大直径钢筋砼给水管道施工技术
【关键词】： 橡胶圈压缩率 拉力计算 理论公式
经验数据 顶装 保证措施
【内容摘要】:
根据理论公式及经验数据分别计算出橡胶圈的合理直径，管道安装时需要达到的推顶力，并以此为依据，确定安装施工方案 。
一、 工程概况
兖州中水资源化北调水管线工程，全长17027米，输水管道为预应力钢筋混凝土管道，主输水管道内径1200㎜，压力为0.6Mpa ，单橡胶圈柔性接口。在施工过程中，为确保钢筋混凝土管道接缝严密，整体管线安装完成后能够达到设计的压力要求，我们根据工程实际情况，按照设计图纸，结合施工规范要求，在以下方面做了几项技术改进工作：1. 橡胶圈的选择。2. 管道之间需要达到的拉力计算。3. 安装方法。
二、给水管道的技术措施
1. 橡胶圈的选择
本工程中应用的预应力钢筋混凝土管道的接口构造如下图所示，管道安装后胶圈位于插口和承口之间，靠橡胶圈的压缩来止水，因此橡胶圈的规格选择，就成为保证管道不发生渗漏的关键。
橡胶圈断面多为圆形，能承受1Mpa 的内压力及一定量的沉陷、错口和弯折，抗震性能良好，在地震烈度10度左右接口无破坏现象，且不易老化。若选择的橡胶圈不正确，会导致在橡胶圈本身没有破损的情况下，管道接口就已发生渗漏。因此，为保证其密封性，橡胶圈必须安装在钢筋混凝土管承插口的正确位置上，并具有一定的压缩率，以保证在管内水压的作用下不会被挤出来，因此选择橡胶圈的直径尤为重要，可根据下式进行计算选择：
式中 d ——橡胶圈伸长前直径，㎜
E ——管子接口环向间隙，㎜
k ——胶圈的环径系数，一般取0.85～0.90
ρ ——胶圈压缩率，预应力混凝土管35％～45％
本工程中的E 取20，k 取0.87，ρ取0.4，那么橡胶圈的直径可计算为：31㎜。以上取值均按实际数据和保守的经验取值。按照计算后的数值选取橡胶圈，使选用材料与混凝土管相匹配，达到设计中
严密性要求。
2. 管道之间需要达到的拉力计算
橡胶圈的直径选定后，为了保证管道安装的严密性，橡胶圈的安装方法就是一项非常重要的工作，确定橡胶圈的安装方法，不应由工人的操作习惯来决定，而应根据管径的大小、施工条件、机具状况来确定，总的来说，无非是拉和顶两大类。那么怎样确定拉顶力，确定多大的拉顶力，这就要根据胶圈与工作面间的摩擦力、管体与地基土壤的摩擦力、施工机具的摩擦力等主要因数，依据以下经验公式计算：
P = （πD 1N f2 + W f3）f 1
式中 P ——橡胶圈接口管道安装拉力，N
D 1 ——承口工作面内径，㎜
N ——橡胶圈受压时，单位长度上所受的垂直力，N/㎜
W ——接口管子自重，N
f 1 ——考虑机具摩擦力的推顶力增加系数，取1.2
f 2 ——胶圈与混凝土的摩擦系数，一般取0.2～0.3
f 3 ——管节与槽底的摩擦系数，可查附表
混凝土管与土的摩擦系数
在以上公式中，我们计算的拉力与实际测得的拉力常有差距，实际操作中，由于人为的能量损失，和管道附加重量的增加，实际拉
力要大于计算所得值，所以在计算时，我们增加了1.1的修正系数。
在本工程中，D 1为承口工作面内径，取1240㎜。
N 为橡胶圈受压时，1㎜长度上所受的垂直力，它的取值应充分考虑管内的设计压力0.6 N/㎜2，那么在取值时按1㎜长度上橡胶圈的压力大于设计，且超过一倍的原则，计算公式为:
N = 31㎜×（1－0.4）×0.6 N/㎜2 =11.2 N/㎜。
（其中0.4为橡胶圈压缩率）
W 为接口管子自重，工程中的钢筋混凝土管道长度为5米，内直径1.2米，壁厚0.12米，经计算单个管道的质量为：π（0.722－0.62）×5×2.6 = 6.5吨，经单位换算，为63700N 。
