预应力管桩在长距离输水管道中的应用

预应力管桩在长距离输水管道中的应用

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时间:2018-08-27

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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

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