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1、2001年12月河北工程技术高等专科学校学报Dec.2001第4期JOURNALOFHEBEIENGINEERINGANDTECHNICALCOLLEGENo.4文章编号:1008-3782(2001)04-0036-02给水管道支墩的设计123白建国,陈丽芳,王昭(1.河北工程技术高等专科学校水利工程系,河北沧州061001;2.保定市供水总公司,河北保定071051;3.保定市水利局,河北保定071051)摘要:根据工作经验,指出了《给水排水设计手册3》中有关支墩设置条件的规定只适用于刚性接口的给水管道这一局限性,并对柔性接口给水管道的支墩设置提出了建议。关键词:刚性接
2、口;柔性接口;支墩中图分类号:TU991.37文献标识码:A给水管道一般为压力管,管道中水的压力均匀作用于管壁上,当水流方向改变(如通过承插接口的弯头、丁字支管顶端、管堵顶端等处)时,将产生作用于管壁上的外推力。此外推力如大于接口能承受的内水压力,就会使管道在接口处松动脱节,发生跑水、漏水事故。为了抵抗上述外推力,防止管道在接口处松动脱节,应在管线的关键部位设置支墩。《给水排水设计手册3》中明确规定了支墩的设置条件,该条件为“管径≤350mm的管道且试验压力不大于1MPa时,在一般土壤地区的弯头、三通处可不设支墩。”同时规定关键部位一般为承插接口的弯头、丁字支管顶端等处。实
3、践经验表明《给水排水设计手册3》中所规定的该条件只适用于刚性接口的铸铁给水管道,而对柔性接口的给水管道则不适用。以河北省保定市为例,1998年以前城市的配水管线均采用刚性接口的灰口铸铁管,按上述条件对给水管道进行了支墩的设计,无论在管道试压还是运行过程中,均未出现管道接口松动脱节现象。但1998年以后新建、改建的配水管线采用了胶圈接口的球墨铸铁管,管径为80～1000mm。设计人员仍按上述条件对其进行支墩设计,在管径>350mm的管道的关键部位都设置了支墩,而在管径≤350mm的管道上未设置支墩。结果在管道试压过程中出现了新北街300mm预留支管堵板被顶开,在运行过程中出现
4、了金迪花园小区内150mm水表被拆除时,水表前球墨铸铁插盘短管被顶出的现象,造成大量跑水事故。1原因分析造成上述跑水事故的原因是管道内水压力对管道产生的外推力大于管道接口允许承受的内水压力。而管道的内水压力对管道产生的外推力可按下式计算:2P=0.000785D(P0-KPS)(1)式中:P——管道内水压力对管道产生的外推力,N;D——管道外径,mm;P0——管道试验压力,MPa;PS——管道接口允许承受的内水压力,MPa;K——设计安全系数(K<1)。由式(1)可知,给水管道是否需设置支墩应根据外推力P与管道接口允许承受的内水压力PS有关,PS又因管径、接口材料的不同而异
5、。对刚性接口而言,在《给水排水设计手册3》中规定了石棉水泥接口和自应力水泥接口的PS值,如表1所示。收稿日期:2001203212作者简介:白建国(19642),男,河北沧州市人,河北工程技术高等专科学校讲师,从事给水排水工程教学与研究。第4期白建国等:给水管道支墩的设计37表1石棉水泥接口和自应力水泥接口的PS值MPa管径ömm接口4005006008001000石棉水泥接口1.350.980.790.570.45自应力水泥接口1.621.180.950.680.54由表1可以看出:同一材料接口的PS值随着管径的增大而减少,当试验压力一定时,管径越大则P值就越大,所设的支
6、墩也应越大:反之,P值减少所设的支墩也应减少,当P≤0时则可不设支墩,而且自应力水泥接口的PS值均大于同一管径石棉水泥接口的PS值。以400mm的灰口铸铁管采用石棉水泥接口为例,试验2压力P0要求为1MPa,查表1得PS=1.350MPa,设K=0.8则P=0.000785×400×(1-0.8×1.35)=-10.05<0,故可不设支墩。可见,《给水排水设计手册3》中规定的条件对刚性接口的给水管道而言是合理可靠的。但对柔性接口的给水管道而言,如采用胶圈接口的球墨铸铁给水管道,现行规范中均未对其接口允许承受的内水压力PS做出规定,在实际工程中发现150mm胶圈接口的球墨铸铁
7、给水管道,在管网正常运行时,当管网压力为0.22MPa(2kgöcm)时插盘短管就能被顶出。说明胶圈接口的PS值很小,基本上不能承受内水压力,胶圈主要起密封作用,因此对于管径≤350mm的胶圈柔性接口的球墨铸铁给水管道也应在其关键部位设置支墩,对管道进行加固。2改进措施根据上述情况,从安全的角度出发,在实际工程中根据管道施工的经验对于管径≤350mm的球墨铸铁给水管道是否需要设置支墩进行了如下规定:“凡试验压力≥0.8MPa且管径≥100mm的胶圈接口的给水管道,在管道的丁字支管顶端、承接插口的弯头、管堵顶端处都要
