外管廊设计

外管廊设计（共3篇）

外管廊设计篇1

摘要：随着城市的发展, 综合管廊的应用日益广泛, 而管廊模板支架设计的安全性和经济性是影响管廊质量的关键因素, 现结合南京某市政道路综合管廊施工过程对管廊的模板支架设计进行计算和分析。

关键词：综合管廊,模板支架,设计验算

1 前言

2015年7月28日国务院总理在主持召开国务院常务会议时指出, 针对长期存在的城市地下基础设施落后的突出问题, 要借鉴国际先进经验, 在城市建造用于集中敷设电力、通信、广电、给排水、热力、燃气等市政管线的地下综合管廊, 并作为国家重点支持的民生工程。这是创新城市基础设施建设的重要举措, 可以预见综合管廊以其充分利用地下空间、便于维护检修等优点将得到大力发展和应用。现以南京某市政道路综合管廊为例进行综合管廊的模板支架设计, 模板支架设计的安全性和经济性将会影响到管廊整体的施工质量及施工效率和成本。

2 工程概况

综合管廊设置在道路西侧人行道下, 在基坑围护及土方挖弃形成主体结构施工作业段面后随即展开综合管廊主体结构的施工, 综合管廊主体结构采用矩形现浇结构, 一般的雨污水支管等管线可以横向穿越, 管廊纵坡结合道路纵坡设计, 便于集中排水。

综合管廊标准断面的净断面尺寸为:2.9m×3.5m, 覆土厚度2.5m。结构顶板厚0.30m, 侧墙壁厚0.35m, 底板厚0.35m。最大可容纳1根DN300给水管、24孔信息管以及24孔10k V电力管, 并预留1根DN300中水管及一定的预留空间。综合管廊标准断面结构与布置图见图1。

综合管廊每11~25m分别设置结构变形缝, 以变形缝的长度作为分仓并进行“跳仓”作业施工。

3 模板支架设计

模板支架搭设于已浇筑的主体结构底板上, 根据主体结构混凝土的断面及模板安装需要, 模板支架采用碗扣式支架作为侧墙和顶板模板支架。碗扣式支架立杆间距为900mm×600mm。

在顶板下每根碗扣式支架立杆上设置准36×600×120×5可调顶托。便于顶板底模的标高调整和平整度的调整, 以及模板支架拆除。

每仓的满堂碗扣支架在纵横两方向安装剪刀撑, 横向间隔5m左右设置1道剪刀撑, 纵向设置二道剪刀撑。

侧墙外模与内模采用Φ14对拉螺栓600mm×600mm进行固定并限位, Φ14对拉螺栓上安装60mm×60mm双止水钢片并与Φ14对拉螺栓进行满焊, 以达到防水要求。拆模后截断螺栓, 孔洞处采用聚合物水泥砂浆密封。管廊主体结构模板支架及模板布设如图2所示。

4 模板支架验算

根据满堂支架的方案为保障施工人员安全和主体结构混凝土浇筑质量, 对模板及支撑进行力学验算。

4.1 顶模验算

4.1.1主要参数

Q235B钢抗压抗拉及抗弯设计强度:f=205N/mm2;

弹性模量:E=2.06×105N/mm2;

松木抗弯设计值:f=10N/mm2;

模板弹性模量:E=104N/mm2;

模板抗弯设计值:f=10N/mm2。

4.1.2荷载

0.4m钢筋混凝土:P1=2.5×1000kg/m3×10N/kg×0.4m=0.01N/mm2;

模板, 方木条自重:P2=45kg/m2=4.5×10-4N/mm2;

人行机具动荷载:P3=300kg/m2=3.0×10-3N/mm2。

根据规范, 永久荷载分项系数应取1.2, 可变荷载分项系数应取1.4。

水平荷载:P=1.2 (P1+P2) +1.4P3=0.01647N/mm2。

4.1.3水平底模验算

次梁间距取234mm, 木枋为100mm×100mm, 模板核算跨度为:

允许弯矩:M=W×f=3750×10=37500N×mm

水平板底模线荷载:q=0.01647×100=1.647N/mm

水平板底模简化为三跨简支梁:

最大弯矩满足要求。

跨中扰度:满足要求。

4.1.4顶板底模主梁验算

水平板模板主梁采用100mm×100mm木方。

每根木方允许弯矩:M=W×f=1.667×105×10=1.667×106N×mm

线荷载:q=0.01647×600=9.882N/mm

最大弯矩满足要求。

跨中扰度满足要求。

4.1.5顶板底模次梁验算

A=100×100=104mm2, W=1/6bh2=1.667×105mm3, I=1/12bh3=1/12×100×1003=8.33×106mm4。

允许弯矩:M=W×f=1.667×106N×mm

水平板次梁线荷载:q=0.01647×234=3.85N/mm

最大弯矩满足要求。

跨中扰度:满足要求。

4.2 侧模穿梁螺栓验算

新浇混凝土对模版侧压力标准值:

取两式中最小值。

式中:γc-钢筋混凝土的重力密度25k N/m3;t0-新浇混凝土的初凝时间, 取4h;v-混凝土浇筑速度取1m/h;β1-外加剂影响修正系数, 取1.2;β2-混凝土塌落度影响修正系数, 取1.15;H-新浇混凝土最大高度, 取2.9m。

所以最大侧压力为30.36N/m2。

同时取新浇混凝土振捣荷载4k N/m2, 倾倒荷载为4k N/m2;

所以N= (1.2×30.36+1.4×4+1.4×4) ×0.6×0.6=17.15k N。

穿梁螺栓直径:14mm;有效直径:11.55mm;有效面积A=105mm2;穿梁螺栓的抗拉强度设计值, 取[f]=170N/mm2;

N<[N]满足要求。

4.3 脚手架验算 (垂直)

每根杆允许承载力:F=A×f=427×205=83535N。

每根立杆实际承重:F=0.01647×600×900=8893.8N<83535N

故满足要求。

4.3.1静荷载标准值包括以下内容

静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=11.454k N。

4.3.2活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载

4.3.3立杆的轴向压力设计值计算公式

最大步距为600mm

模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度a=411mm。

计算长度L0按下式计算的结果取大值:

由λ=88.6查表得

, 经验算稳定。

4.4脚手架验算 (水平)

每根杆允许承载力:F=A×f=427×205=87535N;

每根立杆实际承重:F=0.0302×600×600=10872N<87535N满足要求;

最大步距为900mm。

模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度a=411mm。

计算长度L0按下式计算的结果取大值:

由λ=111.13查表得

, 经验算稳定。

5 结束语

模板支架是管廊施工中最重要的受力体系, 在搭设过程中要严格按照规范和施工方案进行, 并对碗扣支架、钢管、扣件、可调托架进行检查验收, 不得使用不合格的材料。在搭设拼装时, 支架立杆必须确保垂直, 水平顶撑Φ48钢管和纵、横向剪刀撑需与碗扣支架搭设同时进行布设, 顶模板底可调式螺杆托架必须严格控制标高, 碗扣式满堂支架架设完毕后, 上部可调式螺杆托架都必须以水准仪在顶板模板支撑立杆上测设标高线进行控制、调整。管廊在混凝土浇注完成拆模后经实际现场测量, 各部位的变形均满足设计要求, 整体结构美观顺滑。因此对模板支架进行理论计算和验证、按照标准选择构件并按规范进行搭设是保证管廊施工安全和施工质量的关键。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ166-2008) [S].北京:北京中囯建筑工业出版社, 2008.

[2]上海市建设工程安全质量监督站.《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ130-2011) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

[3]中国建筑科学研究院.《建筑结构荷载规范》 (GB50009-2012) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2012.

[4]刘红波, 陈志华, 王小盾, 刘群.有剪刀撑扣件式钢管模板支架简化计算方法[J].土木建筑与环境工程, 2011, 04:65~72+79.

[5]陆征然, 陈志华, 王小盾, 刘群, 刘红波.扣件式钢管满堂支撑体系稳定性的有限元分析及试验研究[J].土木工程学报, 2012, 01:49~60.

