辛卓

（遼寧潤中供水有限責(zé)任公司，遼寧沈陽 110166）

1 概述

在長距離輸配水系統(tǒng)中，水錘在停泵或關(guān)閥過程中會不可避免地產(chǎn)生，由于水錘造成的事故頻繁發(fā)生，威脅著管道的安全運(yùn)行?！癠”型管結(jié)構(gòu)穩(wěn)壓塔能使管道迅速泄壓，是一種安全可靠的防護(hù)措施，廣泛地應(yīng)用于管道水錘防護(hù)中。穩(wěn)壓塔的圍護(hù)結(jié)構(gòu)與鋼管采用柔性方式連接，使鋼管只能連接傳遞水平震動力至土建主體結(jié)構(gòu)，該連接方式能部分縮減和限制鋼管產(chǎn)生的水平力和位移。穩(wěn)壓塔的建筑結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)進(jìn)水、出水鋼管，由于泄水時水流震動使鋼管擺動，對結(jié)構(gòu)影響較大，需要對穩(wěn)壓塔內(nèi)鋼管進(jìn)行固定。

2 設(shè)計方案

穩(wěn)壓塔是輸配水系統(tǒng)中一個重要的安全保障設(shè)施。為消除水力過渡過程中的壓力波動，塔內(nèi)管道采用倒“U”型管結(jié)構(gòu)，當(dāng)管道內(nèi)水壓超過臨界壓力時，塔內(nèi)管道會自動溢流，從而有效地減小輸水管路的壓力，起到保護(hù)管路的作用，防止爆管情況的發(fā)生，同時，不會對主管道系統(tǒng)產(chǎn)生水力波動影響，可保證主管道輸配水系統(tǒng)的穩(wěn)定。

倒“U”型穩(wěn)壓塔中水流為水氣兩相流的復(fù)雜流態(tài)，其結(jié)構(gòu)形式似虹吸管，因此，需要塔頂部設(shè)置進(jìn)氣口，破壞虹吸產(chǎn)生，避免空蝕現(xiàn)象，同時，在頂部溢流處保證一定的負(fù)壓，在主管道系統(tǒng)關(guān)閥時，使泄流量較大。主管道需要具備排氣功能，以排除聚集在“U”型管頂部的氣體。因此，在塔頂部設(shè)置了進(jìn)、排氣閥，氣閥的進(jìn)氣孔和排氣孔孔徑要根據(jù)不同工況計算確定。

穩(wěn)壓塔采用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，地基基礎(chǔ)的設(shè)計等級為乙級，基礎(chǔ)持力層為粉質(zhì)黏土，設(shè)計地基承載力fak為150 kPa，實測承載力為165 kPa，滿足設(shè)計要求。筏板一期混凝土施工時，塔內(nèi)進(jìn)水管底端根據(jù)橢圓封頭、三通、埋地彎管的安裝位置及高程預(yù)留二期混凝土位置，在一期混凝土內(nèi)安裝預(yù)埋鐵，便于安裝管件時焊接支撐構(gòu)件。待橢圓封頭、三通及埋地彎管安裝完成后，進(jìn)行C30二期混凝土澆筑。二期混凝土澆筑前將一期混凝土表面鑿毛，以保證一、二期混凝土結(jié)合。二期混凝土溜槽入倉，采用φ30 軟軸振搗器平倉，嚴(yán)格控制混凝土的垂直下料高度不大于2.0 m。穩(wěn)壓塔圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，共設(shè)10層，每層高6.0 m，總高度為60.4 m。每層樓板預(yù)留孔直徑為4 200.0 mm，塔內(nèi)安裝進(jìn)水和出水鋼管（DN3 000），以及DN300 的排氣閥、蝶閥等設(shè)備。穩(wěn)壓塔內(nèi)部鋼管剖面布置情況見圖1。

圖1 穩(wěn)壓塔內(nèi)部鋼管剖面圖（單位：mm）

3 穩(wěn)壓塔內(nèi)管道安裝

1）進(jìn)、出水側(cè)管道安裝。穩(wěn)壓塔基礎(chǔ)進(jìn)、出水側(cè)彎頭、三通、短節(jié)鋼管、橢圓封頭連接組對，找正位置，焊接成一體進(jìn)行安裝。安裝完工后，將環(huán)焊縫處清理干凈，對管件進(jìn)行打磨、除銹并防腐處理，再安裝單片法蘭鋼管。

