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關(guān)鍵詞：支墩 土壓力 地下水
中圖分類號： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
受場地條件、工藝要求等因素限制，核電站室外場地管線布置錯綜復(fù)雜，同時支墩會受到場地條件限制，在設(shè)計時應(yīng)具體問題具體分析。水平彎頭、堵頭以及水平三通對支墩產(chǎn)生水平方向的力；在改變管道標(biāo)高的上彎或下彎管處，支墩除水平分力外，還有垂直向分力；當(dāng)有支墩高度范圍內(nèi)有地下水的影響時，還應(yīng)該考慮地下水的影響。
1、支墩水平受力狀態(tài)
支墩的水平抗推力，主要由土壓力，支墩和地面摩擦力FF組成。
支墩可以近似的看成擋土墻。根據(jù)現(xiàn)有的土力學(xué)理論，土壓力根據(jù)擋土墻位移方向和墻后土體的受力狀態(tài)，分為三種不同的土壓力，即靜止土壓力P0、主動土壓力Fa和被動土壓力Fp。當(dāng)擋土墻靜止不動，土體處于彈性平衡狀態(tài)時，土對墻的壓力為靜止土壓力；當(dāng)擋土墻向離開土體方向偏移至達(dá)到極限平衡狀態(tài)時，土對墻的壓力為主動土壓力；當(dāng)擋土墻向土體方向偏移至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時，土對墻的壓力為為被動土壓力。土壓力和墻身位移的位移關(guān)系如圖1所示。相同土體的情況下，被動土壓力Fp大于主動土壓力Fa，而被動土壓力所需的位移δp大大超過了δa。
當(dāng)管道對位移有嚴(yán)格要求時，支墩不允許產(chǎn)生位移，此時位移δ=0，支墩兩側(cè)均受到靜止土壓力P0，大小相等，方向相反。此時，水平抗推力為支墩和地面摩擦力FF。FF與支墩自重以及上部覆蓋土的重力G以及支墩和地面的摩擦系數(shù)f有關(guān)。
當(dāng)管道的水平力大于摩擦力FF時，支墩將向抗推力側(cè)產(chǎn)生位移δ。在當(dāng)位移δ為δa時，支墩迎推力側(cè)的土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，產(chǎn)生主動土壓力Fa，而支墩抗推力側(cè)位移尚未達(dá)到δp；當(dāng)位移δ為δp時，支墩迎管道側(cè)土體已經(jīng)被破壞產(chǎn)生滑動面，抗推力側(cè)土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，產(chǎn)生被動土壓力Fp。此時水平抗推力最大。
經(jīng)相關(guān)研究，被動土壓力的位移δp往往要達(dá)到2%~10%H（H為支墩高度）是才能產(chǎn)生被動土壓力。當(dāng)土體達(dá)到被動土壓力時，位移δ可能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于管道接頭設(shè)計允許值，故設(shè)計時應(yīng)對被動土壓力Fp乘以一個折減系數(shù)來進(jìn)行折減，折減系數(shù)可根據(jù)具體情況區(qū)取0.4~07。
土壓力的計算理論常用的有朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論。朗肯土壓力理論是根據(jù)半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土單元體的極限平衡條件而得出，假設(shè)墻背光滑、直立、填土面水平；庫侖土壓力理論是以整個滑動體上的力系平衡條件來求解土壓力的理論。由于每種理論都有各自的試用條件和局限性，也就沒有一種統(tǒng)一且普遍適用的壓力計算方法。由于朗肯土壓力理論是建立在半無限土體假定的基礎(chǔ)上，在有邊界條件時不符合這一假定；庫侖土壓力理論在計算主動土壓力時比較接近，對于被動土壓力偏差較大，不應(yīng)用于被動土壓力的計算。對于支墩水平力的計算，迎推力面土對支墩產(chǎn)生被動土壓力，該側(cè)土體往往設(shè)計成豎直面，以保證產(chǎn)生相對最大的被動土壓力，符合朗肯土壓力假設(shè)條件，可以用朗肯土壓力理論計算；而管道方向產(chǎn)生主動土壓力，此方向截面可以設(shè)計成斜面，以節(jié)省材料，可采用庫侖土壓力理論計算。《給排水水工工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》給出了主動土壓力和被動土壓力的簡化計算公式，可以在簡化計算時采用。
2、支墩垂直方向受力狀態(tài)
在管線布置過程中，往往需要用上下彎頭對管道的標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。在彎頭處，除了產(chǎn)生水平向分力以外，還產(chǎn)生垂直分力N（在本文中N不表示方向）。向上彎彎頭產(chǎn)生垂直向下的分力N，N同支墩自重以及上部覆蓋土的重力G方向相同；向下彎彎頭將產(chǎn)生垂直向上的分力N，N與G方向相反，應(yīng)該保證G大于N才能保證支墩穩(wěn)定。
垂直分力向下的上彎彎頭的支墩，可以通過擴大基礎(chǔ)面積，提高基礎(chǔ)承載力等方法解決。垂直分力向上的下彎彎頭，當(dāng)管道直徑和壓力、彎頭角度都比較大時，向上分力N很大，需通過加大支墩本身自重和上部覆土重的方式來滿足穩(wěn)定驗算。在實際工程中，下彎彎頭一般埋深比較淺，如果按照常規(guī)做法，采用矩形實心混凝土支墩的體積較大，浪費材料。可以采用倒梯形或者井形支墩設(shè)計，可以充分利用回填土自重，減少混凝土用量。
3、地下水的影響
當(dāng)有支墩高度范圍內(nèi)有地下水的影響時，還應(yīng)該考慮地下水的影響。計算垂直向穩(wěn)定性時，因水的浮力作用，土和支墩有效重度G減小，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響；計算水平抗力時，地下水面以下的土重度要按照有效重度來計算，主動土壓力和被動土壓力都將減小，其中被動土壓力相對減小更多，摩擦力FF也因重力G減小而減小。因此，當(dāng)支墩高度范圍內(nèi)有地下水時，應(yīng)充分考慮地下水的不利影響。
結(jié)語
由于管線布置錯綜復(fù)雜，各種管線交錯布置，支墩受力狀態(tài)復(fù)雜；同時受到場地條件限制，具體設(shè)計時不能不考慮周邊管線、構(gòu)建筑物的影響，增加了設(shè)計難度。因此設(shè)計時應(yīng)具體問題具體分析，分析清支墩的受力狀態(tài)，充分利用現(xiàn)有條件，采用安全合理的安全系數(shù)，才能保證支墩的安全性和經(jīng)濟性。
參考文獻(xiàn):
1 陳希哲,葉菁.土力學(xué)地基基礎(chǔ) 清華大學(xué)出版社
2 GB 50332-2002,給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范
關(guān)鍵詞 管道泵；完全脹型；沖壓焊接；水力性能
