一種用于大口徑給排水管道的試壓后背支撐裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及管道試壓后背支撐領域，具體的說，是一種用于大口徑給排水管道的試壓后背支撐裝置。
【背景技術】
[0002]給排水管一般以不超過I公里的管道作為一個試壓管段。試壓時，先將管段兩端用管堵封住，再沖水加壓，管堵將受到管內壓力水產生的外推力。為防止接口松脫，需要設置支撐將外推力傳遞給土體，通過后背支撐和周圍土體組成的支撐體系共同平衡外推力。
[0003]目前工程中常用的后背支撐一般采用混凝土制作，稱為支墩。但存在如下局限性:對于大口徑給排水管道，混凝土支墩的用量大、造價高、并且施工繁瑣；混凝土支墩需要一定的時間才能達到設計強度，影響工期；試壓混凝土支墩屬臨時性支墩，試壓完成后需要拆除，對大口徑管道混凝土支墩體積大，不但拆除工作麻煩，而且浪費材料。另外少數給排水工程中在管道試壓端采用自錨式接口，但該方式需要特質配件、并且制造成本高、接口易脫落及穩定性差。
[0004]鋼板粧結構具有承載力強、整體性好、可重復使用、施工簡單等優點，本發明針對目前管道試壓后背支撐存在的問題，利用鋼板粧、腰梁以及傳力桿發明一種承載力強、穩定可靠、施工簡單、環保節約的支撐裝置。

【發明內容】

[0005]本發明是針對目前大口徑給排水管道試壓后背支撐存在的問題，利用鋼板粧制作出一種承載力強、穩定可靠、施工簡單、環保節約的管道試壓后背支撐裝置。
[0006]本發明是通過以下方式實現的:一種用于大口徑給排水管道的試壓后背支撐裝置，由鋼板粧、腰梁和傳力桿三部分組成。所述鋼板粧采用單排或雙排U型鋼板粧，根據工程需要計算鋼板粧入土深度。所述腰梁采用H型鋼，沿水平方向布置于鋼板粧上。所述傳力桿為8條空心截面型鋼，包括4條直桿和4條斜桿，分別將I條直桿和I條斜桿以一定角度連接組成I組傳力構件，其中所述角度范圍為30° -45°，所得的4組傳力構件按上下左右對稱的方式布置在管堵與腰梁之間。該支撐裝置中，管堵外推力P經傳力桿傳遞到腰梁，再由腰梁傳遞到鋼板粧，最后傳遞到土體，外推力P最終由土壓力平衡。該支撐是一種施工簡單、節約資源和結構形式穩定的大口徑給排水管道試壓后背支撐裝置。
[0007]與現有的傳統混凝土支墩相比，本發明的有益效果在于:
[0008](I)該支撐裝置能適應多種不同的地質情況。
[0009](2)該支撐裝置的安裝和拆除都很方便，工期較混凝土支墩明顯縮短。
[0010](3)該支撐裝置整體性好、可靠性高，能將管堵外推力均勻傳遞給后背土體。
[0011](4)該支撐裝置中的鋼板粧、腰梁、傳力桿均可重復利用，環保節約、降低工程造價，應用前景廣闊。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明一一一種用于大口徑給排水管道的試壓后背支撐裝置的示意圖。
[0013]圖2是圖11-1剖面圖。
[0014]圖3是傳力桿剖面圖。
[0015]圖中標號說明:1_鋼板粧；2-腰梁；3-直桿；4-斜桿；5-管堵。
【具體實施方式】
[0016]為使本發明的技術方案、目的和優點更加清楚明了，下面結合某實際工程，對本發明作進一步的詳細說明，本發明以某實際工程為具體實施例僅用于解釋本發明，并不作為對本發明的限定。
[0017]某合流抽水栗站配套輸水管道工程，工程管徑1600mm，管道工作壓力0.6MPa，試驗壓力0.9MPa，作用在管堵上外推力標準值P = 1808.64kN。對一個施工試壓管段(850米)進行水壓試驗，試壓時將管段兩端用鋼制管堵封住。為了平衡管內高壓水對管堵的外推力，需要對管堵設置后背支撐裝置。
[0018]根據工程數據，利用鋼板粧對該大口徑排水管道的試壓后背支撐裝置進行設計如下:
[0019](I)傳力桿的設計:傳力桿的作用是將管堵外推力傳遞至腰梁，考慮結構安全性要求，該支撐裝置中傳力桿均勻、對稱地布置在管堵與腰梁之間。該實施例采用8條空心截面圓形鋼管(直徑159_、壁厚6mm)作為傳力桿，其中包括4條直桿和4條斜桿，直桿和斜桿長度分別為1.5m和1.92m。分別將I條直桿和I條斜桿以38°連接組成I組傳力構件。然后將4組傳力構件按上下左右對稱的方式布置在管堵與腰梁之間。在4組傳力構件中，相鄰直桿的水平間距和豎向間距均為0.Sm。計算得到直桿和斜桿軸力分別為56.07kN、507.82kN，經驗算直桿和斜桿都滿足強度和穩定性要求。傳力桿剖面圖如圖3。