港区石化管廊的设计篇2

管廊即管道的走廊, 是布置在装置内部, 不同装置或不同厂区之间集中敷设工艺物料管道、公用工程管道、仪表用管道及电、仪桥架等的主要场所, 联系着厂区内不同的装置、部件或不同的厂区[1,2,3]。港区管廊是港区码头、内河码头及相关企业之间敷设架空工艺物料管道、公用工程管道、供热管道和管道计量用数据通讯光缆等的公共通廊, 是港区内特有的公用基础配套设施之一, 其以较低的投资成本、较高的资源利用效率和快速的输送速度, 确保了气体、液体物料在各企业之间、工厂与码头仓储之间便捷、高效流动[4]。港区管廊的设计是决定港区整体布局合理性的一个重要因素, 直接影响到施工、管理、操作、维护和投资等诸多方面[5]。以某港区内石化管廊的设计为例, 介绍了管廊工艺流程、总平面布置、地上综合管线设计及场内外工艺及热力管网设计等。

1 工程概况

工程建设包括:石化管廊 (1#交换站至E公司厂区外) 、成品油管道 (1#交换站至2#交换站) 、2#交换站及辅助设施、内河管廊管道 (2#交换站至内河码头) 、内河作业区改扩建油品泊位、制氮房及相关附属设施。内河支线主要货种为:燃料油、柴油。年运输设计能力达180万吨。

2 管廊工艺流程

管廊工程是连接海港码头、内河码头和后方库区企业的枢纽, 实现油品的码头装卸、内河装卸转运功能。

图1所示为石化管廊工艺流程简图。成品油船停泊到海港石化码头或内河码头后, 通过输油泵将成品油利用引桥的公用管廊输送或内河管廊输送至已建交换站 (1#) 和新建的成品油交换站 (2#) , 后方库区企业分别从已建交换站和新建的成品油交换站将油品接至库区。各家企业库存的成品油既可以通过内河管廊从内河码头装船发往内陆地区, 也可以通过石化管廊及引桥从海港石化码头装船发往各地。

3 总平面布置

3.1 总平面布置原则

港区石化管廊总平面布置的原则为:

(1) 根据厂址条件, 尽量节约用地, 满足生产要求, 符合安全、卫生等国家有关规范及规定。

(2) 尽量依托港区现有可利用的一切条件, 减少投资, 提高效益。

(3) 符合港口总体布局规划的要求, 与总体布局规划相协调。

(4) 内河码头总平面布置注意工程建设的近远期结合、留有发展余地。

(5) 内河码头总平面布置综合考虑自然条件, 合理布置泊位。

(6) 内河码头总平面布置考虑公用工艺管线带的宽度, 考虑货主的特殊要求, 能适应可能发生的货种变化, 为后续工程预留充分发展余地。

(7) 满足防火、防爆、环境保护及安全、卫生等规范、规定的要求。

(8) 管线综合布置应与总平面布置、竖向设计和绿化布置统一进行, 使管线之间、管线与建、构筑物之间在平面及竖向上相互协调。

(9) 管线综合布置应满足生产、安全、检修, 当技术允许的条件下, 宜共架同沟布置。

(10) 管线带的布置应与道路或建筑红线相平行。

(11) 管线综合布置应将干管布置在用户较多的一侧或将管线分类布置在道路两侧。

(12) 管线与管线、建筑物之间的最小水平间距应满足现行规范要求。

(13) 管架与建、构筑物之间水平间距与道路之间的最小垂直间距应满足规范要求。

(14) 考虑管廊下的防火、巡查、应急通行因素, 地面做砼坪, 部分按通行应急车辆路面设计。

3.2 总平面布置

港库区公用管线至内河支线工程平面布置:工程起点为成品油公司处的交换站, 终点为内河码头。其中, 交换站至D公司围墙之间段采用3.2米主断面, 共三层, 层高分别为0.5米、1米、1.3米;D公司围墙内至内河码头段则采用1.5米主断面, 共二层, 层高分别为0.5米、1米。

石化管廊从1#交换站原有管廊处至E公司围墙外的复河工程平面布置:整个石化管廊共分为三段;第一段从1#交换站至新建成品油交换站, 管架跨度为3.5米, 三层管架;第二段从新建成品油交换站至L路, 管架跨度为4.5米, 双层管架;第三段从L路至E公司围墙, 管架跨度为4.5米, 单层管墩。图2所示为石化管廊平面布置示意图。