中圖分類號TG453 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）69-0121-02
1 完全脹型成型蝸殼模具的設(shè)計
蝸殼模具是生產(chǎn)蝸殼的重要設(shè)備之一。不銹鋼沖壓焊接管道泵及單級離心泵的工藝制造難度很大，至今只有日本EBARA公司、美國ITT公司能夠生產(chǎn)。由于水力設(shè)計和工藝設(shè)計不盡完善，產(chǎn)品渦室的脹型不到位，泵的性能并不好。水力性能上，主要表現(xiàn)為偏工況運行，俗稱“大馬拉小車”或高比轉(zhuǎn)速低用，電機配置功率大，泵的運行效率低，時有電機超載損壞的情況發(fā)生。
圖1是日本EBARA公司的3M40-160/4.0不銹鋼沖壓焊接單級離心泵的性能曲線。設(shè)計流量為25m3/h，但最高效率點的流量在40m3/h以上。圖2是前期仿制產(chǎn)品CYB65-50-160型不銹鋼沖壓焊接單級離心泵的性能曲線，流量加大到50m3/h時效率仍不下降，偏工況現(xiàn)象均十分嚴(yán)重。成型工藝上為保證水力性能，要求蝸殼必須360°全斷面完全脹型，并且蝸殼出口彎頸要求擴散回收動能。日本產(chǎn)品的蝸殼采用的是半螺旋式的部分?jǐn)嗝娌煌耆浶?，彎頸用圓管斷面進(jìn)行過渡。而美國ITT公司3500型不銹鋼沖壓焊接單級離心泵蝸殼根本不脹型，為一圓筒，出口管為一段直管，所以EBARA和ITT的沖壓焊接泵的水力性能均不理想。主要原因是蝸殼的成型工藝十分困難，一種蝸殼需要48套模具，工裝夾具費100多萬元。最后不得不用較為容易制造、成本也較低的不完全脹型或不脹型替代，但影響了水泵的效率和汽蝕性能。
不均勻、不對稱、360°全斷面完全脹型是粘性設(shè)計的技術(shù)特征，但這種技術(shù)特征沖壓成型非常困難，日本專利是部分?jǐn)嗝娴牟煌耆浶汀?/p>
圖3是日本專利產(chǎn)品的成型原理，利用這種對半式、部分?jǐn)嗝娌煌耆浶筒粌H生產(chǎn)效率低，而且也不能滿足粘性流技術(shù)特征要求的全斷面完全脹型。
圖4所示為荷花瓣式的自動分合的組合模具，從上部加力，利用側(cè)向力使模具收攏，由于分成4瓣~8瓣，蝸殼渦線為全斷面漸開線凹模，能夠準(zhǔn)確加工。底部有導(dǎo)桿及底板模，向下繼續(xù)加力時，導(dǎo)桿下移，上蓋板下壓，聚氨酯橡膠在上下蓋板擠壓下側(cè)向變形，使不銹鋼鋼板緊貼凹模成型，泄壓時模瓣中彈簧使模瓣自動分開，脹型的殼體自動彈出，生產(chǎn)效率很高，質(zhì)量達(dá)到要求。
2 管道泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計
現(xiàn)一般的管道泵普遍存在流部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品笨重，材料消耗大；泵的水力性能也不夠理想，偏工況運行，效率低等問題。經(jīng)分析認(rèn)為：低比轉(zhuǎn)速離心泵，流道窄長，粘性產(chǎn)生的水力損失大，效率低。而粘性增大必將引起進(jìn)、出口流道堵塞，從而偏離設(shè)計工況。
圖5 泵結(jié)構(gòu)示意圖
針對上述問題，本文在傳統(tǒng)的管道泵的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，設(shè)計一種蝸殼完全脹型的，能有效提高泵水力性能的高效泵結(jié)構(gòu)，如圖5所示。
其特征在于：泵體由呈桶狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外缸構(gòu)成，內(nèi)缸連通進(jìn)水管，外缸連通出水管，內(nèi)缸同軸設(shè)于外缸內(nèi)通過在內(nèi)、外缸底部互相固定連接，內(nèi)缸開口端低于外缸開口端，內(nèi)缸開口端向上依次同軸設(shè)有導(dǎo)流部件、葉輪、排氣部件及安裝在外缸開口端的泵后蓋。
所述的葉輪為軸向吸入、徑向排出的離心葉輪，導(dǎo)流部件為一整體沖壓成型的盤狀結(jié)構(gòu)，盤底與內(nèi)缸開口端密封，盤底中心設(shè)有與葉輪前端入口對應(yīng)密封的進(jìn)水口，葉輪同軸設(shè)于盤狀的導(dǎo)流部件內(nèi)，導(dǎo)流部件周壁設(shè)有與葉輪的徑向排出口對應(yīng)的導(dǎo)流葉片。
所述的導(dǎo)流部件周壁均勻沖壓為多段，各段周壁為沿圓周同一方向徑向向外增大的弧形導(dǎo)流葉片，每兩相鄰導(dǎo)流葉片之間由徑向差形成一沿軸向向下的出水孔，盤狀的導(dǎo)流部件開口處向外沖壓有盤沿。該弧形導(dǎo)流葉片弧線分布與葉輪轉(zhuǎn)動方向?qū)?yīng)，提高出水效率。
所述的外缸內(nèi)壁對應(yīng)導(dǎo)流部件盤沿設(shè)有凸臺，盤沿放置于凸臺上以支撐導(dǎo)流部件，該凸臺與內(nèi)缸開口端的軸向距離等于導(dǎo)流部件的軸向深度。
3 產(chǎn)品應(yīng)用情況
該產(chǎn)品在北京科技發(fā)展有限公司水處理回收，環(huán)保節(jié)能應(yīng)用等方面，廣州雅韶泵業(yè)有限公司食品行業(yè)水處理方面，張家港市東晨物資有限公司高純度凈水系統(tǒng)方面，杭州德士比泵業(yè)有限公司水供應(yīng)系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用等方面到得到了很好的應(yīng)用，直接或間接產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益。
4 結(jié)論
1）由于底座、泵體、導(dǎo)流部件與葉輪等全部過流部件都是通過沖壓焊接成型的，因而與鑄造泵相比，整體結(jié)構(gòu)輕巧，重量大大減輕，節(jié)省材料效果明顯；水泵運行的可靠性大大提高。鑄造泵相比，整體結(jié)構(gòu)輕巧，重量減輕75%，節(jié)省材料效果明顯；水泵運行的可靠性大大提高，效率提高3%~8%；
2）采用在葉輪徑向出口的導(dǎo)流方式，并對導(dǎo)流部件的進(jìn)行特殊設(shè)計等措施，使得傳送的液體流動更通暢，水力性能好，效率高。外缸的周壁上及底部分別設(shè)置外缸和內(nèi)缸的排水孔、密封圈、螺釘，可以把內(nèi)缸的水完全放空；
3）導(dǎo)流部件為一體沖壓結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的沖壓泵相比，保證了導(dǎo)流部件具有足夠的強度、剛度和精度，安裝方便，提高了產(chǎn)品的可靠性，同時也延長了產(chǎn)品的使用壽命；
4）葉輪入口處采用密封環(huán)活動密封結(jié)構(gòu)，不僅密封效果好，提高了泵的水力效率；而且降低了制造、安裝難度，提高了生產(chǎn)效率；
5）外缸的周壁上及底部分別設(shè)置外缸和內(nèi)缸的排水孔、密封圈、螺釘，可以把內(nèi)缸的水完全放空。
參考文獻(xiàn)
[1]申延鵬，常金唱.三元流技術(shù)在循環(huán)水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用[J].河南化工，2011(6).