[0020](2)腰梁的設計:腰梁的作用是將傳力桿傳遞的集中力分布到鋼板粧上，該實施例的腰梁布置2條，沿水平方向布置在鋼板粧上。腰梁選用HW300X300X10X15型鋼，長5.6m，經計算每條腰梁傳遞的均布力為161.49kN/m，經驗算腰梁滿足強度及變形要求。
[0021](3)鋼板粧的設計:鋼板粧作為懸臂式圍護結構，在管道試壓過程中相當于擋土支撐結構，而在設置傳力桿和腰梁前相當于基坑支護結構。因此需對這兩種情況的入土深度分別進行計算，并取較大值。鋼板粧作為支撐結構時，根據作用在其上的水平力滿足靜力平衡條件計算入土深度，其中水平力包括管堵外推力傳至腰梁的均布力以及鋼板粧兩側的主動土壓力和被動土壓力(采用朗肯土壓力理論計算主動土壓力和被動土壓力)。而鋼板粧作為基坑支護結構時，考慮鋼板粧兩側的主動土壓力和被動土壓力，再對粧端取矩滿足力矩平衡條件計算入土深度。經過計算，最后確定選用單排SP-1II鋼板粧，粧長9m，入土深度5.8m，打設寬度5.6m，經驗算鋼板粧滿足強度及變形要求。
[0022]如圖1、圖2和圖3所示，本發明一一一種用于大口徑給排水管道的試壓后背支撐裝置。該支撐裝置具體安裝步驟為:首先沿鋼板粧分布方向挖一條600mmX 1500mm的探溝，探明地下障礙物及管線位置。其次打入鋼板粧并開挖工作坑，并將腰梁沿水平方向布置于鋼板粧上。再分別將I條直桿和I條斜桿以一定角度連接組成I組傳力構件，最后將所得的4組傳力構件按上下左右對稱的方式布置在管堵與腰梁之間。最后進行給水試壓，試壓完成后即可拆除傳力桿、腰梁，回填工作坑后撥出鋼板粧。經測量在試壓過程管堵的實際最大位移值僅為12_，遠小于試驗管堵位移限值50_，所以該實施例的支撐裝置安全可靠。
[0023]以上所述的【具體實施方式】，對本發明的技術方案、目的和優點進行了進一步詳細說明，但以上所述僅為本發明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的原則和權力要求之內，所做的任何修改、改進和同等替換等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于大口徑給排水管道的試壓后背支撐裝置，其特征在于:由鋼板粧(I)、腰梁(2)和傳力桿三部分組成，所述鋼板粧(I)采用U型鋼板粧，所述腰梁(2)沿水平方向布置在鋼板粧(I)上，所述傳力桿為8條空心截面型鋼，包括4條直桿(3)和4條斜桿(4)，分別將I條直桿(3)和I條斜桿(4)以一定角度連接組成I組傳力構件，其中所述角度范圍為30° -45°，所得的4組傳力構件按上下左右對稱的方式布置在管堵(5)與腰梁(2)之間。2.根據權利要求1所述的支撐裝置，其特征在于:所述鋼板粧(I)采用單排或雙排U型鋼板粧。3.根據權利要求1所述的支撐裝置，其特征在于:所述腰梁(2)為H型鋼。
【專利摘要】本發明公開了一種用于大口徑給排水管道的試壓后背支撐裝置，是利用鋼板樁制作出一種承載力強、穩定可靠、施工簡單、環保節約的管道試壓后背支撐裝置，解決了大口徑給排水管道混凝土試壓支墩施工繁瑣、造價高、工期長、浪費材料等問題。本發明由鋼板樁、腰梁和傳力桿三部分組成。所述鋼板樁采用單排或雙排U型鋼板樁，根據工程需要計算鋼板樁入土深度。所述腰梁采用H型鋼，沿水平方向布置于鋼板樁上。所述傳力桿為8條空心截面型鋼，包括4條直桿和4條斜桿，分別將1條直桿和1條斜桿以一定角度連接組成1組傳力構件，其中所述角度范圍為30°-45°，所得的4組傳力構件按上下左右對稱的方式布置在管堵與腰梁之間。
【IPC分類】F16L3/00, G01N3/02
【公開號】CN105135056
【申請號】CN201510334175
【發明人】鄧軍, 王強, 何鷹, 謝燕
【申請人】廣東工業大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年6月9日