[发明专利]一种用于大口径给排水管道的试压后背支撑装置

说明书

技术领域

本发明涉及管道试压后背支撑领域，具体的说，是一种用于大口径给排水管道的试压后背支撑装置。

背景技术

给排水管一般以不超过1公里的管道作为一个试压管段。试压时，先将管段两端用管堵封住，再冲水加压，管堵将受到管内压力水产生的外推力。为防止接口松脱，需要设置支撑将外推力传递给土体，通过后背支撑和周围土体组成的支撑体系共同平衡外推力。

目前工程中常用的后背支撑一般采用混凝土制作，称为支墩。但存在如下局限性：对于大口径给排水管道，混凝土支墩的用量大、造价高、并且施工繁琐；混凝土支墩需要一定的时间才能达到设计强度，影响工期；试压混凝土支墩属临时性支墩，试压完成后需要拆除，对大口径管道混凝土支墩体积大，不但拆除工作麻烦，而且浪费材料。另外少数给排水工程中在管道试压端采用自锚式接口，但该方式需要特质配件、并且制造成本高、接口易脱落及稳定性差。

钢板桩结构具有承载力强、整体性好、可重复使用、施工简单等优点，本发明针对目前管道试压后背支撑存在的问题，利用钢板桩、腰梁以及传力杆发明一种承载力强、稳定可靠、施工简单、环保节约的支撑装置。

发明内容

本发明是针对目前大口径给排水管道试压后背支撑存在的问题，利用钢板桩制作出一种承载力强、稳定可靠、施工简单、环保节约的管道试压后背支撑装置。

本发明是通过以下方式实现的：一种用于大口径给排水管道的试压后背支撑装置，由钢板桩、腰梁和传力杆三部分组成。所述钢板桩采用单排或双排U型钢板桩，根据工程需要计算钢板桩入土深度。所述腰梁采用H型钢，沿水平方向布置于钢板桩上。所述传力杆为8条空心截面型钢，包括4条直杆和4条斜杆，分别将1条直杆和1条斜杆以一定角度连接组成1组传力构件，其中所述角度范围为30°-45°，所得的4组传力构件按上下左右对称的方式布置在管堵与腰梁之间。该支撑装置中，管堵外推力P经传力杆传递到腰梁，再由腰梁传递到钢板桩，最后传递到土体，外推力P最终由土压力平衡。该支撑是一种施工简单、节约资源和结构形式稳定的大口径给排水管道试压后背支撑装置。

与现有的传统混凝土支墩相比，本发明的有益效果在于：

(1)该支撑装置能适应多种不同的地质情况。

(2)该支撑装置的安装和拆除都很方便，工期较混凝土支墩明显缩短。

(3)该支撑装置整体性好、可靠性高，能将管堵外推力均匀传递给后背土体。

(4)该支撑装置中的钢板桩、腰梁、传力杆均可重复利用，环保节约、降低工程造价，应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明——一种用于大口径给排水管道的试压后背支撑装置的示意图。

图2是图1I-I剖面图。

图3是传力杆剖面图。

图中标号说明：1-钢板桩；2-腰梁；3-直杆；4-斜杆；5-管堵。

具体实施方式

为使本发明的技术方案、目的和优点更加清楚明了，下面结合某实际工程，对本发明作进一步的详细说明，本发明以某实际工程为具体实施例仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

某合流抽水泵站配套输水管道工程，工程管径1600mm，管道工作压力0.6MPa，试验压力0.9MPa，作用在管堵上外推力标准值P＝1808.64kN。对一个施工试压管段(850米)进行水压试验，试压时将管段两端用钢制管堵封住。为了平衡管内高压水对管堵的外推力，需要对管堵设置后背支撑装置。

根据工程数据，利用钢板桩对该大口径排水管道的试压后背支撑装置进行设计如下：

(1)传力杆的设计：传力杆的作用是将管堵外推力传递至腰梁，考虑结构安全性要求，该支撑装置中传力杆均匀、对称地布置在管堵与腰梁之间。该实施例采用8条空心截面圆形钢管(直径159mm、壁厚6mm)作为传力杆，其中包括4条直杆和4条斜杆，直杆和斜杆长度分别为1.5m和1.92m。分别将1条直杆和1条斜杆以38°连接组成1组传力构件。然后将4组传力构件按上下左右对称的方式布置在管堵与腰梁之间。在4组传力构件中，相邻直杆的水平间距和竖向间距均为0.8m。计算得到直杆和斜杆轴力分别为56.07kN、507.82kN，经验算直杆和斜杆都满足强度和稳定性要求。传力杆剖面图如图3。

(2)腰梁的设计：腰梁的作用是将传力杆传递的集中力分布到钢板桩上，该实施例的腰梁布置2条，沿水平方向布置在钢板桩上。腰梁选用HW300×300×10×15型钢，长5.6m，经计算每条腰梁传递的均布力为161.49kN/m，经验算腰梁满足强度及变形要求。