f 1 考虑机具摩擦力的推顶力增加系数，取1.2。
f 2 胶圈与混凝土的摩擦系数，取0.3。
f 3 管节与槽底的摩擦系数，因为管身被吊车吊起离开垫层，所
以该摩擦系数取0。
那么由公式 P = （πD 1N f2 + W f3）f 1 代入以上数据计算可得
= （3.14×1240×11.2×0.3+0）×1.2
= 15699 N
拉力初步确定后，选定相应规格的横铁，钢筋拉杆，钢丝绳，手拉葫芦。同时根据选用的机械确定安装施工工艺。
3. 大直径钢筋砼给水管道安装施工工艺
3.1清理承插口
对接前，应把承插口工作面和胶圈上的污物用水洗刷干净，然后
用布擦拭干净。
3.2套橡胶圈
人员应在管子两侧，同时把橡胶圈由管子下部向上套起。套好后的橡胶圈应平直，没有扭曲等现象。
3.3对口
管子对口时，应利用汽车吊将管身轻轻吊起，并使管子的插口慢慢移动到承口处，操作人员分别站立在管身两侧，以观测高程和位置是否满足设计要求，并及时进行调整。为了使插口和橡胶圈能够均匀的进入承口，到达预定位置，除了使管子的高程保持一致外，初步对口后，承插口之间的间隙和距离也必须保持一致，否则，橡胶圈受压不均，进入速度不同，极易反弹，造成橡胶圈扭曲等现象。
3.4顶装
钢筋混凝土管是靠挤压在环向间隙的橡胶圈来起密封作用的。橡胶圈能均匀而紧密地达到工作位置，只能采用具有产生拉力的安装工具进行安装。由于本工程中应用的钢筋混凝土管道的直径较大，我们在综合考虑工程实际情况之后，决定选用手拉葫芦安装法。
安装施工时。可将钢丝绳1锁在已安装好的管子前3～4节处，防止后背走动，反将已安装好的管口拔出。然后把手拉葫芦的上钩与后背钢丝绳1连接，手拉葫芦下钩与钢筋拉杆3连接，并联动横铁5发生移动。安装时，操作手拉葫芦的链条，即可带动横铁5发生移动，将待安管子4插入承口内，直到橡胶圈就位为止。
如下图所示
3.5质量保证措施
3.5.1组织全体施工班组长学习作业指导书，调整主要工序的操作技术工人，由熟练的技术工人带动不熟练的工人，各班组制定岗位责任制，坚持谁操作谁负责的原则。开展班组质量竞赛，比学赶超。
3.5.2在管材的装卸过程中，要利用棉纱把吊装出的管材包裹好，以保护管材的承口、插口不被挤压破坏。
3.5.3拉动手拉葫芦时，拉动的速度要均匀一致，吊车吊起的管身不能一端翘起，要前后平直，专人看护胶圈的滚动，并要及时用扁铲阻止滚动过快的胶圈，胶圈看护人员为小组组长，直接对安装质量负责。
3.5.4个别地基处理的部位，必须保证垫层的密实度，增加砂的含水量，振动棒振捣密实，所有砂垫层在振捣密实后要及时安装管道，对不能及时安装的，要在安装前再次用平板振动器振实，避免因为地基沉降不均匀引起的管道吐口。
3.6安全保证措施
3.6.1汽车吊的最外端应与开挖的槽口之间保持1
米以上的距离，防
止吊装时车体倾覆。
3.6.2操作工人在管身上工作要轻拉轻放，不能用锤子敲刻击打管体。
3.6.3随时检查边坡土方是否稳定，防止土体塌方。
3.6.4起重臂下严禁站人。
3.7质量检查
管道顶装后，应用探尺检查胶圈的就位情况。检查胶圈与承口接触是否均匀，如果不均匀时，可用錾子捣击，绝不能出现麻花现象。
管道每安装完成1000米，应做一次水压试验，检验管道安装的严密性。
三、 小结
在施工中不断总结经验，把理论计算和现场实际相结合，为确保直径为1.2米的给水管道在安装后达到设计要求的严密性，我们从原材料的选取、安装机具的选择及安装工艺的确定，用严格的计算数据来指导生产。同时制定了质量、安全保证措施，以此作为施工指南，
在以后的施工中严格按此组织施工，效果很好，施工后的压力试验均达到设计要求，获得建设单位和监理单位的一致肯定。
