異型管件設(shè)置支墩的必要性分析

1、異型管件設(shè)置支墩的必要性分析王亞東（商丘市水務(wù)公司，商丘 476000）摘要 壓力管道比較嚴(yán)重的爆管之處常常發(fā)生在轉(zhuǎn)彎、分叉、堵頭及變徑處，這與管道內(nèi)部的靜水壓力及水流速度、流向發(fā)生突然變化而引起的管道內(nèi)部局部水力沖擊所造成的壓力過大（局部水錘）有關(guān)。無論是靜水壓還是動水壓，他們作用到異型管件上都能對異型管件的內(nèi)壁產(chǎn)生推力，這個推力可使管件脫離原位而發(fā)生漏水。為此在大型管道轉(zhuǎn)彎的地方，都設(shè)置有體積較大的砌體（支墩）將管件加以固定。關(guān)鍵詞 壓力管道 異型管件 爆管 設(shè)置支墩1 因支墩處理不當(dāng)引起爆管的典型事例商丘市清泉水廠dn600出廠主干管在沿建設(shè)路北側(cè)行至鐵路三局三處門西50米處由路北側(cè)過到

2、路南側(cè)，然后沿建設(shè)路南側(cè)東行向市區(qū)供水。事故位置就在建設(shè)路過路管北側(cè)的端頭處。該處距清泉水廠二級泵站560米，水泵出口壓力0.35- 0.44mpa。建設(shè)路南北兩側(cè)均為dn600夾砂玻璃鋼管，1996年建清泉水廠時鋪設(shè)，過路管為dn500普通鑄鐵管，1995年修路時預(yù)埋。由于過路管預(yù)埋深度較淺，路北側(cè)用兩個dn50045彎頭下翻與玻璃鋼管dn600dn500正三通連接，三通端頭用盲板堵死，法蘭連接。施工隱蔽前彎頭、三通及端頭盲板處均沒設(shè)置支墩。1996年、1997年清泉水廠送水量小，當(dāng)時只開一臺小泵，出廠壓力在0.38 mpa一下，運(yùn)行正常。1997年10月調(diào)大泵運(yùn)行，出廠壓力在0.35- 0

3、.44mpa之間。1998年3月該處發(fā)現(xiàn)地下有滲水現(xiàn)象，懷疑是管件接口膠圈密封問題，但滲量很小。半月后滲水面積突然變大，地面積水越來越多。停廠挖開后發(fā)現(xiàn)盲板處膠皮墊漏水，檢查時螺栓松動，玻璃鋼法蘭螺栓孔周圍與平墊接觸處有微量壓縮凹陷。螺栓緊固后回填夯實，沒有采取別的加固處理措施。2000年11月該處地面突然冒水，停泵瀉壓后挖開， dn600dn500玻璃鋼三通支口兩肋裂縫，排空后由材料供應(yīng)廠家技術(shù)人員現(xiàn)場粘接修復(fù)。為確保以后不再出現(xiàn)問題，回填前在三通底部及背側(cè)砌混凝土支墩，又將盲板去掉增加6米長鑄鐵管一節(jié)，然后再于端頭加盲板，盲板和原土后背之間砌混凝土支墩。2001年4月29日，該處又突然發(fā)生

4、跑水，挖開檢查出漏水處是在兩個dn50045彎頭之間的接口部位，插口端退出4mm，石棉填料被水沖出約1/4。修復(fù)辦法：將漏水處及前后共三個承插口填料剔出，重新打口，用混凝土將兩彎頭全包起來，周圍回填土分層夯實，3日后送水經(jīng)觀察沒有異常情況，運(yùn)行至今沒再有事故發(fā)生。2 管道支墩處的受力情況分析從水力學(xué)理論可知，作用于這些異形管上的推力有靜水壓力和動水壓力兩種，現(xiàn)以dn50045彎頭為例以上兩種推力的大小計算如下：1、 由靜水壓力的作用產(chǎn)生的推力r1= 2pasin(/2)式中：r1 靜水壓對彎管的推力（kg）p 靜水壓強(qiáng)（kgf/cm2）a 管道過水?dāng)嗝妫╟m2）彎頭轉(zhuǎn)彎角度（度）2、 由動水壓

5、力的作用產(chǎn)生的推力rx= (ap+av2/g)(1-cos)ry= (ap+av2/g) sinr2=rx2+ry2式中：r2 動水壓對彎管的推力（kg）rx 作用在水平彎頭x方向動水壓推力（kg）ry 作用在水平彎頭y方向動水壓推力（kg）p 靜水壓強(qiáng)（kgf/cm2）a 管道過水?dāng)嗝妫╟m2）彎頭轉(zhuǎn)彎角度（度）水的容重（kg/cm3）v 管中水流速度（cm/s）g 重力加速度（cm/s2）上例中， 若管道輸水水壓0.44mpa，管徑dn500,彎管45，流速1.2m/s,則：靜水壓對彎頭作用產(chǎn)生的推力： r1= 2pasin(/2)=24.40.253.14502sin22.5=6609(

6、kg)動水壓對彎頭作用產(chǎn)生的推力： rx= (ap+av2/g)(1-cos)=（0.253.145024.4+0.0010.253.145021202/980）（1-cos45）=2512.51(kg)ry= (ap+av2/g) sin=4873.33(kg)r2= rx2+ry2=5482(kg)3 結(jié)論壓力管道比較嚴(yán)重的爆管之處常常發(fā)生在轉(zhuǎn)彎、分叉、堵頭及變徑處，分析認(rèn)為這與管道內(nèi)部的靜水壓力及水流速度、流向發(fā)生突然變化而引起的管道內(nèi)部局部水力沖擊所造成的壓力過大（局部水錘）有關(guān)。無論是靜水壓還是動水壓，他們作用到異徑管上都能對異徑管產(chǎn)生推力，這個推力可使管件脫離原位而發(fā)生漏水。為此在大型管道轉(zhuǎn)彎的地方，都設(shè)置有體積較大的砌體（支墩）將管件加以固定。通過上述計算可知，在相同內(nèi)水壓的情況下，靜水壓的推力r1