管基一体异型钢筋混凝土管的发展优势.pdf

2 0 1 4年第 4期 4月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA CONC RE T E AND CE MEN T P RODUC T S 2 01 4 No 4 Ap ril 管基一体异型钢筋混凝土管的发展优势 倪靖珂 ， 满高鹏 ， 倪 志权 ，王 婧 ( 1 浙江巨龙管业股份有 限公 司， 金华 3 2 1 0 2 5 ； 2 中材水泥有限责任公司， 北京 1 0 0 0 4 4 ) 摘要 ： 通过对 管基 一体异型钢筋 混凝 土排 水管与普通 圆形钢筋 混凝 土排 水管的管型设计 、 技术性能、 施工工况 和 经济性 比较 ， 阐述 了管基一体异 型钢 筋混凝 土排 水管结构设 计的合理性及使 用的安全 可靠性 ， 指 出了管基 一体异 形钢筋混凝 土管在 工程 中推 广应用具有 良好 的优 势和发展 前景 。 关键字 ： 管基一体 ： 异形排水管 ： 优 势 Ab s t r a c t ： By c o mp a r i n g t h e t y p e d e s i g n ， t e c h n i c a l p e r f o r ma n c e ，c o n s t r u c t i o n c o n d i t i o n a n d e c o n o mi c a l c o s t o f h e t e r o t y p e r e i n f o r c e d c o n c r e t e s e w e r a g e p i p e s wi t h p i p e a n d p i p e b e d d i n g i n t e g r a t i o n a n d n o rm a l c i r c u l a r r e i n f o r c e d c o n c r e t e s e w e r a g e p i p e s ， i t i n d i c a t e s t h a t t h e s t r u c t u r e d e s i g n o f h e t e r o t y p e r e i n f o r c e d c o n c r e t e s e we r a g e p i p e s wi t h p i p e a n d p i p e b e d d i n g i n t e g r a t i o n i s r e l i a b l e a n d s a f e ，a n d t h e c o n c r e t e s e w e r a g e p i p e s h a v e a g o o d a d v a n t a g e a n d d e v e l o p me n t p r o s p e c t i n e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n Ke y wo r d s ：P i p e a n d p i p e b e d d i n g i n t e g r a t i o n ； He t e r o t y p e r e i n f o r c e d c o n c r e t e s e we r a g e p i p e ； Ad v a n t a g e 中图分类号 ： T U 5 2 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 4 ) 0 4 3 1 0 4 0前 言 钢筋混凝土排水管在给排水工程 中的应用 ， 其 安全可靠性主要由三方面要素组成 ：管材结构 ： 管壁厚 、 混凝 土强度 、 配筋面积 、 自重等管体 内部结 构 ； 工况条件 ： 覆土荷 载 、 车辆 、 地面堆积等各种 外部静荷载和动荷载组合 ； 设计或施工因素： 即 管子埋设两侧的管基支承角对管子受力影响。也就 是说在管材结构和工况条件一定时 。 设计人员往往 通过在管子两侧增加混凝土弧形基础 ， 以此来提高 管材 的承载力 ， 提高管道 的安全性和可靠性 。但增 加混凝土弧形基础 。 需要增加两侧大量的模板和混 凝土费用 ， 增加工程的投入 ， 且延长施工工期 。而管 基一体异型钢筋混凝土排水管的开发与应用 ， 可以 巧妙地解决这一 问题 ， 且可节约成本 ， 提高钢筋混 凝土排水管 的承载能力。 