地下管道管道計算

荷載

作用在地下管道上的荷載，主要有管道自重、管內介質壓力、豎向和水平土壓力、地下水壓力、地面活載（交通荷載）產(chǎn)生的豎向和水平壓力以及地震作用等,其中除管自重和管內介質壓力外,都直接或間接地與管道周圍土體發(fā)生關系。土體不僅對管道施加荷載，而且對管道的變形起約束作用。圓形或橢圓形管道受到豎向土壓后，豎向直徑減小，水平向直徑增大，但由于管道被土體包圍，因此產(chǎn)生水平土壓力。鋼筋混凝土、鑄鐵、石棉水泥管等剛性管的剛度大，豎向和水平向變形都很小,由此引起的土的彈性抗力很小。因此,作用在管道上的水平土壓力通常按主動土壓力計算。對鋼管、波紋鋼管、玻璃管等柔性管，在豎向土壓力作用下，其變形可達管直徑的2～5%，相應的水平向變形受到土的彈性抗力的約束，從而使管道對豎向土壓力的承載能力相應提高。

集中系數(shù)

管道上的豎向荷載應等于管道上部土體重量乘以大于1的系數(shù),這個系數(shù)稱集中系數(shù)。在中國一般采用1.05～1.4。而當槽寬很窄或不開槽埋管時,由于管道上部土體受到兩側土體的向上摩擦力，因此管道上的豎向荷載應等于管道上部土體重量乘以小于 1的集中系數(shù)。柔性管管體的豎向變位較大，上部土體之間摩擦力影響不大，豎向土壓力取管道上部土體重量。

土體密實度的影響

土體的相對沉降和彈性抗力取決于土的性質和密實度。因此，對開槽埋設的管道，應要求管道兩側回填土的密實度達到90%以上，對柔性管應達到95%以上。管頂上部的回填土亦應根據(jù)不同部位提出相應的密實度要求，使作用在管道上的土壓力值減小到最低限度。

地面車輛的作用

當管頂覆土較薄時，應考慮地面車輛通過土體傳到管道上的壓力。由于車輛以集中力的形式作用在地面上，因此，可采用布森涅斯克彈性半無限體理論來計算。在實用上可簡化為分布角方法，即假定地面集中荷載按與豎直線成30°～45°的分布角往下均勻傳播。當管頂覆土超過2米時,車輛荷載的影響可以不計。

圓管荷載計算簡圖

對圓形剛性管道，一般是將豎向和水平土壓力作為均布壓力作用在管道頂部和兩側，基床反力在支承角2α范圍內按均布或按一定的分布規(guī)律作用在管道上。當為土基床時可采用拋物線圖形，如為混凝土基床則接近于均布甚至兩側反力大于管底反力。由于施工條件的限制，土基床的支承角2α≤90°,而混凝土基床的支承角2α最大可達180°，因此采用混凝土基床能提高管的承載能力，在工程實踐中亦有人采用根據(jù)試驗結果提出圓管上的土壓力和土基床反力為圓弧形的假定。 對柔性管道，由于土的彈性抗力的作用，其兩側的荷載圖形可用拋物線表示，在管中心處壓力值最大。土的彈性抗力的大小，可根據(jù)兩側回填土的實測數(shù)據(jù)和工程實踐的經(jīng)驗來確定。

斷面計算

根據(jù)彈性理論求得管道各斷面內力后，按強度選擇斷面尺寸。混凝土、鋼筋混凝土和預應力混凝土管尚需進行抗裂度驗算和控制裂縫寬度的計算。鋼管還應驗算穩(wěn)定性和剛度。計算自應力混凝土管和鑄鐵管的強度，有時需做標準管段的強度對比試驗。凡工廠生產(chǎn)的各種標準規(guī)格管，常按廠方提供的技術指標，核算管道的承載能力。

管道地基

開槽埋管時，管道地基上的附加荷載很小，因此只需把管道安放在可靠的原狀土層上，地基可不作處理。但如果管道敷設在回填土、淤泥上，或在被施工超挖、原狀地基被破壞的土層上，則必須對地基進行適當?shù)奶幚砗蟛拍芊蠊?。當管道沿長度方向通過不同地層或相鄰區(qū)段，其豎向荷載變化較大時，管道沿縱向可能產(chǎn)生較大的不均勻沉陷，應該用柔性接口或沿縱向對地基進行處理，以防止管道斷裂。

環(huán)形斷面管多為工廠生產(chǎn)的標準化產(chǎn)品，分節(jié)運到現(xiàn)場就位安裝和進行接口，同時支模和灌筑管基混凝土，這樣可加快施工進度和保證工程質量。

預制混凝土圓管和預制鋼筋混凝土圓管

均為工廠制作的機制管，用離心法、懸輥法和立式擠壓法制造。管內徑小于 400毫米時采用混凝土管；大于 500毫米時采用鋼筋混凝土管。中國在70年代已生產(chǎn)和敷設管徑為2000毫米左右的大口徑管道。圓管的壁厚為內徑的1/12～1/10，混凝土標號不低于300號,鋼筋大部用冷拔低碳鋼絲。平口管接口可用水泥砂漿或鋼絲網(wǎng)水泥砂漿抹帶；企口管接口用膨脹水泥或石棉水泥填實；當防滲要求較高時宜用預制或現(xiàn)場灌筑的混凝土套環(huán)接口，在管接口部分用水泥砂漿，膨脹水泥或石棉水泥等材料填實。

預應力混凝土管

內徑為 400～1400毫米的管子可用于工作壓力為0.4～1.2兆帕的管道中；當工作壓力小于0.4兆帕時,最大管徑可達4000毫米。采用承插式接口和圓形斷面膠圈密封止水。有管心繞絲和立式振動擠壓兩種制管工藝?；炷翗颂柌坏陀?00號,預應力鋼筋用高強冷拔鋼絲。

