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地下管與管基別談

提供者: 時間:2020-09-30

地下管道是城市的血管,輸水管是動脈,為城市提供生命之源;排水管是靜脈,為城市凈化肌體,代換養分?!熬艑又_,起于壘土”,與其它工程結構一樣,基礎同樣是地下管道結構體系的關鍵,管道基礎的設計和施工質量往往決定了管道結構體系是否能夠正常發揮作用。本文簡單聊聊對地下管道的基礎。

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****** 1、什么是管基******

1.1?管基的定義

在地上結構中,基礎是指用于傳遞結構各種荷載到地基上的結構組成部份,例如:柱下獨立基礎、條形基礎、箱形基礎、樁基礎等,都是人工結構最底層的一部份;而地基,則是支承基礎以及其上結構的土體,結構基礎以下的天然或人工改造過的土體,一般僅指受基礎荷載影響的那部份土體,即持力層。

地下管道作為一種地下結構體系,與地上結構物有所不同。我們往往將基礎和地基合在一起,稱為管道的基礎,也叫管基、基床等。之所以形成如此習慣,是因為地下管道的基礎往往不是必須的結構部份,大多數管道會直接鋪設在地基上,當然也有很多管道底部設計了真正的“基礎”,如混凝土管基。不管如何,習慣上我們將管道的“基礎”和“地基”都稱統稱“管基”。必須提醒的是:管基不光包含管道鋪設前進行施工的管底土層及墊層部份,還包含管道安裝后管截面水平中心線以下范圍內的回填部份。

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1.2?管基的分類

1)、天然管基

一般來說,對于剛性管,在承載力不低于80100KPa的土質地基上進行地下管道的鋪設,無需進行專門的地基處理(可在天然土層表面鋪設150300mm厚的砂層),這樣的管基可以叫天然管基。

2)、人工管基

如果是軟土或巖石土層,這些土層并不利于管道荷載的傳遞與擴散,往往需要進行專門的人工處理;或者管道承受的豎向荷載過大,需要加強荷載的傳遞與擴散效果而采取人工結構措施,這樣的管基可以稱為人工管基。常用的人工管基有:土工處理后的管基持力層、混凝土管基、樁基等。

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****** 2、管基對地下管道的作用******

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除了需要專門介紹管道的“基礎”與“地基”的區別外,在本文中均不再區分此二者,以便統一介紹管基。上一節已介紹,管基是地下管道下部用于支承和擴散管道荷載的“基礎”和“地基”的統稱,因此其重要性不言而喻。但管基對于地下管道結構體系倒底有何重要影響,或許有人會摸著頭說“我大概知道,但不甚解”了。阿Q曾遇到過這樣的地下管道項目:

1)、有的設計者在排水管圖紙中不標注管線沿線的覆土數據,也沒明確管材所需承受的覆土荷載等級,雖然寫了管基做法,但很明顯,從圖紙的內容可以看出設計人員對管土結構體系特性并不了解,這樣的圖在指導施工單位進行管材的采購和施工時是有缺陷的。

2)、有的地下管線施工單位對管道溝槽開挖、管基的做法、管溝回填質量等技術要求不放在心上,隨心所欲的進行管線施工,他們認為只要把管道埋下去就行了。在這種思想的誤導下,造成了不少存在質量隱患的管線,這也是一些管線發生滲漏、結構破壞、地面坍陷等工程事故的原因之一。

其實,地下管的管基和管材結構本身是一個整體結構體系,你依著我,我撐著你,我們叫它“管-土結構體系”。在這個體系中,管基的做法和施工質量決定著管道結構性能是否能夠得到合理的發揮。不同的管材結構對管基的做法和要求也是不一樣的。從某種程度上講,管基的重要性大于管材本身,因為管基往往決定著管材結構的安全性。

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*** 3、管基對地下管道承載能力的影響***

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3.1?管材的分類

1)、剛性管:一般是指管材豎向撓度達到管外徑的2%時,會出現結構危險的管材。這類管材一般采用脆性材料制造,其管壁較厚,環向剛度較大,承受豎向荷載時依靠管基提供支撐作用相對較小,管材結構自身承擔較大的豎向荷載。各種混凝土管均屬于此類管道。在GB50332規范中,將管-土剛度比α≥1的管道稱為剛性管,例如:對DN2000的鋼筋混凝土管(Ep=34500MPa,r0=1100mm,t=200mm),設土壤變形綜合模量Ed=3MPa,則α=(EP/Ed)(t/r0)^3=69.11,為剛性管。

2)、柔性管:一般是指當管材豎向撓度達到管外徑的2%時,不會出現結構危險的管材。這類管材一般采用延性材料制造,其環向剛度相對較小,承受豎向荷載時需要依靠管基提供較好的支撐作用,否則會因變形較大而破壞。一般來說,鋼管、球墨鑄鐵管、塑料管等均屬于柔性管。在GB50332規范中,將管-土剛度比α<1的管道稱為柔性管,例如:對DN2000的鋼管(Ep=210000MPa,r0=1010mm,t=20mm),設土壤變形綜合模量Ed=3MPa,則α=(EP/Ed)(t/r0)^3=0.541,為柔性管。

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