管基一体异形钢筋混凝土排水管 的制作需要 特制 的异形模具 ， 制作工艺一般采用立式振动或芯 模振动来完成 ，原材料和生产工艺均无特殊 的要 求 ， 工艺简单 ， 技术改造投入成本低 。 1 管基 一体 异型钢 筋 混凝 土管 管型 设计 管基一体 异型钢筋混凝 土排水管是一种 内孔 为 圆型 ，管底或管底与管顶为平型管座结构 的管 型 ， 也 叫带管座钢筋混凝土排水管。它是一种通过 模具和工艺改进 在管子制作时将混凝土管和管基 同时浇注 ， 使 管座和管子连成 一体 ， 故称为管基一 体异形混凝土管。它 由管 厂预先制作完成 ， 实现工 厂化生产 ， 形成产业化 ， 代替传统的工程施工时现场 立模浇注混凝土弧形管基 。 管基一体异形混凝土管从结构上可分为单底座 和双底座 ， 从取代管座的使用要求 可分类为轻型 、 中型 、 重型和超重型四种 。管基夹角通常采用 ： 9 0 。 、 1 2 0 。 、 1 3 5 。 、 1 5 0 。 、 1 8 0 。 ， 示意图如图 1所示 。常用 的 是中型管基一体异形混凝土管， 管基夹角为 1 2 0 。 。 管基一体混凝土管 的接 口设计为 圆周形接 口 ( 见图 1 ) ； 与普通圆形混凝土管相同形式 ， 分为平接 口 、 企 口式 接 口 、 承插 式 接 口 ； 可 以是 刚性 接 1： 3 或柔 性接 口， 如图 2所示。 2管基一体异型混凝土管与圆形混凝土管技术经 济对 比 2 1 管基一体异形混凝土管结构上的优势 一 般工程施工假如不做混凝土管基的圆形混凝 土管 ， 管材与地面接触受力面积小 ， 各种荷载组合后 的受力主要集中在管顶和管底 ， 特别 是在管底各种 荷载传递集 中于一个点受力 ， 整条管线为纵 向一条 线状受力 ， 受力状况极差 。而管基一体异型钢筋混 凝土管 ， 下部或上 、 下部为一个受力平面 ， 与地面接 触受力面积大 ， 减小了管底截面受力弯矩 ， 可以极大 地提高管材的承载力 ， 同时可大幅度减少钢筋配筋。 ( 1 ) 管基一体异形混凝土管其结构有很大优势 ， 管道下 的混凝土基础可 以给管道创造 良好的工作 一 31 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年第 4期 混凝 土与水 泥制 品 总第 2 1 6期 ( 2) ( 4) ( 5 ) ( 6 ) 罔 l 常用管基一体( 带管座 ) 异形混凝 土管 注 ： I、 、 、 一 底座 ； V、 一 双底座 ； r _ _ 混凝土管 内半 径 ； d 一混 凝 蓬 厚 ： B 一 管座宽度 2 管 麟一体异 形混凝土管 圆周肜接 u示意 皋 1 条件 ， 减小管壁中的弯曲力矩。 ( 2 ) 带底座 圆管具有代替管道基 础的作用 ， 分担管下荷载 ： 管顶带有 的 管 座 ， 增 加 了 管顶 壁 厚 增 强 了 刚 度 ， 提 高 了管子 的承 载能 力 ( 3 ) 带底 座 混 凝 土 圆管便 于 采用 椭 圆配筋 ， 也能 减少 钢筋 用量 因此 ， 在深覆土外压荷载大的管 道中适合采用带底座管基一 体异形 混凝土管 双底座管基一体异形混凝 土管更适合在超高外压管道中应用 ， 此 种 管 型在 日本称 为重 压 管 图 3为 双底座管基一体异形混凝土管外 压 强 度 的试 验 资 料 ， 外压 承 压能 力有很 大提 高 。 不 同 型 号管 基 体 异 形 混 凝 土 管不 同管使 川 一 r 况 1 丁 参 考表 l 取 、 9 0 0 0 8 5 0 0 k g n 8 o o o 重 压 管7 5 6 0 k 0 出一 一 7 0 0 0 6 0 0 0 隶 5 0 0 0 ： 4 0 0 0 ： = 3 o o 0 2 O oo l 0 00 3 00 5 ( ) 0 7 0 0 9 0 0 I l 【 x ) 1 3 5 0 1 65 0 管径 ram 到 3双 底 座 圆 管 的 外 承载 力 图 表 1 不同型号管基一体异形混凝土管使用下况 主： Z 一埋土深度 ： d 管壁厚度。 以内径 01 4 0 0 m m单底座管基一体异形混凝 土 管 与圆形混凝土管 为例 ， 在相同工况条 件下 根据 C E C S 1 4 3 ： 2 0 0 2 给 排 水一 呈埋地 预制 混 凝 土 圆型管 道结构设计规程 ， 对管顶( 底 ) 截面最大受力弯矩 和配筋 截 l面积进 行计 算 比较 结 果 见表 2 。 