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阀门井设计与施工实践

您是第 位读者    发布日期:2017.03.14

   摘要:本文简单扼要的介绍了自来水厂阀门井的设计过程与其施工要点。

  关键词:江北水厂 阀门井 设计 施工

  

江北自来水厂阀门井设计与施工实践

  给水阀门井作为给水管道的附属构筑物,其设计除了应满足土建结构的要求外还应满足给水工艺上的要求。惠州市自来水总公司于1999年建成投产使用的江北水厂,在其二泵房与清水池之间的DN2200、DN1800连通管上建有四座大型的阀门井,井的尺寸为L×B×H=5.5(m)×4.24(m)×7.3(m)。由于给排水标准图集上没有这种特大(井深7.3m)型阀门井实例,因此需要我们公司自行设计。本人在公司的其他工程技术人员协助下,较好地完成了这四座大型阀门井的设计与施工,从江北水厂自来水厂阀门运行投产至今6年,阀门井井室未发生任何裂缝与井底渗水,完全达到了设计要求。现将阀门井的设计与施工作简单扼要的介绍。

  一、 阀门井的结构设计

  根据《给水排水结构设计手册》水池附属构筑物设计公式进行以下计算(均为经验公式)。

  1、 设计条件

  1.1 土壤条件:由工程地质钻探提供:土壤的容重γ=1.8t/m3,土壤的内摩擦角=30˚;

  1.2 设计荷载:按照15级重车载荷计算,相当于13 t/m2(覆土载重填土车荷);

  1.3 采用材料:采用MU10砖,M7.5水泥砂浆砌筑。

  2、 受力分析

  因钢筋混凝土的阀门井工程造价贵,公司经过技术方案的对比论证后,决定采用砖砌结构。阀门井的受力特点为空间受力结构,井室平面为矩形,当井墙高度大于平面较大边的一倍时,可按平面矩形框架计算内力。经过多次计算复核以及结合现场实际情况,初步确定阀门井的深度为7.3 m,墙厚a1=740㎜, a2=620㎜,其受力简化计算图见下图。

  

受力简化计算图

  3、弯矩计算

  最大弯矩计算系数K

  

  其中I1 、I2为惯性矩,本工程中近似取I1=a31 、I2=a32

  

  荷载

  计算弯矩MA

  

  阀门井长边弯矩

  MB=1/8×q×L22+MA=1/8×4.38×4.262-4.3=5.64t·m

  阀门井短边弯矩

  MC=1/8×q×L21+ MA=1/8×4.38×2.762-4.3=-0.13t·m

  对比最大弯矩MB与 MC两者取较大者MB为计算弯矩。

  4、抗弯截面(墙体厚度)复核计算

  砖砌体抗弯截面计算公式如下:

  

  式中:K1——安全系数,取K1=2.5;

  Mn——最大弯矩(已计算出MB=5.64 t·m)

  b——墙体厚度,取b=740mm;㎜㎜

  Rw——水泥砂浆抗弯强度,M7.5号水泥砂浆Rw=2.6 t/m2

  

  h——井深,取h=7.3m。

  将数值代入上式中

  2.5×5.64≤(0.74×7.32×2.6)÷6

  14.1≤17.1

  故墙体厚度满足要求。

  5、砌体裂缝宽度验算

  经计算裂缝宽度为0.0138cm<0.02cm(规范要求),故满足要求。㎝㎝

  二、 阀门井的施工

  1、阀门井的平面示意图见下图。

  2、阀门井的施工。

  2.1施工难点。

  (1)、对清水池基础的影响。

  由于阀门井井深为7.3m且位于清水池与吸水井之间,清水池的池底标高为12.5m,阀门井的井底标高为9.7m,两者标高相差2.8m。因此当开挖井深时,在开挖的过程中会对清水池大约3米高的基础砂石垫层产生影响,影响了砂石垫层的紧密性,严重的话会引起砂石垫层的坍塌。为了防止因为砂石垫层坍塌而带来清水池基础的不均匀沉降,在工程施工中采取了沿清水池基础侧用砂袋堆砌的办法,堆砌的高度达到约4米,有效防止了阀门井施工对清水池基础带来的不良影响。

  (2)、土方开挖的问题。

  土方开挖时由于受到阀门井平面位置局限性的约束,开挖的放坡坡度不能过大,这样就给工程施工时带来了一定的困难。井深7.3米,而开挖坡度又不能尽可能的大,施工技术上只能采取放坡到井深的一半约4米时,再垂直往下挖。挖土机械(15吨车荷)对边坡塌坍会产生影响,因此在井侧堆放砂袋加固边坡强度,砂袋堆砌高度为3米,宽度为2米。

  2.2 施工质量要求。

  (1)、井室的尺寸,应符合设计要求,允许偏差为±20㎜;如井身不能一次砌起,在二次接高时,应将原砖面上的泥土杂物清理于净,然后用水清洗砖面并浸透。

  (2)、由于阀门井的位置处于非路面,因此井口的砌筑须略高于路面,但不得超过50㎜,且做坡度为0.02的护坡。

  (3)、井壁内外均需用1:2防水水泥砂浆抹面,厚2cm,抹面高度应高于地下水最高水位0.25m。

  (4)、井壁内的爬楼采用φ16钢筋制作,并做防腐处理,水泥砂浆末达到设计强度75%以前,不得脚踏钢筋爬楼。

  (5)、管道穿过井壁或井底时,须预留5至10cm的环缝,应用油麻填塞并捣实,或用灰土填实,再用浆面,环缝在管道上部应当预留稍大一些。

  三、应用体会

  1、水厂的附属构筑物是为给排水服务的,因此在满足给排水工艺条件下,其土建设计应力求坚固适用、经济合理,实现优化设计。

  2、进行挖方施工时应注意工程附近的构筑物、管线、道路等基础的下沉和变形,必要时采取有效的防护措施。

  3、进行井室施工时,注意及时排除井底的地下积水,且井底板均应设置集水坑,以防井底基础渗水。

  自来水厂阀门 www.painifa.net


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