關(guān)鍵詞：市政工程；給排水管道；結(jié)構(gòu)設(shè)計
中圖分類號：TU99文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
市政排水管道是城市基礎(chǔ)設(shè)施非常重要的組成部分。在城市的日常運行和發(fā)展建設(shè)中有著舉足輕重的作用。近些年來，由于降雨造成的突發(fā)事件漸漸引起了人們的關(guān)注，比如2012年7月的北京暴雨，造成的損失非常嚴(yán)重，引起了全國對排水設(shè)施的思考。
1排水體制的選擇
排水體制主要有合流制和分流制兩種。排水體制的選擇，應(yīng)根據(jù)城鎮(zhèn)的總體規(guī)劃，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦翁攸c、水文條件、水體狀況、氣候特征、原有排水設(shè)施、污水處理程度和處理后出水利用等綜合考慮后確定。同一城鎮(zhèn)的不同地區(qū)可采用不同的排水體制。除降雨量少的干旱地區(qū)外，新建地區(qū)的排水系統(tǒng)應(yīng)采用分流制。現(xiàn)有合流制排水系統(tǒng)，有條件的應(yīng)按照城鎮(zhèn)排水規(guī)劃的要求，實施雨污分流改造；暫時不具備雨污分流條件的，應(yīng)采取截流、調(diào)蓄和處理相結(jié)合的措施。
2現(xiàn)場踏勘
給排水管道距離相對較長，或穿越城鎮(zhèn)密集區(qū)，或敷設(shè)在農(nóng)田，或跨越山丘和河流，還有可能橫跨鐵路、公路及橋涵。一項管道工程同時會遇到上述幾種或所有的地形和地貌，其復(fù)雜的地形和地貌若不現(xiàn)場查看，則很難全面完成設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)會同給排水、概預(yù)算等專業(yè)設(shè)計人員共同進(jìn)行現(xiàn)場踏勘和選線，了解管道線路擬通過的沿線地帶地形地貌、地質(zhì)概況，必要時應(yīng)在施工圖階段對個別疑難地段重新踏勘。
3測量和地勘要求
要準(zhǔn)確地反應(yīng)管道沿線的地形地貌和水文地質(zhì)情況，必須有測量和勘探部門提供的準(zhǔn)確的地形和水文地質(zhì)資料。
3.1勘探點間距和鉆孔深度
勘探點應(yīng)布置在管道的中線上，并不得偏離中線3m，間距應(yīng)根據(jù)地形復(fù)雜程度確定的30～100m，較復(fù)雜和地質(zhì)變化較大的地段應(yīng)適當(dāng)加密，深度應(yīng)達(dá)到管道埋設(shè)深度以下1m以上，遇河流應(yīng)鉆至河床最大沖刷深度以下2～3m。
3.2提供勘探成果要求
劃分沿線地質(zhì)單元；查明管道埋設(shè)深度范圍內(nèi)的地層成因、巖性特征和厚度；調(diào)查巖層產(chǎn)狀和分化破碎程度及對管道有影響的全部活動斷裂帶的性質(zhì)和分布特點；調(diào)查沿線滑坡、崩塌、泥石流、沖溝等不良地質(zhì)現(xiàn)象的范圍、性質(zhì)、發(fā)展趨勢及其對管道的影響；查明沿線井、泉的分布和水位等影響；查明擬穿、跨河流的岸坡穩(wěn)定性，河床及兩岸的地層巖性和洪水淹沒范圍。
4結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容
4.1結(jié)構(gòu)形式
管道的結(jié)構(gòu)形式主要由給排水專業(yè)確定，結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)根據(jù)管道的用途(給水還是排水，污水還是雨水)、工作環(huán)境(承壓還是非承壓)、口徑、流量、埋置深度、水文地質(zhì)情況、敷設(shè)方式和經(jīng)濟指標(biāo)等從專業(yè)角度提出參考意見。一般情況下，承壓管道常采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、鋼管、鑄鐵管、玻璃鋼管、UPVC管、PE管、現(xiàn)澆鋼筋混凝士箱涵。非承壓管常采用混凝土管、鋼筋混凝土管、砌體蓋板涵、現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵等。當(dāng)污水管道口徑較大時應(yīng)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵，特殊情況、特殊地段(過河渠、公路、鐵路等)、局部地段非承壓管也采用鋼管等形式。大型給排水管道工程也有采用盾構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的。
4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)管道規(guī)格、埋置深度、地面荷載、地下水位、工作和試驗壓力對管道的剛度和強度進(jìn)行計算及復(fù)核，提供管道壁厚、管道等級、或結(jié)構(gòu)配筋圖。對于一些必須采取加固方法才能滿足剛度和強度要求的管道，應(yīng)根據(jù)計算采用具體的加強加固措施。通常采用的加固措施有管廊、混凝土或鋼筋混凝土包管等，當(dāng)鋼管計算出的壁厚不經(jīng)濟時，應(yīng)采用加肋的方法處理。加固的具體方式和方法應(yīng)根據(jù)實際情況和經(jīng)濟指標(biāo)來確定。
4.3敷設(shè)方式
敷設(shè)方式的選擇應(yīng)根據(jù)埋置深度、地面地下障礙物等因素確定，一般有溝埋式、上埋式、頂管及架空，較為常用敷設(shè)方式采用溝埋式，當(dāng)溝埋式有一定的難度時，可選擇頂管和架空等敷設(shè)方式。不同的敷設(shè)方式，其結(jié)構(gòu)設(shè)計亦不同。
4.4抗浮穩(wěn)定
有些管道敷設(shè)的地段地下水位較高或者施工期間多雨，因而管道的抗浮穩(wěn)定應(yīng)引起結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的重視。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)計算采取相應(yīng)的抗浮措施，避免浮管現(xiàn)象的出現(xiàn)。
4.5抗震設(shè)計
4.5.1場地和管材的選擇
確定管線走向時應(yīng)盡量避開對抗震不利的場地、地基，如不可避免而必須通過地震斷裂帶或可液化土地基時，應(yīng)根據(jù)工程的重要性、使用條件綜合考慮。給水管道應(yīng)選擇抗拉、抗折強度高且具有較好延性的鋼管，并要求做好防腐措施。有抗震要求的排水管道應(yīng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并有相應(yīng)的構(gòu)造措施，盡量避免嚴(yán)重破壞。
4.5.2構(gòu)造措施
承插管設(shè)置柔性連接；磚石砌體的矩形、拱形無壓管道，除砌體材料應(yīng)滿足磚石結(jié)構(gòu)抗震要求外，一般可加強整體剛度(頂?shù)装宀捎谜w式)、減少在地震影響下產(chǎn)生的變形，提高管道的抗震性能；圓形排水管應(yīng)設(shè)置不小于l20度的混凝土管基，管道接口采用鋼絲網(wǎng)水泥帶，液化地段采用柔性接口的鋼筋混凝土管；管道穿越構(gòu)筑物時應(yīng)在管道與套管的縫隙內(nèi)填充柔性填料，若管道必須與墻體嵌固時，應(yīng)在墻外就近設(shè)置柔性連接；管道附屬構(gòu)筑物應(yīng)采用符合抗震要求的材料和整體剛度好的結(jié)構(gòu)型式。
(1)地基處理。出圖時應(yīng)包含地基處理的平、縱斷面圖。掃描矢量化需要處理的地段的地勘資料縱斷面，選擇參考點并根據(jù)給排水專業(yè)的平、縱斷面將管道基底輪廓線放在地質(zhì)縱斷面上，劃分地質(zhì)單元并注明樁號和基底高程，標(biāo)明溝槽范圍內(nèi)和基底以下土層構(gòu)造以及地下水位。根據(jù)縱斷面地質(zhì)單元的劃分(樁號劃分)，確定需處理的范圍，針對不同的地質(zhì)情況和厚度分別采取相應(yīng)的處理方法。具體的處理方法有：換填、拋石擠淤、砂石擠密、水泥攪拌樁、灰砂樁、木麻黃樁等方法。具體設(shè)計按地基處理規(guī)范規(guī)程執(zhí)行。
(2)管道支墩及鎮(zhèn)墩。對承插接口的壓力管道，應(yīng)設(shè)置水平和垂直支墩。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)管道轉(zhuǎn)角、土的參數(shù)、工作壓力和試驗壓力計算所需支墩的大小。埋地鋼管可不設(shè)管道支墩。
5給排水管道設(shè)計中的其他問題
5.1在用戶管線出口建立格柵中纖維、塑料等沉積物、懸浮物和漂浮物的大量存在，給管道的清掏和疏通維護(hù)作業(yè)帶來了很大困難。特別是抽升泵站的格柵間，每天都會攔截到大量的漂浮物。有的漂浮物通過格柵進(jìn)入泵房后，常導(dǎo)致水泵葉輪堵塞、磨損損壞現(xiàn)象的發(fā)生。盡管格柵柵條的間距一再減小，但仍有大量的漂浮物進(jìn)入泵站造成堵塞。為了解決上述問題，建議在庭院或住宅小區(qū)的管道出口處設(shè)置簡易人工攔污格柵，定期進(jìn)行清理、清掏，從源頭上控制漂浮物進(jìn)入市政管網(wǎng)，以減輕市政管網(wǎng)維護(hù)管理的工作量。
5.2在檢查井井底設(shè)置沉淀池中的沉積物在管道內(nèi)水流量小、流速慢時會發(fā)生沉淀，造成管道淤積堵塞、通水不暢，而管道的疏通工作又費時費力。因此，針對傳統(tǒng)的檢查井做法，建議將其井底改為沉淀式的，井底下沉3O～50cm。這樣中的沉積物多數(shù)會沉積在檢查井中，不至于流人下游管段，只要定期清掏檢查井內(nèi)的沉積物即可，減少了管道維護(hù)作業(yè)的工作量。這種做法也可用于雨水檢查井。
5.3在檢查井內(nèi)設(shè)置閘槽干管中的流量和流速均較大，有的檢查井內(nèi)的水位較高，管道維護(hù)作業(yè)或戶線管接頭時，需將管道內(nèi)的水位降低或斷流。為了方便維護(hù)作業(yè)，建議在干管的管道交匯處檢查井、轉(zhuǎn)彎處檢查井或直線段的每隔一定距離的檢查井內(nèi)根據(jù)需要設(shè)置閘槽，通過閘槽的開閉控制水流，便于維護(hù)作業(yè)。同時為方便戶線支管接頭時的施工，建議能研制一種較輕便、實用的管道阻水設(shè)備。
6結(jié)束語
總之，市政排水管道工程結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)嚴(yán)格按照現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定進(jìn)行。設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)掌握專業(yè)技能，了解行業(yè)動向，研究存在的問題，積極創(chuàng)新，盡可能地把設(shè)計做到經(jīng)濟、合理、適用、安全。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：化工；設(shè)備和管道；絕熱；結(jié)構(gòu)設(shè)計
中圖分類號： TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
引言
絕熱是保溫和保冷的統(tǒng)稱。為了防止生產(chǎn)過程中設(shè)備和管道向周圍環(huán)境散發(fā)或吸收熱量，絕熱工程已成為生產(chǎn)和建設(shè)過程中不可缺少的一部分。我國已制訂絕熱工程的各種標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定，以便統(tǒng)一和應(yīng)用。正確的選擇絕熱結(jié)構(gòu)，直接關(guān)系到絕熱效果，投資費用，能量耗損，使用年限及外觀整潔美觀等問題。
1.絕熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求
①保證熱損失不超過國家規(guī)定的允許最大熱損失值，熱損失取決于保溫材料的熱導(dǎo)率，熱導(dǎo)率越小，保溫厚度就越薄。.