4 地上综合管线设计

4.1 地上综合管线设计原则

公用工程管道均按最大流量确定管道管径, 根据管道跨距要求, 敷设管架;管廊高度控制 (管架下层梁顶距地面净空) :正常的低管架≥0.5米;跨越一般道路时≥6.0米。当管廊通过大件运输通道时需保证9米的净空高度。满足《工业金属管道设计规范》GB50316-2000 (2008年版) 的要求[6]。

管廊是为工艺管道和供热管道服务, 因此管廊需要满足工艺管道和供热管道的技术需求。考虑到管道的补偿, 该工程管廊每69~80米设置一组自然补偿器, 同时设置2个固定管架对管道进行固定, 来吸收工艺管道和供热管道的位移量。补偿器的力臂保证在4米以上。

4.2 工艺管道对管廊的技术要求

工艺管道对管廊的技术要求为:

(1) 一般管道管壁之间的安全距离需要保证在50 mm以上。

(2) 工艺管道一般为常温, 蒸汽管道对管廊架的作用力通过CAESARⅡ5.10软件来计算, 包括管道对管架的轴向推力和对应的扭矩、管道对管架的侧向力和对应的扭矩、管道对管架的垂直作用力和对应的扭矩。管道的荷载计算按管道最重时 (管道进行压力试验、清管时) 对应的荷载进行计算。保证管架能够安全正常使用。

(3) 在补偿器处的管道抬高、降低点, 高低管架之间设置4.5米的空间来满足3层管道在抬高、降低时弯头所需的空间, 弯头长度计算时按清管时所需的3DN长度进行计算。保证管道能够正常使用。

4.3 供热管道对管廊的技术要求

供热管道对管廊的技术要求为:

(1) 内河支线管廊装置中DN150的蒸汽管道保温厚度为120 mm, 分为2层, 从里往外的结构为:钢管——第一层保温层 (硅酸铝棉针刺毯) 厚度为60 mm——反射层 (耐高温铝箔玻纤布) ;第二层保温层 (高温玻璃棉) 厚度为60 mm——反射层 (普通铝箔玻纤布) , 在管道外层顶部三分之一圆弧部分另加一层高温玻璃棉保温层, 厚度为50 mm——反射层 (铝箔玻纤布) —彩钢板。

(2) 蒸汽管道以及汽油、柴油、燃料油需要保温, 保温材料采用硅酸铝管壳, 管道外保护采用铝皮。

(3) 管道的热补偿均采用自然补偿或方形补偿器进行补偿, 蒸汽管道对管廊架的推力计算和蒸汽管道的应力通过CAESARⅡ5.10软件计算。汽油、柴油、燃料油管道由于振动需要考虑管道的固定。

5 场内外工艺及热力管网设计

5.1 场内外工艺及热力管网设计原则及敷设方式

管线综合设计应结合工厂总平面布置和竖向设计统一考虑, 根据管线的性质、用途, 相互关系与影响, 全面考虑生产、施工、检修安全等要求, 使管线之间及管线与建筑物、构筑物之间在平面和竖向上相互协调, 紧凑合理, 并使主要管线的总长度最短, 占地最少, 且适当注意厂容。在满足装置工艺生产要求情况下做到安全可靠、经济合理, 并满足施工、操作、维修等方面的要求。热力管道设计应满足热胀冷缩所需的柔性要求。

供水、排水、循环水采用直埋方式敷设;物料管道、蒸汽、压缩空气、凝结水管采用架空敷设。

5.2 场内外工艺及热力管网管道材质、防腐及保温措施

物料管道采用碳钢无缝钢管;蒸汽、氮气、压缩空气、凝结水采用20#无缝钢管;排水管道采用硬聚氯乙烯管;供水管道采用PE管。

碳钢类管道均刷防锈漆, 不保温管道还应再刷油性调和漆, 以防大气腐蚀。保温材料选用岩棉管壳或超细玻璃棉管壳;具体保温及保冷厚度按有关设计标准执行。

6 结语

管廊是港区最重要的基础设施之一, 其工艺设计应符合港区的总体发展规划, 同时应满足防火、防爆、环境保护及安全、卫生等规范、规定的要求。另外, 管线综合布置应与总平面布置、竖向设计和绿化布置统一进行, 使管线之间、管线与建、构筑物之间在平面及竖向上相互协调。合理的设计能够有效的节省能源、减少耗材、降低管廊的建设成本, 提高管廊的利用率及使用效率, 同时保证管廊长期安全稳定运行。

