CN110440055A - 降低压力管道水平弯折点处支墩体量的改型支墩及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及降低压力管道水平弯折点处支墩体量的改型支墩及施工方法，改型支墩包括由混凝土现浇筑成型的支墩本体，支墩本体呈前窄后宽的梯形状，在支墩本体的前方斜面上设置有管道安装槽，在支墩本体的后方位置插装固定有多根呈平行布置的型钢，型钢垂直于支墩本体，型钢的下半部分从支墩本体的下端伸出，形成外露段，外露段与土体形成埋入接触。施工方法为：S1在安装压力管道的基坑开挖后，在基坑内插入型钢；S S2在基坑内支设浇筑支墩本体的模板，在模板内浇筑混凝土，固化形成支墩本体，使型钢的上半部分埋入到混凝土中。本改型支墩有效减少了支墩体量、提高了抗冲击能力和环境适用性。
Description
技术领域
本发明属于压力管道支墩设计技术领域，具体涉及一种降低压力管道水平折弯点处支墩体量的改型支墩及施工方法。
背景技术
按照支墩结构设计计算理论，当管道口径小于350mm，试验压力不大于1.0MPa且土质较好时，或者管道弯折角不大于10度，可不设置支墩。但对于管道直径大于350mm,试水压力在1.0MPa以上或者在1.0MPa以下且土质松软，尤其是在给排水管道竖转或平转弯折点处由于水流方向的改变和水流受阻时，水压失去平衡，管内界面轴向水压力合力将推向管壁，则管壁接口就有拉脱的趋势。或者在地震多发地带，地震使得土的抗剪强度降低，从而导致被动土压力减小。为了保证管道安全运行，该处必须设置混凝土支墩来传递水压合力，将其传递到土体，借助土壤的反作用力来平衡。如果此压力相对较高或中强地震多发地区而计算出的支墩混凝土体量相对较大，然而现场的周围环境地形等无法满足大体积混凝土支墩的占地情况，上述情况将不可行。针对相关方面的技术问题，目前尚未提出切实可行的解决方案。
经现有技术检索，未检索到与本专利相近技术方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可有效减少支墩体量、提高抗冲击能力和环境适用性的降低压力管道水平弯折点处支墩体量的改型支墩及施工方法。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：
一种降低压力管道水平折弯点处支墩体量的改型支墩，包括由混凝土现浇筑成型的支墩本体，支墩本体呈前窄后宽的梯形状，在支墩本体的前方斜面上设置有管道安装槽，其特征在于：
在支墩本体的后方位置插装固定有多根呈平行布置的型钢，型钢垂直于支墩本体，型钢的下半部分从支墩本体的下端伸出，形成外露段，外露段与土体形成埋入接触。
而且的，型钢距离支墩本体后边的距离为50～80cm，两边的型钢距离支墩对应侧面的距离为50～80cm。
而且的，所述支墩本体的材质为C15混凝土。
而且的，所述型钢采用槽钢或工字钢。
一种降低压力管道水平折弯点处支墩体量的改型支墩的施工方法，其特征在于，所述改型支墩采用上述支墩结构，施工步骤为：
S1在安装压力管道的基坑开挖后，在基坑内插入型钢，具体的：在预安装压力管道水平折弯点处的后方设定位置的土体中插入型钢，型钢的下半部分与土体接触，上半部分外露于土体上方，要保证型钢垂直插入，型钢之间的距离与设计距离一致；
S2在基坑内支设浇筑支墩本体的模板，在模板内浇筑混凝土，固化形成支墩本体，使型钢的上半部分埋入到混凝土中。
本发明具有的优点和积极效果：
1、本改型支墩通过在原支墩本体上增设垂直设置的型钢，形成竖向桩基础，与支墩本体共同受力，对常规大体积混凝土支墩结构形式与受力方式进行了改进，减小了支墩的体量，提高了其适用性。
2、本改型支墩将型钢布置在混凝土支墩的后方，可以利用前方设置的小体量混凝土支墩与土体的摩擦阻力作用，抵抗少量的管道冲击力，减小作用于支墩后方型钢结构上的冲击力作用；另一方面支墩前小后大的结构型式，使得后方尺寸较大，便于布置数量更多的型钢结构，以抵抗更大的水平冲击力。
3、本改型支墩相对于纯混凝土支墩，加设型钢后，通过型钢的竖向抵抗作用，减小了支墩混凝土作用于基础的竖向荷载，从而使得支墩基础能适用于包括软土地基在内的复杂地质环境。
4、本改型支墩中的型钢采用槽钢或工字钢结构，这些材料均为定型产品，便于生产与采购，而且型钢结构便于根据设计长度要求切割或接长，钢结构材料强度高，抗变形能力强，能适应强大的水平冲击力作用，能更好的抵抗来自压力管道的水平冲击力。