②絕熱結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的機械強度，能承受自重及外力的沖擊，在受風(fēng)力、雪載荷、空氣溫度波動及雨水的影響下不致脫落，以保證結(jié)構(gòu)的完整性。
③要有良好的保護(hù)層，使外部的水蒸氣、雨水以及潮濕泥土的水分不能進(jìn)人絕熱材料內(nèi)，否則會使絕熱材料的熱導(dǎo)率增加，還會使其變軟、腐爛、發(fā)霉，降低機械強度，破壞絕熱結(jié)構(gòu)的完整性，同時也增加了散熱損失。
2.絕熱結(jié)構(gòu)的種類
化工、醫(yī)藥生產(chǎn)中所用的各類裝置，其管道、容器、反應(yīng)器、塔器、加熱爐、泵和鼓風(fēng)機等的絕熱結(jié)構(gòu)組成如下。根據(jù)采用保溫材料的性質(zhì)、保溫層的結(jié)構(gòu)形式和安裝方法不同，保溫結(jié)構(gòu)通常有：膠泥涂抹結(jié)構(gòu)、填充結(jié)構(gòu)、包扎結(jié)構(gòu)、復(fù)合結(jié)構(gòu)、澆灌式結(jié)構(gòu)、噴涂結(jié)構(gòu)、預(yù)制塊結(jié)構(gòu)等。
3.絕熱結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)定和要求
（1）防銹層設(shè)計
對碳鋼、鑄鐵、鐵素體合金鋼管道和設(shè)備，在清除其表面鐵銹、油脂及污垢后，保溫時應(yīng)涂1~2道防銹底漆，保冷時應(yīng)涂兩道冷底子油。在使用非腐蝕性絕熱材料和大氣中不含腐蝕性氣體的環(huán)境下，常年運行介質(zhì)溫度T0 >120℃時，可不涂防銹底漆（施工期超過一年者例外）。不銹鋼、鍍鋅鋼管、有色金屬及非金屬材料表面，不涂防銹漆。
（2）絕熱層設(shè)計
絕熱層厚度一般按10mm為單位進(jìn)行分檔。硬質(zhì)絕熱材料制品最小厚度為30mm，硬質(zhì)泡沫塑料最小厚度可為20mm。
①絕熱層分層規(guī)定
除澆注型和填充型外，絕熱層應(yīng)按下列規(guī)定分層。
a.絕熱層總厚度大于80mm時，應(yīng)分層敷設(shè)，當(dāng)內(nèi)外層采用同種絕熱材料時，內(nèi)外層厚度宜大致相等。
b.當(dāng)內(nèi)外層為不同絕熱材料時，內(nèi)外層厚度的比例應(yīng)保證內(nèi)外層界面處溫度不超過外層材料安全使用溫度的0. 9倍（以℃計算）。
c.需要蒸汽吹掃的保冷設(shè)備和管道的保冷層，其材料應(yīng)在高溫區(qū)及低溫區(qū)內(nèi)均能安全使用；在不能承受吹掃介質(zhì)溫度時，應(yīng)在內(nèi)層增設(shè)保溫層，保溫層與保冷層的界面溫度應(yīng)低于保冷材料的最高使用溫度，在經(jīng)濟合理前提下，超高溫和深冷介質(zhì)管道及設(shè)備的絕熱，可選用異材復(fù)合結(jié)構(gòu)或異材復(fù)合制品。
d.采用同層錯縫，內(nèi)外層壓縫方式敷設(shè)。內(nèi)外層接縫應(yīng)錯開100~150mm；水平安裝的管道和設(shè)備，最外層的縱縫拼縫位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離垂直中心線上方，縱向單縫的縫口朝下。
e.保冷管道和設(shè)備的支座等凸出物，應(yīng)按上述分層規(guī)定進(jìn)行保冷，其保冷層長度為保冷層厚度的4倍或至墊座底部。
②絕熱結(jié)構(gòu)支承件對立式設(shè)備，管道和平壁面以及立臥式設(shè)備的底面上的絕熱結(jié)構(gòu)，應(yīng)設(shè)支承件。支承件應(yīng)符合下列規(guī)定。
a.支承件的支承面寬度應(yīng)控制在小于絕熱層厚度10~20mm以內(nèi)。
b.支承件的間距立式設(shè)備和管道（包括水平夾角大于45°的管道）支承件的間距，保溫時，平壁為1. 5~2m；保溫圓筒，在高溫介質(zhì)時為2~3m，在中低溫介質(zhì)時為3~5m；保冷時，均不得大于5m。臥式設(shè)備應(yīng)在水平中心線處設(shè)支承架，承受背部及兜掛腹部的絕熱層。
c.立式圓筒絕熱層可用環(huán)形鋼板、管卡頂焊半環(huán)鋼板、角鐵頂焊鋼筋等做成的支承件支承。
d.底部絕熱層支承底部封頭可用封頭與圓柱體相切處附近設(shè)置的固定環(huán)或設(shè)備裙座周邊線處焊上的螺母來支承絕熱層，對有振動或大直徑底部封頭，可用在封頭底部點陣式布置螺母或帶環(huán)、銷釘來兜貼絕熱層。
e.保冷層支承件應(yīng)選冷橋斷面小的結(jié)構(gòu)形式。若管卡式支承環(huán)的螺孔端頭伸出絕熱層外，應(yīng)把外露處的保冷層加厚，封住外露端頭。
f.支承件的位置應(yīng)避開法蘭、配件或閥門，對立管和設(shè)備支承件應(yīng)設(shè)在閥門、法蘭等的上方，其位置應(yīng)不影響螺栓的拆卸。
g.不銹鋼及有色金屬設(shè)備、管道上的支承件，應(yīng)采用抱箍型結(jié)構(gòu)。
h.設(shè)備上的焊接型支承件，應(yīng)在設(shè)備制造廠預(yù)焊好。
③絕熱層用的鉤釘和銷釘設(shè)置保溫層用鉤釘、銷釘，用直徑6mm的低碳圓鋼制作（軟質(zhì)材料用下限）。硬質(zhì)材料保溫釘?shù)拈g距為300 ~600mm，保溫釘宜根據(jù)制品幾何尺寸設(shè)在縫中，作攀系絕熱層的柱樁用。軟質(zhì)材料保溫釘?shù)拈g距不得大于350mm。每平方米面積上釘?shù)膫€數(shù)：側(cè)面不少于6個，底部不少于8個。保冷層不宜使用鉤釘結(jié)構(gòu)。對有振動的情況，鉤釘應(yīng)適當(dāng)加密。
（3）防潮層設(shè)計
①保冷設(shè)備與管道的保冷層表面，埋地設(shè)備或管道的保溫表面，以及地溝內(nèi)敷設(shè)的保溫管道，其保溫層外表面應(yīng)設(shè)防潮層。
②防潮層的材料應(yīng)符合選材規(guī)定，防潮層在環(huán)境變化與振動情況下應(yīng)能保持其結(jié)構(gòu)的完整性和密封性。
③防潮層外不得再設(shè)置鐵絲鋼帶等硬質(zhì)捆扎件，以免刺破防潮層。
（4）保護(hù)層設(shè)計
絕熱結(jié)構(gòu)外層，必須設(shè)置保護(hù)層。保護(hù)層的設(shè)計必須切實起到保護(hù)絕熱層作用，以阻擋環(huán)境和外力對絕熱材料的影響，延長絕熱結(jié)構(gòu)的壽命。保護(hù)層應(yīng)使絕熱結(jié)構(gòu)外表整齊、美觀。
保護(hù)層結(jié)構(gòu)應(yīng)嚴(yán)密和牢固，在環(huán)境變化和振動情況下不滲雨（室內(nèi)例外）、不裂紋、不散縫、不墜落。
4.結(jié)語
化工設(shè)備和管道結(jié)構(gòu)的絕熱設(shè)計涉及到的知識有很多，方方面面的問題需要考慮。如何才能設(shè)計出建設(shè)成本低、運行起來節(jié)約能源的好方法，是我們一直的追求。相信只要我們認(rèn)真對待，總能設(shè)計出既節(jié)約成本又運行經(jīng)濟的好辦法。由于本人知識的局限，文中難免會有不對的地方，還請讀者指正。
參考文獻(xiàn)：
[1] 時均，汪家鼎，余國綜，陳敏恒主編.化學(xué)工程手冊.第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996.