大直径钢筋砼给水管道施工技术
【关键词】： 橡胶圈压缩率 拉力计算 理论公式
经验数据 顶装 保证措施
【内容摘要】:
根据理论公式及经验数据分别计算出橡胶圈的合理直径，管道安装时需要达到的推顶力，并以此为依据，确定安装施工方案 。
一、 工程概况
兖州中水资源化北调水管线工程，全长17027米，输水管道为预应力钢筋混凝土管道，主输水管道内径1200㎜，压力为0.6Mpa ，单橡胶圈柔性接口。在施工过程中，为确保钢筋混凝土管道接缝严密，整体管线安装完成后能够达到设计的压力要求，我们根据工程实际情况，按照设计图纸，结合施工规范要求，在以下方面做了几项技术改进工作：1. 橡胶圈的选择。2. 管道之间需要达到的拉力计算。3. 安装方法。
二、给水管道的技术措施
1. 橡胶圈的选择
本工程中应用的预应力钢筋混凝土管道的接口构造如下图所示，管道安装后胶圈位于插口和承口之间，靠橡胶圈的压缩来止水，因此橡胶圈的规格选择，就成为保证管道不发生渗漏的关键。
橡胶圈断面多为圆形，能承受1Mpa 的内压力及一定量的沉陷、错口和弯折，抗震性能良好，在地震烈度10度左右接口无破坏现象，且不易老化。若选择的橡胶圈不正确，会导致在橡胶圈本身没有破损的情况下，管道接口就已发生渗漏。因此，为保证其密封性，橡胶圈必须安装在钢筋混凝土管承插口的正确位置上，并具有一定的压缩率，以保证在管内水压的作用下不会被挤出来，因此选择橡胶圈的直径尤为重要，可根据下式进行计算选择：
式中 d ——橡胶圈伸长前直径，㎜
E ——管子接口环向间隙，㎜
k ——胶圈的环径系数，一般取0.85～0.90
ρ ——胶圈压缩率，预应力混凝土管35％～45％
本工程中的E 取20，k 取0.87，ρ取0.4，那么橡胶圈的直径可计算为：31㎜。以上取值均按实际数据和保守的经验取值。按照计算后的数值选取橡胶圈，使选用材料与混凝土管相匹配，达到设计中
严密性要求。
2. 管道之间需要达到的拉力计算
橡胶圈的直径选定后，为了保证管道安装的严密性，橡胶圈的安装方法就是一项非常重要的工作，确定橡胶圈的安装方法，不应由工人的操作习惯来决定，而应根据管径的大小、施工条件、机具状况来确定，总的来说，无非是拉和顶两大类。那么怎样确定拉顶力，确定多大的拉顶力，这就要根据胶圈与工作面间的摩擦力、管体与地基土壤的摩擦力、施工机具的摩擦力等主要因数，依据以下经验公式计算：
P = （πD 1N f2 + W f3）f 1
式中 P ——橡胶圈接口管道安装拉力，N
D 1 ——承口工作面内径，㎜
N ——橡胶圈受压时，单位长度上所受的垂直力，N/㎜
W ——接口管子自重，N
f 1 ——考虑机具摩擦力的推顶力增加系数，取1.2
f 2 ——胶圈与混凝土的摩擦系数，一般取0.2～0.3
f 3 ——管节与槽底的摩擦系数，可查附表
混凝土管与土的摩擦系数
在以上公式中，我们计算的拉力与实际测得的拉力常有差距，实际操作中，由于人为的能量损失，和管道附加重量的增加，实际拉
力要大于计算所得值，所以在计算时，我们增加了1.1的修正系数。
在本工程中，D 1为承口工作面内径，取1240㎜。
N 为橡胶圈受压时，1㎜长度上所受的垂直力，它的取值应充分考虑管内的设计压力0.6 N/㎜2，那么在取值时按1㎜长度上橡胶圈的压力大于设计，且超过一倍的原则，计算公式为:
N = 31㎜×（1－0.4）×0.6 N/㎜2 =11.2 N/㎜。
（其中0.4为橡胶圈压缩率）
W 为接口管子自重，工程中的钢筋混凝土管道长度为5米，内直径1.2米，壁厚0.12米，经计算单个管道的质量为：π（0.722－0.62）×5×2.6 = 6.5吨，经单位换算，为63700N 。