5、本改型支墩中的型钢采用槽钢或工字钢结构，可以根据需要截面尺寸增大或减小，根据计算需要长度缩短或减小，可穿透液化土层，适应地震频繁区域，而且钢结构良好的延展性，克服了常规支墩在地震砂土液化失效的风险。
6、本改型支墩的施工方法，具有施工成本低、施工效率高的优点。
附图说明
图1是本发明支墩的结构布置图；
图2是本发明支墩正剖面图；
图3是本发明实例支墩侧剖面图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种降低压力管道水平折弯点处支墩体量的改型支墩，请参见图1-3，包括由混凝土现浇筑成型的支墩本体2，混凝土采用C15混凝土，支墩本体呈前窄后宽的梯形状，在支墩本体的前方斜面上设置有管道安装槽，其发明点为：
在支墩本体的后方位置插装固定有多根呈平行布置的型钢1，型钢优选采用槽钢或工字钢。型钢垂直于支墩本体，型钢的下半部分从支墩本体的下端伸出，形成外露段，外露段与土体4形成埋入接触。型钢距离支墩本体后边的距离进一步取50～80cm，该距离在附图中用H1标注，两边的型钢距离支墩对应侧面的距离进一步为50～80cm，该距离在附图中用H2标注，以避免在水皮荷载作用下，型钢结构从支墩混凝土剥离。
本改型支墩较佳适用情况为：压力管道介于300-600mm之间，水平铺设，弯曲角度一般不大于60度弯管。水平支墩后背土壤的最小厚度应大于墩底在设计地面以下深度的3倍。
一种降低压力管道水平折弯点处支墩体量的改型支墩的施工方法，施工步骤为：
S1在安装压力管道的基坑开挖后，在基坑内插入型钢，具体的：在预安装压力管道水平折弯点处的后方设定位置的土体中插入型钢，型钢的下半部分与土体接触，上半部分外露于土体上方，要保证型钢垂直插入，型钢之间的距离与设计距离一致；
S2在基坑内支设浇筑支墩本体的模板，在模板内浇筑混凝土，固化形成支墩本体，使型钢的上半部分埋入到混凝土中。
在上述改型支墩施工完成后，就可安装压力管道3，压力管道的水平折弯点处与支墩本体上的管道安装槽接触，在压力管道铺设完成后，填埋基坑压实，即可完成管道的铺设施工。
综上，本发明在混凝土支墩基础上设置槽钢或工字钢等型钢结构，当支墩底部水平摩阻力无法抵抗来自压力管道的弯折点水平冲击力作用时，支墩将会把管道冲击力传递给深埋在原状土体中的槽钢或工字钢等型钢结构上，然后槽钢或工字钢等型钢结构将这部分冲击力通过自身与土体间的水平抗力分散在深层土体中。并且型钢结构的设置，给予支墩以竖向支撑作用，减小了支墩混凝土作用于基础上的竖向荷载，解决了软土地基支墩竖向承载力不足的难题，显著提高对复杂地形的实用性。经过对支墩形式的改进，使得混凝土支墩体量显著减少，给予周围预埋管道足够的预埋空间，使其不影响复杂交错的管道预埋，可以更好的适应复杂环境。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (5)
1.一种降低压力管道水平折弯点处支墩体量的改型支墩，包括由混凝土现浇筑成型的支墩本体，支墩本体呈前窄后宽的梯形状，在支墩本体的前方斜面上设置有管道安装槽，其特征在于：在支墩本体的后方位置插装固定有多根呈平行布置的型钢，型钢垂直于支墩本体，型钢的下半部分从支墩本体的下端伸出，形成外露段，外露段与土体形成埋入接触。
2.根据权利要求1所述的降低压力管道水平折弯点处支墩体量的改型支墩，其特征在于：型钢距离支墩本体后边的距离为50～80cm，两边的型钢距离支墩对应侧面的距离为50～80cm。
3.根据权利要求1所述的降低压力管道水平折弯点处支墩体量的改型支墩，其特征在于：所述支墩本体的材质为C15混凝土。
4.根据权利要求1所述的降低压力管道水平折弯点处支墩体量的改型支墩，其特征在于：所述型钢采用槽钢或工字钢。
5.一种降低压力管道水平折弯点处支墩体量的改型支墩的施工方法，其特征在于，所述改型支墩采用权利要求1-4任意所述结构，施工步骤为：
S1 在安装压力管道的基坑开挖后，在基坑内插入型钢，具体的：在预安装压力管道水平折弯点处的后方设定位置的土体中插入型钢，型钢的下半部分与土体接触，上半部分外露于土体上方，要保证型钢垂直插入，型钢之间的距离与设计距离一致；
S2 在基坑内支设浇筑支墩本体的模板，在模板内浇筑混凝土，固化形成支墩本体，使型钢的上半部分埋入到混凝土中。
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