[關(guān)鍵字] 市政給排水管路、結(jié)構(gòu)設(shè)計、勘察技術(shù)
市政給排水工程的質(zhì)量直接關(guān)系著整個城市的給排水系統(tǒng)，對于城市的正常運行、道路建設(shè)、交通運輸安全的作用巨大。因此，相關(guān)的從業(yè)單位要重視市政給排水管道工程的重要性，在設(shè)計結(jié)構(gòu)方案時，綜合考慮實際的工程狀況，尤其是場地周圍、氣候變化、地下管線和電纜的情況，在保證工程施工質(zhì)量的同時，避免其他因素影響給排水管路工程設(shè)計方案的實施。
一 現(xiàn)場踏勘
市政給排水管路工程的建設(shè)距離相對較長，需要穿過城市密集區(qū)，施工場地周圍的周圍車輛對施工帶來了極大的不便，如果施工之前現(xiàn)場勘察工作不到位，就會對管道工程建設(shè)中可能面臨的困難估計不足，進(jìn)而影響了施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。在市政給排水管路工程中，要綜合考慮復(fù)雜的交通狀況和城市地下電線的分布，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)和給排水施工人員、專業(yè)預(yù)算人員、市政交通人員一同進(jìn)行實地的工程概況勘察，了解管道線路的通過地帶的交通狀況和地質(zhì)概況，必要時在施工圖上對于個別的疑難地段重新踏勘。
二 測量和地勘要求
測量和地勘要求是要準(zhǔn)確的了解給排水管路沿線的地質(zhì)狀況、地形外貌和地下水水文狀況，另外提供準(zhǔn)確的地形和水文地質(zhì)資料。
2.1 勘探點間距和鉆孔深度
勘探點的應(yīng)均勻的分布在管道的中線上，不得偏離中線，同時根據(jù)的地質(zhì)的變化和施工現(xiàn)場的狀況確定合理的間距，一般采用的間距是30到100米，對于地形較為復(fù)雜的地段，適當(dāng)?shù)目s小間距。此外鉆孔的深度要達(dá)到管道埋設(shè)深度的1m以下，到管道周圍的水位較高或者是河流周圍時，要增加鉆孔的深度，一般要求鉆孔深度在河床沖刷深度以下2―3m。
2.2 提供勘探成果要求
查明管道埋設(shè)深度內(nèi)的土層的特性、地層成因、巖石厚度等，并明確劃分不同地質(zhì)的分界線，同時調(diào)查的巖石強度和分化破碎程度對于給排水管道的影響，判斷巖石是否會破壞管道的結(jié)構(gòu)，調(diào)查管路沿線發(fā)生土層斷裂、滑坡、崩塌、泥石流的概率以及發(fā)展趨勢，并判斷對于給排水管路的威脅指數(shù)；查明管道沿線的地下水位的水文狀況，查明垮河流岸坡的穩(wěn)定性，河床兩側(cè)的底層巖石和洪峰淹沒范圍。
三 結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容
3.1結(jié)構(gòu)形式
管道結(jié)構(gòu)的設(shè)計形式應(yīng)當(dāng)由給排水專業(yè)機構(gòu)完成，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計匯總參考管道的用途，對于管道中輸送的不同液體，確定是給水還是排水工程，選用不同的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。而且管道的工作環(huán)境、管道的規(guī)格、輸送液體的流量、埋設(shè)深度、地下水文狀況、經(jīng)濟指標(biāo)等方面的因素也是結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須要考慮的因素。鑄鐵管、玻璃鋼管等；而非承壓管道采用混凝土管、鋼筋混凝土管、砌體蓋板涵、現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵等；污水管路的結(jié)構(gòu)設(shè)計選用的是大口徑的管路，而且優(yōu)先使用抗腐蝕能力強的管道，如玻璃鋼管、UPVC 管、PE 管等。對于特殊的負(fù)荷承載較大的路段，要采用抗壓能力強的管道，如橋梁、河渠、公路段等局部地段非承壓管也采用鋼管等形式。
3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)管道施工中管道規(guī)格、埋設(shè)深度、地面承載力等工程條件，嚴(yán)格計算管道的強度和剛度，同時提供管道壁厚、管道等級、結(jié)構(gòu)配筋圖，對于特殊要求的管道，要進(jìn)行加固處理，保證其強度和剛度符合實際的工程使用，并根據(jù)實際情況選用加固措施，確定加固的位置和程度，在給排水管道中，常采用的加固措施是混凝土包管。
3.3敷設(shè)方式
敷設(shè)方式的選擇應(yīng)當(dāng)結(jié)合埋置深度、地面地下障礙物確定，通常采用的敷設(shè)方式有：溝埋式、上埋式、頂管及架空等，當(dāng)工程的不便于采用溝埋式敷設(shè)方式時，可以用頂管和架空方式，總之，施工方式的選擇要參照實際工程狀況。
3.4抗浮穩(wěn)定
部分市政給排水管路施工中，會出現(xiàn)地下水位較高的情況，尤其是在施工期間降水較多或者施工地區(qū)的氣候多雨等，管道敷設(shè)的地段會出現(xiàn)漂浮現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了管路施工的質(zhì)量。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要重視抗浮措施，避免這一現(xiàn)象的出現(xiàn)。
3.5抗震設(shè)計
3.5.1 場地和管材的選擇
在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，管路基線的選擇要盡量避開抗震性能不足的場地、地基，減少對管路結(jié)構(gòu)完整性的破壞，如果是不可避免，則必須要對這一地段的地基進(jìn)行特殊處理，同時選用抗震性強、抗拉性強、延展性強的管道，并做好管道的防腐蝕工作，避免由于土層振動、位移對管路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。
3.5.2 構(gòu)造措施
在管道結(jié)合處設(shè)置柔性連接，砌體材料要滿足管道結(jié)構(gòu)要求的抗震強度，增強整體的抗震性能和結(jié)構(gòu)剛度，減少地震的影響形變。對于圓形給排水管設(shè)置不小于120度的混凝土管基，管道接口采用鋼絲網(wǎng)水泥帶，管道穿越構(gòu)筑物時應(yīng)在管道與套管的縫隙內(nèi)填充柔性填料。
3.5.3 地基處理
對于特殊地段的地基處理至關(guān)重要，首先要測定地段的工程參數(shù)，畫出地基處理的平、縱斷面圖，注明樁號、基底高程、溝槽范圍、地下水位等，確定需要處理的地基范圍，然后根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的地質(zhì)情況和厚度采用合理的處理方法，如：換填、拋石擠淤、砂石擠密、水泥攪拌樁、灰砂樁、木麻黃樁等方法。
四 給排水管道設(shè)計中的其他問題
除了加強市政給排水管路的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，還要采取一些措施，避免給排水管路中出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，具體的措施如下：