f 1 考虑机具摩擦力的推顶力增加系数，取1.2。
f 2 胶圈与混凝土的摩擦系数，取0.3。
f 3 管节与槽底的摩擦系数，因为管身被吊车吊起离开垫层，所
以该摩擦系数取0。
那么由公式 P = （πD 1N f2 + W f3）f 1 代入以上数据计算可得
= （3.14×1240×11.2×0.3+0）×1.2
= 15699 N
拉力初步确定后，选定相应规格的横铁，钢筋拉杆，钢丝绳，手拉葫芦。同时根据选用的机械确定安装施工工艺。
3. 大直径钢筋砼给水管道安装施工工艺
3.1清理承插口
对接前，应把承插口工作面和胶圈上的污物用水洗刷干净，然后
用布擦拭干净。
3.2套橡胶圈
人员应在管子两侧，同时把橡胶圈由管子下部向上套起。套好后的橡胶圈应平直，没有扭曲等现象。
3.3对口
管子对口时，应利用汽车吊将管身轻轻吊起，并使管子的插口慢慢移动到承口处，操作人员分别站立在管身两侧，以观测高程和位置是否满足设计要求，并及时进行调整。为了使插口和橡胶圈能够均匀的进入承口，到达预定位置，除了使管子的高程保持一致外，初步对口后，承插口之间的间隙和距离也必须保持一致，否则，橡胶圈受压不均，进入速度不同，极易反弹，造成橡胶圈扭曲等现象。
3.4顶装
钢筋混凝土管是靠挤压在环向间隙的橡胶圈来起密封作用的。橡胶圈能均匀而紧密地达到工作位置，只能采用具有产生拉力的安装工具进行安装。由于本工程中应用的钢筋混凝土管道的直径较大，我们在综合考虑工程实际情况之后，决定选用手拉葫芦安装法。
安装施工时。可将钢丝绳1锁在已安装好的管子前3～4节处，防止后背走动，反将已安装好的管口拔出。然后把手拉葫芦的上钩与后背钢丝绳1连接，手拉葫芦下钩与钢筋拉杆3连接，并联动横铁5发生移动。安装时，操作手拉葫芦的链条，即可带动横铁5发生移动，将待安管子4插入承口内，直到橡胶圈就位为止。
如下图所示
3.5质量保证措施
3.5.1组织全体施工班组长学习作业指导书，调整主要工序的操作技术工人，由熟练的技术工人带动不熟练的工人，各班组制定岗位责任制，坚持谁操作谁负责的原则。开展班组质量竞赛，比学赶超。
3.5.2在管材的装卸过程中，要利用棉纱把吊装出的管材包裹好，以保护管材的承口、插口不被挤压破坏。
3.5.3拉动手拉葫芦时，拉动的速度要均匀一致，吊车吊起的管身不能一端翘起，要前后平直，专人看护胶圈的滚动，并要及时用扁铲阻止滚动过快的胶圈，胶圈看护人员为小组组长，直接对安装质量负责。
3.5.4个别地基处理的部位，必须保证垫层的密实度，增加砂的含水量，振动棒振捣密实，所有砂垫层在振捣密实后要及时安装管道，对不能及时安装的，要在安装前再次用平板振动器振实，避免因为地基沉降不均匀引起的管道吐口。
3.6安全保证措施
3.6.1汽车吊的最外端应与开挖的槽口之间保持1
米以上的距离，防
止吊装时车体倾覆。
3.6.2操作工人在管身上工作要轻拉轻放，不能用锤子敲刻击打管体。
3.6.3随时检查边坡土方是否稳定，防止土体塌方。
3.6.4起重臂下严禁站人。
3.7质量检查
管道顶装后，应用探尺检查胶圈的就位情况。检查胶圈与承口接触是否均匀，如果不均匀时，可用錾子捣击，绝不能出现麻花现象。
管道每安装完成1000米，应做一次水压试验，检验管道安装的严密性。
三、 小结
在施工中不断总结经验，把理论计算和现场实际相结合，为确保直径为1.2米的给水管道在安装后达到设计要求的严密性，我们从原材料的选取、安装机具的选择及安装工艺的确定，用严格的计算数据来指导生产。同时制定了质量、安全保证措施，以此作为施工指南，
在以后的施工中严格按此组织施工，效果很好，施工后的压力试验均达到设计要求，获得建设单位和监理单位的一致肯定。