應該嚴格按圖施工，按圖紙設計的管道轉角α和止推長度施工，管道轉角α越大所需止推長度越長，如果施工過程中未控制好管道轉角α，在滿足不了止推作用的情況下，會導致柔性接口脫落或漏水等質量情況。

參考文獻：

[1]給水排水工程埋地鋼管管道結構設計規程（CECS141：2002）

[2]給水排水工程結構設計手冊 （第二版）