4.1在用戶管線出口建立格柵
工程建設(shè)中出現(xiàn)的纖維、塑料等沉積物、懸浮物、漂浮物的存在給管道建設(shè)、維修、疏通等作業(yè)帶來了極大的困難，特別是抽升泵站中如果進(jìn)入漂浮物就會造成水泵葉輪堵塞、磨損損壞現(xiàn)象的發(fā)生，雖然已經(jīng)采取了減小格柵條之間的間距 ，但是還是不能避免更小的雜質(zhì)進(jìn)入。為了解決上述問題，建議在庭院或住宅小區(qū)的管道出口處設(shè)置簡易人工攔污格柵，定期進(jìn)行清理、清掏，從源頭上控制漂浮物進(jìn)入市政管網(wǎng)，以減輕市政管網(wǎng)維護(hù)管理的工作量。
4.2在檢查井井底設(shè)置沉淀池
要革新傳統(tǒng)的檢查井方法，將井底改為沉淀式，井底下沉 30～50 cm。這樣中的沉積物多數(shù)會沉積在檢查井中，不至于流入下游管段，只要定期清掏檢查井內(nèi)的沉積物即可，減少了管道維護(hù)作業(yè)的工作量。這種做法也可用于雨水檢查井。
4.3在檢查井內(nèi)設(shè)置閘槽
給排水管路中的流量和流速均較大，對管道的維修工作帶來諸多不便，為了方便維護(hù)作業(yè)，建議干管的管道交匯處檢查井、轉(zhuǎn)彎處檢查井或直線段的每隔一定距離的檢查井內(nèi)根據(jù)需要設(shè)置閘槽，利用閘槽控制水流的流量，當(dāng)有施工需要時，便利用閘槽切斷給排水管路的水流，為維修施工帶方便。
五 總結(jié)
市政給排水工程質(zhì)量好壞直接影響到了整個城市的發(fā)展?fàn)顩r，對城市運作、道路建設(shè)、交通安全等多個方面都有顯著的作用，但是在實際的工程中，市政給排水管道建設(shè)中存在著較多的結(jié)構(gòu)問題，所以在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要綜合考慮施工周圍環(huán)境、地下電網(wǎng)鋪設(shè)等因素，保證管道結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性，全面性。以上是本人的粗淺之見，由于本人知識水平有限，文中如有不當(dāng)之處還望不吝賜教。
[參考文獻(xiàn)]
[1] 童新國.給排水管道工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].工程結(jié)構(gòu)與施工技術(shù)，2008年12月.
關(guān)鍵詞：直埋式供熱管道固定墩
中圖分類號：TU833文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
1固定墩主要受力
固定墩作為管道的支撐結(jié)構(gòu)埋于地下，除了自重外，受到各種外力作用。
1.1 水平力
1.1.1 管道水平推力
管道水平推力F(單位為kN)根據(jù)管道的敷設(shè)、管徑、運行溫度、安裝溫度、工作壓力的變化及與土的摩擦力計算可得出。此項數(shù)據(jù)在設(shè)計過程中由暖通專業(yè)計算并提供，用于結(jié)構(gòu)計算。
1.1.2 主動土壓力、被動土壓力
管道支墩前后側(cè)面的土體對支墩產(chǎn)生主動土壓力及被動土壓力，計算公式如下：
粘性土：
Pa=γhtan2(45°－φ／2)－2ctan(45°－φ／2)
Pp=γyhtan2(45°+φ／2)+2ctan(45°+φ／2)
砂土等無粘性土：
Pa=γhtan2(45°－φ／2)
Pp=γhtan2(45°+φ／2)
式中：Pa――主動土壓力，kPa
Pp――被動土壓力，kPa
γ――土的重度，水土分算時，取浮重度；水土合算時，取天然重度，kN/m3
h――固定墩埋深，m;
φ――土的內(nèi)摩擦角
C ――土的粘聚力，kPa
1.1.3 固定墩與土的摩擦力
固定墩底面、側(cè)面及頂面與土壤接觸，都會產(chǎn)生摩擦力，但在計算中，上面及側(cè)面的作用力可忽略不計，只計算底面產(chǎn)生的摩擦力。
Ff=G
式中：Ff――摩擦力，kN。
――土與固定墩的摩擦系數(shù)：對粘土，0.25~0.45；對砂土，0.40~0.50；對碎石土，0.60。
G――固定墩自重及上面的覆土重，kN。
1.2 垂直力
1.2.1 固定墩自重G
G=γ0V
式中：γ0――固定墩的重度，一般取25kN/m3
V――固定墩的體積，m3
1.2.2 固定墩上部覆土的重量G1
G1=γh0S
式中：γ――固定墩上部土的重度，水土分算時，取浮重度；水土合算時，取天然重度，kN/m3;
h0――固定墩上部覆土深度,m;
S――固定墩底板面積,m2;
2固定墩的結(jié)構(gòu)驗算
2.1 抗滑移驗算[1]
抗滑移驗算公式
式中：Ks――抗滑移系數(shù)；
K――固定支墩后背土壓力折減系數(shù)，取0．4～0．7；
EP――被動土壓力作用力，kN；
Ea――主動土壓力作用力，kN。
Ff――摩擦力，kN。
2.2 抗傾覆驗算[1]
抗傾覆驗算公式
式中：Kov――抗傾覆系數(shù)；
X2――被動土壓力作用點至固定墩底面的距離，m；
L――固定墩底板寬度，m；
X1――主動土壓力作用點至固定墩底面的距離，m；
h2――固定墩管孔中心至地面的距離，m。
2.3 強度驗算
2.3.1 側(cè)墻強度驗算
側(cè)墻受到橫向作用力，按懸臂構(gòu)件計算，在底部產(chǎn)生彎矩。此彎矩主要由主動土壓力、被動土壓力及管道水平推力三部分力產(chǎn)生的彎矩矢量疊加而得。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，按此彎矩計算側(cè)墻配筋。
圖2 管線埋深對固定墩性能的影響
側(cè)墻受到橫向作用力，按懸臂構(gòu)件計算，在底部產(chǎn)生彎矩。此彎矩主要由主動土壓力、被動土壓力及管道水平推力三部分力產(chǎn)生的彎矩矢量疊加而得。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，按此彎矩計算側(cè)墻配筋。
2.3.2 底板強度驗算
底板受到上部作用的荷載，在與土壤接觸的底面產(chǎn)生凈反力。凈反力作用下，底板可視為懸臂構(gòu)件，在側(cè)墻處產(chǎn)生最大彎矩。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，按此處彎矩計算底板配筋。并應(yīng)對側(cè)墻在底板上的沖切進(jìn)行驗算。
2.4 地基承載力驗算
固定墩受到上部的垂直力及彎矩作用，在底板底面對土體產(chǎn)生土壓力，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，驗算地基承載力。使?jié)M足
3影響固定墩結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素
3.1 管道埋置深度
管道埋置深度，即管道軸心到地面的深度。此值由管道設(shè)計確定，結(jié)構(gòu)專業(yè)根據(jù)管道的埋置深度，設(shè)計固定墩的埋置位置。當(dāng)管道推力及固定墩尺寸確定時，隨著埋置深度的增加，固定墩的抗滑移系數(shù)及抗傾覆系數(shù)變化如圖2所示。
從圖中可知，當(dāng)管道推力及固定墩尺寸確定時，隨著埋置深度的增加，固定墩的抗滑移系數(shù)及抗傾覆系數(shù)線性增加的趨勢，可見，埋置深度越深對固定墩的抗滑移性能及抗傾覆性能越有利。