摘要：港区管廊是港区内特有的公用基础配套设施之一, 是连接海港码头、内河码头和后方库区企业重要的枢纽, 对港口的生产和发展、降低石化企业成本和增强竞争力及保证港口生产安全具有重要的作用。本文以某港区内石化管廊的设计为例, 介绍了管廊工艺流程、总平面布置、地上综合管线设计及场内外工艺及热力管网设计。

关键词：港区,石化管廊,工艺设计,管线设计

参考文献

[1]黄晓宇, 贺江峰, 司磊等.石油化工装置厂区外管廊的设计[J].轻工科技, 2013 (01) :23-24.

[2]汪磊.大型石化装置多层管廊的配管设计要点分析[J].科技创新与应用, 2012 (12) :39.

[3]朱明尧, 王红艳.浅谈管廊及管廊中管道的布置[J].建设科技, 2012 (02) :40-43.

[4]余晓燕.浅析化工园区的公共化工管廊规划设计[J].化学工程与装备, 2013 (07) :67-69.

[5]陆伟.石化装置内管廊的布置与设计实例浅析[J].甘肃科技, 2012 (10) :46-48.

地下综合管廊防水设计分析篇3

随着我国城市化进程的加快, 城市人口剧增下生活用水量激增, 为了满足日益增长的管道扩容需求, 城市道路路面不断被开挖修复。这不仅给城市交通通行带来了极大的不便, 同时重复性的工程建设不但对当地环境造成污染, 还带来了巨大的经济浪费。地下综合管廊能够将管道敷设在地下隧道空间内, 从而实现在管廊内对管道的使用状态进行监控, 当管道发生破损或者需要扩容时可以直接从管廊内部实现而不需要对上部路面进行开挖。因此, 地下综合管廊能够有效解决城市管道破损或者需要增容而带来的路面反复开挖问题[1]。

地下综合管廊的设计使用年限一般为100年, 由于主体结构基本上为钢材与混凝土材料, 水体的腐蚀对于管廊的耐久性以及使用年限会产生重大影响[2,3]。本文从地下综合管廊的防水等级以及目前常用的防水材料等入手, 详细分析了地下综合管廊的防水措施, 为管廊防水施工提供参考。

1 地下综合管廊防水特点

地下综合管廊内部敷设了热力、通信、高压、供水等管线, 相比于其他的地下工程项目, 其内部功能项目复杂, 防水具有自己的一些特点。

1.1 结构形式造成的防水特点

地下综合管廊主要为单舱、双舱, 还有多舱的形式, 由于其内部敷设管线种类繁多, 不同管线对于防水的要求又各不相同。目前建造方式主要有两种:明挖和暗挖。而明挖施工采用现浇或预制拼装方式进行施工。不同的建造方法所需要的防水措施也有差异。例如, 如果采用现浇方式, 由于结构变为整体, 防水主要为抗渗混凝土以及外墙的防水材料, 需要特别处理的是纵向的变形缝部位。如果采用预制拼装的方法, 在拼装的连接处需要做特别的防水处理, 由于纵向节段多, 因而其防水难度大。

另外, 相比于其他地下工程, 地下综合管廊为民用设施, 需要连通服务社区, 接头处理数量要大得多。同时配套的投料口和通风口等都需要进行相应的防水处理。

1.2 地下综合管廊防水等级及设计原则

地下综合管廊是一条“集成的”市政管道, 结构设计使用年限为100年, 根据城市综合管廊工程技术规范要求, 综合管廊防水等级为二级以上。在含高压电缆和弱电线缆的防水以及人口密集地区等条件下的防水等级应为一级[4]。

