预应力管桩在长距离输水管道中的应用

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1、预应力管桩在长距离输水管道中的应用　　现以DN900钢管为例，按照跨河进行管桩设计。计算简图如下：　　　　1、由于地处第四纪冲积平原地区，地层大多数为砂性土或砂粘土，因此，管桩设计时应按摩擦桩计算，其设计公式如下：　　单桩容许承载力[P]=1/安全系数K[桩侧极限摩阻力PSU+桩底极限阻力PPU]　　由于管桩中间是中空的，管外为一园环，其端部的承载力在本设计中予以忽略不计，以提高管桩的安全性。因此在本工程设计计算时，按下列公式计算：　　[P]=1/2U∑αiLiτi(1)　　式中：[P]—单桩轴向受压容许承载力；　　U—桩的周长；　　αi—为下沉时桩对各土层桩侧摩阻力的影响系数；　　L

2、i—桩在承台底面或最大冲刷线以下的第I层土层中的长度；　　τi—与相对应的各土层与桩侧的极限摩阻力。　　、过河钢管跨度及长度的确定：　　30~40米宽度的河流一般属于等外级航道，通航船只都较小，通航宽度只需10~15米，过河钢管下底标高应稍高于同一条河道上桥梁底的标高。因此，假定河面宽度为40米，其过河方案见图一。确定的过河钢管的中间跨度为15米，大于过河桥梁的跨度，以防船只的碰撞。为保证其稳定性，从管桩中心向两侧各挑出2米，然后按30°角向下延伸至岸边，其支架上水平管道与埋地管道之间斜长为米。则计算钢管长度为：　　L=15+2*2+7/COS30°=。　　(2)、管桩荷载计算：　　①

3、直段钢管重量：DN900钢管壁厚一般为12mm，每米质量为/m,则19米钢管总重　　Q钢=*=5025Kg，现取为5T。　　管内水重为：　　Q水=***(15+2*2)=12048Kg，现取为12T。　　②、管道斜长部分的一半荷载计算在管桩在承载力内，这部分重量为：　　Q钢=Kg/m*(40-19)/2/COS30°=Kg，　　现取为；　　Q水=***(40-19)/2/COS30°=7708Kg，　　现取为。　　③、管桩自重：现选用Φ500预应力管桩，根据生产厂家的产品样本，管桩的理论重量为：　　q=327Kg/m，初步拟定桩长为17米，入土深度为10米。由此计算出管桩自重：　　Q桩

4、=327*17=5559Kg，现取为6T。　　④、稳定钢管，在管桩顶部设置管座，管座自重取为Q座=1T。　　⑤单桩总的承载力应为上述各项之和：　　∑Q=(Q钢+Q水+Q钢+Q水)/2+Q桩+Q座=()　　根据土质τi取30Kpa；αi取。按照式计算，＞。　　即17米长的管桩入土10米，满足设计要求。　　在实际使用中，也可简单地按经验估算，砂土层的摩阻可按15KN/m2计算。则10米入土深度的Φ500管桩的外摩阻力约为π*15*10=。同样满足要求。　　当然不同的土质，必须按不同的摩阻力计算。　　三、适用范围及施工方法　　在冲积平原地区，地层大多数为第四纪冲积层，土壤多为砂性土或砂粘土，

5、这种土质最适宜采用水冲成孔下桩。　　施工前，首先检查管桩的产品合格证，和相应的质量保证资料，然后检查管桩外观(管内、管外均须检查)质量是否存在质量缺陷,有无钢筋外露或蜂窝麻面，管桩端面钢箍是否垂直于管桩轴线，如存在上述质量缺陷的管桩不得使用。　　施工时首先要精确测量，确定桩位。然后用汽车吊垂直吊起管桩，并将消防用的水带和水枪放入管桩中，尽量放到管桩下部，消防水带另一端接在离心水泵上，离心水泵扬程一般在30~50米左右，流量约为30~45M3/h即可。然后开启水泵，向管桩内供水，由于高压水在管桩内对管桩底部的土壤形成冲刷，将砂层从管桩外侧冲起，水泵一边向下冲水，汽车吊一边向下放管桩，当这

6、一根管桩顶接近水面时，汽车吊暂停下放管桩，这时再一次测量管桩位置是否正确，是否垂直，如果这一切都能达到设计要求，这时可松开汽车吊绳，取出消防水带。然后将另一根管桩吊起，并保持垂直，精确地与已冲好的管桩对接，对接时同样应保证第二根管桩端面与第一根管桩端面接触良好、严密，且与第一根管桩在同一垂线位置，然后进行焊接，焊接完毕后应进行防腐处理，待防腐层已经干固后即可继续冲桩，随时测量管桩顶的高程，当管桩顶快接近设计高程时还可继续冲水，但要把消防水枪提高些，以减小冲力，达到设计高程以后即可停止冲水。然后认真测量高程和垂直度，如果垂直度有偏差，必须马上调整，如果高程低于设计高程，可以用汽车吊将管桩

7、稍稍吊起，直到满足设计要求，但此时必须汽车吊要稳固数十分钟，以便砂层沉降到管桩底，然后再一次测量高程，一般情况下管桩顶面可以略高于设计高程2~3cm，以防管道安装通水后的沉降。　　为保证管道安装稳固，在管桩顶面应设计U型管座，管座底面应预埋钢板，以便于与管桩焊接，焊接后仍需进行防腐处理。在安装管道前，还应在管座上垫上1~2层橡胶板，以防钢管上的防腐保护层被碰坏，同时还起到调节沉降的作用。　　为了方便起吊管桩长度一般取为5~7米。由于管桩本身重量