3.2 覆土性質(zhì)
3.2.1 固定墩底部土性質(zhì)
固定墩底部土的性質(zhì)，決定固定墩與土層的摩擦系數(shù)μ，影響固定墩所受摩擦力Ff的大小。進(jìn)而影響固定墩的抗滑移系數(shù)。在固定墩尺寸及埋深不變時，不同性質(zhì)的固定墩底部土，對固定墩的抗滑移系數(shù)的影響如表1所示。
表1 固定墩底部土性質(zhì)對抗滑移系數(shù)的影響
可見，隨著土摩擦系數(shù)的增加，抗滑移性能得到提高。將固定墩下部土層換填為碎石土可改善固定墩的抗滑移性能。
3.2.1 固定墩周圍土性質(zhì)
固定墩周圍土的性質(zhì)，則決定了土層的內(nèi)摩擦角φ及土的粘聚力c，影響土對固定墩的主動土壓力及被動土壓力的大小。進(jìn)而影響固定墩的抗傾覆性能和抗滑移性能。在固定墩尺寸及埋深不變時，不同性質(zhì)的固定墩周圍土，對固定墩的抗滑移系數(shù)及抗傾覆系數(shù)的影響如表2所示。
表2 固定墩周圍土性質(zhì)對抗滑移及抗傾覆系數(shù)的影響
可見，當(dāng)固定墩周圍土粘性越小，抗滑移系數(shù)及抗傾覆系數(shù)越高。將固定墩周圍土層換填粘性較小的砂土可改善固定墩的抗傾覆性能和抗滑移性能。
4結(jié)語
由以上分析可得到以下結(jié)論：
1、管道深埋對固定墩的結(jié)構(gòu)設(shè)計有利；
2、當(dāng)固定墩尺寸受到限制時，可將固定墩墩底土換填成摩擦系數(shù)較高的碎石土，或?qū)⒐潭ǘ罩車翐Q填成粘性較小的砂土，以達(dá)到改善固定墩抗滑移性能及抗傾覆性能的目的。
參考文獻(xiàn)
摘要：城市河道一般都擔(dān)負(fù)著防洪、排澇的重要任務(wù)，但隨著城市的發(fā)展，人民生活水平日益提高，河道越來越多地成為人們親近自然、生活休閑的場所。本文以某商業(yè)廣場的狄涇河和沙浦河治理為例，介紹了城市河道護(hù)岸新的設(shè)計理念及結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，為類似工程提供點滴經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：河道整治；城市
河道的治理多以滿足行洪、排澇、以確保兩岸人民的安全為重點，而后根據(jù)河道受工業(yè)生活污染的加劇，河道治理的目的又轉(zhuǎn)變?yōu)橄拥篮诔簟⒅卫砦廴?，還河水清澈。根據(jù)我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活的提高，關(guān)于河道治理所提出的新的要求，不能只考慮行洪、排澇等安全問題，更要注重人與自然的親近和諧。
1 設(shè)計基本條件
商業(yè)廣場內(nèi)沿荻涇河及沙浦河布置有大小不一、錯落有致的點式商業(yè)及民用建筑，建筑物及岸坡之間布設(shè)景觀帶及交通道路。親水平臺及生物景觀主要布設(shè)在堤坡上，為節(jié)省空間，親水平臺為外挑式，沿線間斷布設(shè)，生物景觀則結(jié)合護(hù)坡采用草皮及灌木。
座落在岸坡頂部及鄰近的商、民用建筑物荷載由自身基礎(chǔ)承擔(dān)，在荷載分析中不必考慮。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計中要考慮的荷載主要有交通車輛、人群荷載、景觀平臺及其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)自重。
2 方案設(shè)計
一期商業(yè)廣場內(nèi)部高程約為5.50 m，荻涇河道護(hù)岸坡頂現(xiàn)狀高程為4.50 m。根據(jù)建筑景觀設(shè)計，河岸坡頂需加高至5.35~5.45 m高程。該段堤岸土體多為粉質(zhì)粘土及淤泥質(zhì)粘土，經(jīng)復(fù)核，如堤頂采用直接填土加高，河道邊坡不滿足整體穩(wěn)定要求。為減小荷載，同時加高岸坡，該工程采用換填擠塑聚苯乙烯板方案。擠塑板換填區(qū)位于岸邊地面以下，寬約7.3 m，厚0.8 m，3.90~4.70 m高程之間，擠塑板上覆厚約35 cm粘土，再鋪混凝土路面地坪，為分散地表面的車輛荷載及人群荷載對擠塑板局部擠壓破壞。為減輕地下水對擠塑板的浸泡，在擠塑板底部設(shè)置厚10 cm的粗砂墊層，采用準(zhǔn)100 mmPVC排水管將墊層中積水引入河道中。
外挑式親水平臺高程為4.25 m，采用灌注樁基承擔(dān)其平臺荷載。典型布置方式主要為2種：1）毗鄰廣場為換有擠塑板的交通道路，臨河依次為獨立基礎(chǔ)的觀景平臺（平臺下為堤岸坡面）、設(shè)有獨立基礎(chǔ)的鋼筋混凝土導(dǎo)梁及低于常水位的堤坡；2）毗鄰廣場為換有擠塑板的交通道路，臨河依次為采用生態(tài)綠化的坡面、人行步道、生態(tài)防護(hù)的堤坡、設(shè)有獨立基礎(chǔ)的鋼筋混凝土導(dǎo)梁及低于常水位的堤坡。
商業(yè)廣場二期內(nèi)部地面高程約為6.50 m，沙浦河及狄涇河岸坡頂現(xiàn)狀高程為4.3~4.50 m，需加高至6.40 m高程，采用增加L型擋墻，墻后填土的直立加高結(jié)構(gòu)方案。為滿足河道邊坡整體穩(wěn)定，需對河岸的粉質(zhì)粘土及淤泥質(zhì)粘土采用加固、減載等措施進(jìn)行處理。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定采用水泥攪拌樁加固堤身及堤基方案。在河道邊坡常水位至廣場建筑物外邊緣之間寬約12 m范圍內(nèi)均勻分布水泥攪拌樁，單樁直徑0.6 m，樁心間距1.2 m，置換率約為20%。樁底穿過淤泥質(zhì)粘土層1 m。
親水休閑平臺高程為4.80~5.40 m，平臺板厚40 cm，采用灌注樁作為基礎(chǔ)。沿狄涇河典型布置方式主要為3種：1）毗鄰廣場為原地面高程以下采用水泥攪拌樁加固基礎(chǔ)的交通道路，臨河依次為直立混凝土矮墻、生態(tài)綠化的坡面、獨立基礎(chǔ)的觀景平臺（平臺下為堤岸坡面）、設(shè)有獨立基礎(chǔ)的鋼筋混凝土導(dǎo)梁及低于常水位的堤坡；2）毗鄰廣場為原地面高程以下采用水泥攪拌樁加固基礎(chǔ)的交通道路，臨河依次為L型墻、生態(tài)綠化的坡面、獨立基礎(chǔ)的觀景平臺（平臺下為堤岸坡面）、設(shè)有獨立基礎(chǔ)的鋼筋混凝土導(dǎo)梁及低于常水位的堤坡；3）毗鄰廣場為原地面高程以下采用水泥攪拌樁加固基礎(chǔ)的交通道路，臨河依次為與獨立基礎(chǔ)的觀景平臺剛性連接的混凝土擋墻、觀景平臺（平臺下為堤岸坡面）、設(shè)有獨立基礎(chǔ)的鋼筋混凝土導(dǎo)梁及低于常水位的堤坡。
沿沙浦河典型布置方式主要為2種：1）毗鄰廣場為交通道路，臨河依次為獨立基礎(chǔ)的觀景平臺（平臺下為綠化帶）、生態(tài)綠化的坡面、漿砌石導(dǎo)墻及低于常水位的堤坡；2）毗鄰廣場為原地面高程以下采用水泥攪拌樁加固基礎(chǔ)的交通道路，臨河依次為L型墻、生態(tài)綠化的坡面、漿砌石導(dǎo)墻及低于常水位的堤坡。
3 護(hù)岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全復(fù)核
3.1邊坡穩(wěn)定復(fù)核分析
岸坡整體穩(wěn)定計算采用傳統(tǒng)的瑞典條分法，按圓弧滑動計算。計算工況選擇基本組合和特殊（地震）組合，基本組合選擇設(shè)計低水位2.0 m情況為控制工況，地震工況組合時水位取2.3 m。