地下综合管廊防水意义重大, 在实际工程设计中应该遵循以下一些原则:1) 材料选用原则。在主体结构材料选择时应该根据结构所处的环境选择耐久性好的材料进行施工, 否则防水工程再好, 主体结构寿命跟不上防水无从谈起。每种防水材料的适用范围有限制, 防水材料应该结合管廊工程所在的场地的腐蚀环境特点、施工条件和建造方法等因素的基础上选用合适的防水材料;2) 不同部位防水方法各异的原则。地下综合管廊全长设置数量众多的分支口、变形缝、施工缝、通风口等, 不同部位应该选用不同的防水措施, 例如主体结构宜选用两道柔性防水材料设置在结构迎水面, 而对于局部施工缝、接口等位置除了设置外层防水外, 还应该埋设止水带等多种防水措施。

2 地下综合管廊的防水材料及适用性

地下综合管廊的防水材料应选用耐久性好施工成熟可靠的防水材料, 目前主要采用的主要有以下几种。

2.1 合成高分子类防水材料

合成高分子类防水材料主要有HDPE自粘胶膜防水卷材和TPO自粘防水卷材。HDPE自粘胶膜防水卷材能够与液态混凝土发生反应, 从而可以与后浇混凝土紧密贴合, 与结构层能够永久粘结为一体, 从而有效避免普通防水材料遇到后浇混凝土工程时, 混凝土凝固而与防水主材发生脱离造成外部水体的进入。该种防水卷材自粘层和抗环境变化层具有自愈功能, 且自身具有抗碱性、防霉耐腐蚀的特点, 是专为地下工程开发的。

TPO自粘防水卷材是欧美盛行的一种防水材料。该种防水材料耐候能力强并且具有高强的可焊接性, 在常温情况下又能表现出橡胶的高弹性, 外加其抵抗酸、碱及霉菌腐蚀等优越品质, 特别适合于易变形的预制管廊的防水工程。

2.2 高聚物改性沥青防水卷材

目前常用的高聚物改性沥青防水卷材主要有SBS防水卷材和聚酯胎自粘聚合物改性沥青防水卷材。SBS防水卷材通过改性后种类比较多, 适用于管廊的外铺, 铺设时根据管廊所处的地域环境选择抗碱或者抗刺的种类。由于各种类的SBS防水卷材借固化与基层粘结, 在有接缝的区域容易开裂, 而热熔的施工工艺相对较为复杂。

2.3 防水涂料

在工程应用中往往采用几种防水材料联合应用的方法。上述卷材常常与防水涂料一起应用达到有效防水的目的。目前工程上常用的有AST合成高分子防水涂料、JS防水涂料、聚脲防水涂料等。随着现代工业化学技术的进步, 此类防水涂料基本都具备无毒、无味、安全环保的特点。

3 地下综合管廊的防水措施

3.1 暗挖法防水措施

地下综合管廊采用暗挖法进行施工时, 其标准段的防水措施与地铁隧道防水基本相同。在初衬结构上采用挂铺的形式施工塑料防水板 (如图1所示) , 在二衬主体结构和初衬构成防水薄膜。防水层做成预铺反粘形式, 以便于后期与二衬形成紧密贴合。

3.2 明挖法防水措施

明挖法防水施作时可以采用外防外贴和外防内贴的形式。外层防水通常在主体外侧液体型水泥基渗透结晶防水涂料涂刷2遍~3遍, 外层铺设SBS沥青防水卷材或者自粘性防水卷材。底板可以采用空铺法, 而侧墙和顶板采用满粘法。

3.3 局部防水措施

对于管廊结构施工缝处, 通常采取“防、堵”综合措施, 需要多道防水措施。常选用钢板止水带或者遇水膨胀止水带另外再辅以水泥基渗透结晶型防水涂料, 也可以选用镀锌钢板止水带和双组分聚硫密封膏组合来达到防水功效。

对于变形缝则采用中埋式止水带和外贴止水带以及防水密封材料来不断加强缝隙处的防水性能。

4 结语

防水工程对于地下综合管廊的使用寿命以及使用安全意义重大, 不同建造方法和不同的场地环境会对防水要求有所差异。因此需要我们在设计过程中综合考虑以上各种因素结合当地实际情况进行防水设计, 从而保障地下综合管廊的防水施工质量。