由表 2可知 采用管基一体异型混凝土管与普 通混凝土圆管比较 ， 随着底座基角的增大 ， 管顶( 底) 截面最大弯矩随之减小 其钢筋配筋量也相应大 幅 度减少。 如采用 1 8 O 。 管座仅为普通混凝土 圆管钢筋 J j 量的 1 3 一 3 2 2 2 管基一体异形混凝土管施工叶 1 的优点 如上所述管基一体异形混凝= E 管管体上所带 管座提高了管子的承载 力， 分散 了管子对地基的作 用力 ， L犬 l 而管道设计 中， 除软弱地基外 。 均 可取 消普 通 圆形 混凝 土管 所需 现场 浇筑 的混凝 土管 基 ，而 以 砂 石 管基代 之 ， 见 图 4 。 从图 4中分析 ， 管基一体异形混凝土管施T时， 具 有 以下优点 ： ( 1 ) 圆形混凝土管需现场浇筑混凝土管基 ， 管基 一 体异形混凝土管上的管基可以取代现场浇筑的混 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 倪靖珂 ， 满高鹏 ， 倪志权 ， 等 管基一体异型钢筋混凝土管 的发展优势 注： 表 2中计算配筋 以开槽施工 ， 覆土 4 m， 地面堆积荷载为 1 0 k N m 为工况条件 进行计算 ， 混 凝土强度等级 C 3 0 ， 钢筋设计 标准强度 3 6 0 N m m ， 土容重 = 1 8 k N m 。 ( a )普通 圆形混凝 土管管基 图 ( b )管基一体异形混凝土管管基 图 图 4 管 基一体异形混凝土 管与圆形混凝 土管施工 时管基对 比图 凝土管基 ， 施工中减少湿作业 ， 不需支模 ， 不需养护 增强混凝土 ， 混凝沟槽挖好后铺上砂石垫层 ， 可直 接 吊装管子 ， 极大缩短施工工期。 ( 2 ) 普通圆管现场浇混凝土管基 ， 管两侧需 留有 支模操作宽度 ， 增加沟槽开挖宽度 ， 按管径大小 ， 一 般一侧 留工作面宽度 4 0 0 - , 8 0 0 m m。 而管基一体异形 管无需预留支模位置 ， 沟槽开挖深度可减小到 2 0 0 5 00 ram。 上述两项 因素可极大减少沟槽开挖土方量 。 ( 3 ) 在现场制作 中， 地下水对施工现浇混凝土有 较大影响 ， 需 将地下水降至底板标 高以下 ， 才能浇 筑混凝土基础 ， 增加施工成本 ， 也不利 于生态环境 的保护。管基一体异形混凝土管在存有地下水 的沟 槽中仍可施工。 ( 4 ) 制作工艺 比较 ， 管基一体异形混凝土管无需 在现场浇捣管基 ， 避免 了振动工序施工机械作业 噪 音 施工现场文明、 具有良好 的节能环保效益。 2 3 管基一体异形混凝土管经济性比较 ( 1 ) 制作工艺简单 管基一体异形混凝土管 管体上的管基混凝土 用量虽然有所增加 ， 模型稍显复杂 ， 原用制造圆管的 离心工艺及悬辊工艺不能应用 ，但当前我国正在推 广应用芯模振动工艺生产混凝土管 ， 模型数量少 ， 工 效高 ，工厂 中生产管基一体异形混凝土管并不增加 成本。相反 由于其结构合理性 ，管子成本能大为降 低 。 ( 2 ) 工 程t 昆 凝 土 用量减 少 参照国家建筑标准设计图集 0 4 S 5 1 6 ( ( 凝土排 水管道基础及接 口 l 2 l ， 普通 圆管采用现浇弧形基础 混凝土用量 ， 与管基一体 ( 带管座 ) 异形? 昆 凝 土管相 同角度 比较 ， 以 01 4 0 0 m m混凝土管为例 ， 每 m长度 的混凝土计算用量计算如表 3 ，表 中混凝土量未含 沟槽 垫层 。 表 3 表 明，管基一体异形混凝土管与普通圆管 支模现浇比较 ， 可节省大量 的模板费用和两侧弧基 混 凝 土用量 。 表 3 管基一体异 形混凝 土管与普通 圆形混凝 土管混凝 土用量对 比 一 3 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 l 4 第 4 l 9 】 混凝 土与水 泥 制 品 总 第 2 1 6期 ( 3 ) 节省 了施 工 支模 费 用 采州 普通 圆形 钢 筋混凝 土 管施 ， 如覆土 深 ， 上 部倚载大 ， 为提高管道 的承载能力 ， 要在管子 两侧 支 模 浇 注 混 凝 土 弧 型 基 础 需 要 大 量 的模 饭 和人 一 r 增 J 【 1 T 二 程 施 费 。而异 形 排 水管 预 先 在 管 子 上带有混凝土管座 ， 南丁厂事先浇注完成 ， 程施 尢需 阿 支模 浇 注 管座 ，管子 安 装 完 即 n 丁 填 埋 ， 可 节约 大量 的模 板 成本 。 ( 4 ) 施 _ T期 缩短 降低 _丁程 费用 按丁程分析 ， 采用管基一体异形混凝土管无需 存 现 场 支 模 和 浇 筑 管 座 ， 可 缩 短 T 期 ， 降低 各 项 一 r 程施 r和 管理 费 川 T程 成本 与 圆 形混 凝 土 管 相 比 I 叮减 少 l 0 2 0 3 结语 ( 1 ) 管基一体异) 混凝土管结构合理 ， 可节省钢 筋J H 量 ， 有效提 岛管体承载能力。 ( 2 ) 管 一体异形混凝土管管底或管顶 为平面 结 构 ， 地 壤 接 触 面增 大 ， 减 小 了作 刚 于地 基 的 作 H j 力 ， 而 可 降 低 对 地 基 处 理 要 求 ， 适 应 于铺 设 在 软弱 地基 ( 3 ) 管 道 的混凝 土 弧基被 管座 所取 代 ， 不需在 现 场 支立 模板 和 浇筑 混 凝 土 弧形 基 础 ， 减 少 了 沟槽 开 挖土方量 ， 缩短了施 工 期 ， 降低 了工程费川。 ( 4 ) 管基一体异彤混凝 土管 与普通 形混凝土 管相 比， 具有诸多 的优点 ， 在排水管道工程巾推广 应崩具有较佳的优势和良好的发展前景。 参 考文献 ： 【 l 】中国工程建 设标准 化协 会 C E C S 1 4 3 ： 2 0 0 2给排 水T程埋 地 预制混凝 土圆型管道结 构没 汁规程 北 j r 十划 版 礼 2 0 0 2 1 2 】中 建 筑 标 准 设 汁研 究 院 r 司家 建 筑 标 准 设 讣 冈册 0 4 S 5 1 6混凝土排 水管道 基础 及接 口I S 1 北 ： 中 汁刈 “ 版 L 2 0 0 6 收 稿 日期 ： 2 0 1 4 0 2 2 3 作者简介 ： 倪靖 ( 】 9 8 2 一 ) ， ， I 帅 通 讯 地 址 ： 浙 江 金华 I f 婴 城新 II r i r1l ， 刊x 联 系 电话 ： 1 3 7 3 5 7 6 1 9 9 2 E -ma i l ：1 3 7 3 5 7 61 9 9 21 6 3c o m 提供排水 管生产 许可证全套试验设备 J S检 查井盖 试验 机 GB T23 85 8 200 9 1数 f l 义 求仪 2l简 k 1 0 0 0 k N 变 2 0 mm 3 J =- J _J l I 被速度 、川I 线仃储打印等 HG- 2刚度试验机 试验机适用外径 ：q ) 3 0 0 - I ) 2 0 0 0 r n m S S Z渗 水砖 试验 机 川 J 叫： 渗 水 0 渗水 的洲 GC排水管 外压 J =l= 验成套设 备 GB T 1 6 75 2 2 00 6 1 f D 3 0 01 5 0 0 m3 0 0 0 mm，L 2 O O O 4 O O O mm 2n f I ， J 峰 l 、n 1 k 速J 耍、 l I l l 线、lf 1 十 J J D H 电仆倚载位移测试仪 ( 整套检测设备) ： I 1 0 2 00 kN ，化 移 1 2 m S H I I 简载 测试仪 ( 峰值保持) 1辽川 川 I 水1 ： 、 ： 卡 J i 等 种 逃物体的 !J! lJ I I 分 =J i 2 2 0 、 1 0 0 、 2 0 0 、 5 0 02 0 0 0 k N GC僻机成公测 试设 备 ( 整套检 测设 箭) 混凝 搅拌站试验愉测没备 提供 市政项 检测设 备 捉 H ，t I f !争 1=lI 建材试验 设备 YD烟道试验机 1i 验f J l 山 ： 人， 式 戈 l J 为 3 0 0 k N 2_数 仪 精度 I f l _， J 峰f c 、J J l 】 莨 【 l 】 线 、巡 、 、数 ， J G S I I 排水 内水 试验饥( G B T i 6 7 5 2 2 0 0 6 ) 验 饥采用 动澉 控制，对水泥混凝 上 ： 管进 行 1人 J 水 j j = 验 。 试验 f ：D3 0 0 D3 0 0 0 mm 提供 GS - I手动内水 压设 备 J 商 ：丸锡市伟源饥械 一 I ：Eh r , ：0 5 1 0 8 5 0 6 1 2 1 9 传真 ：0 5 1 0 8 5 2 6 0 5 1 2 址 ：www wx wy j x c , c o m j j ： ：江苏省尢锡市尔降 邮编 ：2 1 4 1 2 1 邮箱 ：wa n g w e i x i n g 0 1 1 6 3 c o m 联系人：王解元移动电活：1 3 6 0 6 1 8 9 5 1 2 3 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m