設(shè)計荷載主要為堤頂?shù)缆泛奢d，根據(jù)所在位置不同堤頂?shù)缆贩譃橐话愕缆泛拖劳ǖ?，一般道路荷載取5 kN/m2，消防通道荷載按12 kN/m2計取，花壇荷載按2 kN/m2計取，親水平臺荷載按3.5 kN/m2計取。
所計算的滑動面通過水泥攪拌樁及灌注樁樁身且在滑動面上下的長度均大于5倍樁徑，穩(wěn)定分析計算時考慮樁的抗滑作用，抗滑力提高10%。
邊坡整體穩(wěn)定復(fù)核表明，一期護(hù)岸經(jīng)采用輕質(zhì)材料擠塑板換填減載，二期護(hù)岸經(jīng)堤身堤基攪拌樁加固后，抗滑穩(wěn)定全部滿足規(guī)范要求?；窘M合工況時安全系數(shù)在1.30~1.65之間，特殊組合工況時安全系數(shù)在1.13~1.44之間。
3.2擋墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定復(fù)核
該工程一期護(hù)岸斷面中鋼筋混凝土擋墻墻后回填大部分為輕質(zhì)材料擠塑板，密度僅為一般土的1/40，擠塑板為塊狀結(jié)構(gòu)，具有自穩(wěn)性能，對墻體產(chǎn)生的水平推力極小，同時擠塑板上覆土及路面結(jié)構(gòu)厚度較小，產(chǎn)生水平推力有限，因此擋墻按照構(gòu)造設(shè)計，抗滑穩(wěn)定、抗傾穩(wěn)定及基地應(yīng)力均可滿足使用要求。
二期護(hù)岸斷面鋼筋混凝土擋墻后填筑一般土料，其抗滑、抗傾穩(wěn)定及基底應(yīng)力計算結(jié)果見表1，均滿足規(guī)范要求。其余景觀平臺兼作擋土墻，采用樁基，滿足相應(yīng)結(jié)構(gòu)要求。
4 結(jié)語
4.1 該工程護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計時充分考慮到與景觀、環(huán)境條件相適應(yīng)，給商業(yè)廣場提供了極佳的臨水場地，使商業(yè)、休閑、娛樂得到有機融合。
關(guān)鍵字：深水 噴射 導(dǎo)管 入泥深度 鉆具組合
中圖分類號：TE52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-00-01
在深水油氣田勘探開發(fā)過程中，結(jié)構(gòu)導(dǎo)管主要作用是為水下井口和水下防噴器等設(shè)備提供支撐作用。導(dǎo)管的入泥深度和鉆具組合的設(shè)計是深水噴射成功的關(guān)鍵因素，該文對噴射鉆入法的關(guān)鍵影響因素進(jìn)行了研究，并結(jié)合深水現(xiàn)場作業(yè)實踐經(jīng)驗進(jìn)行了分析，對深水導(dǎo)管噴射鉆入作業(yè)具有一定的指導(dǎo)作用。
1 噴射作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)
1.1 入泥深度確定
一般要準(zhǔn)確確定結(jié)構(gòu)導(dǎo)管具體下深，需要對目標(biāo)井位進(jìn)行井場調(diào)查，經(jīng)過土工試驗分析確定海底淺層土體的抗剪強度，然后根據(jù)導(dǎo)管作業(yè)載荷，通過下式計算確定導(dǎo)管具體下深：
式中Q：導(dǎo)管承載的重量；Qf：導(dǎo)管表面摩阻力；TD：導(dǎo)管設(shè)計下深；x：導(dǎo)管單位長度；ML：泥面；f：單位面積摩阻力；As：導(dǎo)管側(cè)面積；c：土壤剪切強度；fox：安全系數(shù)；a：噴射鉆井后，受擾動土壤剪切強度的安全系數(shù)，一般取值10%～40%。公式中單位采用國際單位制。
經(jīng)過井場調(diào)查地質(zhì)取芯計算得出的土壤剪切強度往往是地層非擾動抗剪切強度，而實際作業(yè)過程中，由于噴射鉆井導(dǎo)致結(jié)構(gòu)導(dǎo)管周圍土壤遭到破壞，受擾動土壤抗剪切能力往往比原土壤低很多，雖然抗剪切強度恢復(fù)很快，但實際計算時，往往取一個安全系數(shù)a，一般為原地層抗剪切系數(shù)的10%～40%。
1.2 鉆具及鉆頭設(shè)計與選擇
噴射鉆具組合主要考慮噴射鉆井作業(yè)結(jié)束后繼續(xù)鉆進(jìn)的需求，與下一開鉆具組合設(shè)計一樣，只是在鉆具組合上端安裝與導(dǎo)管頭連接工具，噴射到位后與導(dǎo)管脫開繼續(xù)鉆進(jìn)。鉆具組合中一般都安裝隨鉆測量工具，一邊隨時監(jiān)測井斜變化，根據(jù)工作需要有時也安裝隨鉆測壓工具，以便及時了解環(huán)空泥漿當(dāng)量循環(huán)密度變化等。
噴射鉆井鉆頭相對位置及尺寸的選擇對噴射鉆井的成功與否至關(guān)重要。目前深水作業(yè)，部分作業(yè)者習(xí)慣將鉆頭控制在導(dǎo)管鞋以內(nèi)30.48～45.72 cm，也有很多作業(yè)者習(xí)慣將鉆頭伸出導(dǎo)管鞋15.24～25.40 cm。鉆頭在導(dǎo)管鞋以內(nèi)還是伸出導(dǎo)管鞋，主要取決于地層的軟硬，一般如果地層較松軟，往往選擇將鉆頭控制在導(dǎo)管鞋以內(nèi)，如果地層相對較硬，則將鉆頭伸出導(dǎo)管鞋15.24～25.40 cm，目前世界上大多數(shù)作業(yè)者選擇將鉆頭伸出導(dǎo)管鞋，但同時保持鉆頭水眼在管鞋以內(nèi)。
2 導(dǎo)管下沉預(yù)防及處理辦法
導(dǎo)管下沉是深水鉆井的重要事故之一，主要原因是對該地區(qū)地層承載能力認(rèn)知不足或由于操作不當(dāng)引起，尤其在探井和評價井階段更容易發(fā)生，主要是沒有準(zhǔn)確的井位土壤資料分析。
2.1 設(shè)計階段導(dǎo)管下沉的預(yù)防措施
對于新區(qū)塊第一口導(dǎo)管尺寸及噴射深度的設(shè)計要非常慎重，新區(qū)塊一般要做重力取樣，并要充分借鑒臨近區(qū)塊土壤數(shù)據(jù)或者噴射鉆井實際情況，對于易出現(xiàn)導(dǎo)管下沉區(qū)塊，增加導(dǎo)管尺寸比增加噴射深度要更好。如果已鉆井導(dǎo)管尺寸較大，可以適當(dāng)增加導(dǎo)管入泥深度，每增加一根導(dǎo)管則增加15%的支撐力，另外對于導(dǎo)管容易出現(xiàn)下沉的井，可以考慮安裝泥墊，增加支持力，也可以增加設(shè)計浸泡時間。
2.2 噴射結(jié)束后發(fā)生導(dǎo)管下沉的技術(shù)措施
如果作業(yè)結(jié)束后，發(fā)生導(dǎo)管下沉至無法滿足作業(yè)要求時，可通過上提導(dǎo)管或者重新接回連接工具并上提導(dǎo)管至設(shè)計預(yù)留高度，增加浸泡時間6～8 h，如果繼續(xù)出現(xiàn)下沉可以考慮再嘗試上提一次并進(jìn)一步浸泡時間。該方法仍無法滿足要求時，一般只能起出導(dǎo)管按照設(shè)計階段預(yù)防措施執(zhí)行或采用鉆入+固井的方式下入導(dǎo)管。
3 結(jié)語
（1）導(dǎo)管入泥深度確定和鉆具組合選擇是影響深水表層噴射鉆井成功與否的關(guān)鍵因素。對于新區(qū)探井，需要在考慮表層重力取樣結(jié)果基礎(chǔ)上，充分參考鄰井資料來確定導(dǎo)管入泥深度。（2）為防止深水表層作業(yè)發(fā)生結(jié)構(gòu)導(dǎo)管下沉事故，可采取的措施包括增加導(dǎo)管外徑，在保證導(dǎo)管能順利下入的前提下增加入泥深度，并可在井口頭位置安裝防沉板，增加導(dǎo)管噴射到位后的浸泡時間。
參考文獻(xiàn)