2）穩(wěn)壓塔鋼管與帶法蘭鋼管安裝。鋼管與法蘭鋼管組對，鋼管與帶法蘭鋼管環(huán)焊縫在電動滾胎上完成焊接。測量垂直度按鋼管長等分4 份設(shè)置磁力線墜，測量時，鋼平臺地板必須水平，如達(dá)不到水平，用薄鋼板調(diào)整至水平后，再安放法蘭鋼管，管端水平按直徑方向測量。

3）穩(wěn)壓塔頂部彎頭安裝。將彎頭吊入鋼平臺上，用吊車調(diào)整彎頭端面垂直度，檢測方法采用磁力線墜，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，用薄鋼板塊墊平彎頭與鋼平臺縫隙，用電焊臨時點焊。用壁厚為6.0 mm 的φ159 鋼管立柱支撐彎頭上端管口部。在彎頭上端部安裝單片法蘭，調(diào)整法蘭垂直度及彎頭端面管角度，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，臨時點焊牢固。再安裝法蘭墊片和另一片法蘭，調(diào)整兩彎頭下端管口間距，控制在7 000.0 mm±0.5 mm 之內(nèi)，方可臨時點焊彎頭。拆除法蘭螺栓，將兩個法蘭彎頭分開，采取對稱、間斷焊的方式分別施焊，同時必須控制變形。

4）埋地鋼管安裝。為保護(hù)鋼管外防腐，入溝槽前使用對鋼管防腐層無摩擦的加皮套軟吊帶將鋼管吊起，放在適當(dāng)?shù)纳按霞苌?。鋼管安裝前，逐根清理管內(nèi)的泥砂等雜物。下管操作時，嚴(yán)格控制基準(zhǔn)管的安裝，用管溝中心控制樁吊線找正，用水準(zhǔn)儀控制標(biāo)高，將基準(zhǔn)管的高程、中心線都控制在允許的范圍內(nèi)。在穩(wěn)定好基準(zhǔn)管之后，其他管可從基準(zhǔn)管的一端或兩端同時開始安裝，其方法是將鋼管的一端中心與基準(zhǔn)管中心對準(zhǔn)，另一端與溝底中心樁找正，然后用水平儀核對高程，最后用工具將鋼管口對正，調(diào)正至設(shè)計要求為止。

4 管道固定的施工工藝與方法

初始施工時樓板與鋼管之間未固定，由于穩(wěn)壓塔在泄水過程中，管道內(nèi)水流震動力較大，導(dǎo)致泄水時水流震動對結(jié)構(gòu)影響較大，考慮到結(jié)構(gòu)安全性，在樓板與鋼管之間采用的固定方案見圖2。穩(wěn)壓塔共有9 層樓板需要與鋼管固定，采用[12 槽鋼和鋼板將混凝土板與鋼管固定，鋼管與固定的15.0 mm 厚管箍之間采用20.0 mm 厚橡膠墊連接，然后在支架上、下方用10.0 mm 厚鋼板封堵。

圖2 管道固定方案（單位：mm）

1）工藝流程

穩(wěn)壓塔工藝管道固定工藝流程：準(zhǔn)備材料，所需主要材料為鋼板、橡膠墊等；所需材料、機(jī)具、人員進(jìn)場；材料進(jìn)行報檢；編制施工方案并經(jīng)監(jiān)理批復(fù)，施工工具準(zhǔn)備齊全，人員準(zhǔn)備妥當(dāng)；制作并安裝固定支架；鉆孔作業(yè)，錨固鋼板；上、下蓋板制作安裝及驗收；焊接，面層涂油漆；整體驗收，交付使用。

2）施工方法

該工程為室內(nèi)施工，依據(jù)現(xiàn)場情況制定具體施工方案：由于工程需要在每層樓板上、下方作業(yè)，需要在下層搭設(shè)腳手架，腳手架沿鋼管環(huán)向設(shè)置，高6.0 m；分別在樓板上、下進(jìn)行鉆孔作業(yè)，植入膨脹螺栓后，固定錨固鋼板；對支架進(jìn)行焊接，安裝連接鋼管的管箍和橡膠墊，并進(jìn)行下層鋼板焊接安裝，涂油漆作業(yè)；安裝上層鋼板，涂油漆。施工完畢后要進(jìn)行現(xiàn)場驗收。

5 結(jié)語

穩(wěn)壓塔內(nèi)鋼管施工時，需要對塔內(nèi)結(jié)構(gòu)予以充分考量，每一處施工進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，注意控制法蘭與鋼管的安裝，并加以焊接和防腐處理，該方案對今后在施工中遇到此類問題起到很好的借鑒作用。