自應力混凝土管

用于工作壓力為0.4～1兆帕的輸水管道。內徑100～600毫米。采用承插式接口和圓形斷面膠圈密封止水。這是一種利用膨脹水泥張拉鋼筋而產(chǎn)生預應力的鋼筋混凝土管。

鑄鐵管

用于工作壓力不超過 1兆帕的輸水管道。分低壓管(小于0.45兆帕)、普壓管(0.45～0.75兆帕)和高壓管（0.75～1兆帕）三種,管徑可達1200毫米。有連續(xù)鑄造和砂型鑄造（直立式和離心式）兩種制管工藝。

鋼管

用于工作壓力為 1兆帕以下的輸水、輸油和輸氣管道，管內徑可達3000毫米以上。當內徑大于1600毫米時可在管壁上焊剛性環(huán)以減小管壁厚度。采用焊接接口。

磚石管道

用于無內壓的輸水和排水管道，斷面形式一般為矩形或拱形。由于地方性材料磚、石價廉，施工方便，且管道大小可根據(jù)地形和流量任意調整，因此，磚石管道為中國各地區(qū)普遍采用。矩形斷面的凈寬可達4米左右，高達3米。拱形斷面一般有上部為半圓，下部為直墻的馬蹄形和多圓心形兩種形式,凈寬可達4米左右。

磚石管道大多用混凝土或鋼筋混凝土底板，矩形斷面管道的頂板也采用鋼筋混凝土預制板。由于磚石砌體的抗?jié)B能力差，一般用水泥砂漿抹面防滲，因此，不宜用于防滲要求高的管道。磚石砌矩形管道還可用作地下通行和半通行的暖氣和電纜溝。

鋼筋混凝土管道

用于防滲要求高的大中型輸水排水管道?，F(xiàn)場灌筑的大尺寸管道,其工作內壓可達0.2兆帕時，內徑較大。中國已建的大型單孔矩形斷面凈寬達8.5米，凈高達4.2米；雙孔斷面中每孔的凈寬和凈高分別達7米和3.5米。中型的矩形和拱形斷面也可采用預制裝配結構。

北京6月14日電 記者14日從中國政府網(wǎng)獲悉：近日，國務院辦公廳印發(fā)《關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》，部署加強城市地下管線建設管理。

《意見》指出，近年來，地下管線建設規(guī)模不足、管理水平不高等問題凸顯，一些城市相繼發(fā)生大雨內澇、管線泄漏爆炸、路面塌陷等事件，嚴重影響了人民群眾生命財產(chǎn)安全和城市運行秩序。為此，要把加強城市地下管線建設管理作為履行政府職能的重要內容，全面加強城市地下管線建設管理。

《意見》提出，要在2015年底前，完成城市地下管線普查，建立綜合管理信息系統(tǒng)，編制完成地下管線綜合規(guī)劃。力爭用5年時間，完成城市地下老舊管網(wǎng)改造，將管網(wǎng)漏失率控制在國家標準以內，顯著降低管網(wǎng)事故率，避免重大事故發(fā)生。用10年左右時間，建成較為完善的城市地下管線體系，使地下管線建設管理水平能夠適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要，應急防災能力大幅提升。

根據(jù)《意見》，要加強規(guī)劃統(tǒng)籌，嚴格規(guī)劃管理。開展地下空間資源調查與評估，制定城市地下空間開發(fā)利用規(guī)劃，組織編制地下管線綜合規(guī)劃。原則上不允許在中心城區(qū)規(guī)劃新建生產(chǎn)經(jīng)營性危險化學品輸送管線，其他地區(qū)新建的危險化學品輸送管線，不得在穿越其他管線等地下設施時形成密閉空間，且距離應滿足標準規(guī)范要求。

要統(tǒng)籌工程建設，提高建設水平。統(tǒng)籌安排各專業(yè)管線工程建設，力爭一次敷設到位。嚴格控制道路挖掘，杜絕“馬路拉鏈”現(xiàn)象。在36個大中城市開展地下綜合管廊試點工程，提高綜合管廊建設管理水平。嚴格規(guī)范建設行為。對于可能涉及危險化學品管道的施工作業(yè)，建設單位施工前要召集有關單位，制定施工方案，明確安全責任，嚴格按照安全施工要求作業(yè)，嚴禁在情況不明時盲目進行地面開挖作業(yè)。

要加大老舊管線改造力度。改造使用年限超過50年、材質落后和漏損嚴重的供排水管網(wǎng)。對存在事故隱患的供熱、燃氣、電力、通信等地下管線進行維修、更換和升級改造。對存在塌陷、火災、水淹等重大安全隱患的電力電纜通道進行專項治理改造，推進城市電網(wǎng)、通信網(wǎng)架空線入地改造工程。

要加強維修養(yǎng)護，建立地下管線巡護和隱患排查制度。對地下管線安全風險較大的區(qū)段和場所要進行重點監(jiān)控；對已建成的危險化學品輸送管線，要按照相關法律法規(guī)和標準規(guī)范嚴格管理。制定應急防災綜合預案，提高事故防范、災害防治和應急處置能力。加強城市窨井蓋管理，落實維護和管理責任，采用防墜落、防位移、防盜竊等技術手段，避免窨井傷人等事故發(fā)生。

要開展普查工作，完善信息系統(tǒng)。城市地下管線普查實行屬地負責制，各城市要在普查的基礎上，建立地下管線綜合管理信息系統(tǒng)。

《地下管道腐蝕與漏損控制》全面、系統(tǒng)地介紹了地下管道腐蝕與漏損基礎知識及管道測腐、測漏、腐蝕與漏損控制等方面知識。全書共九章，主要包括管道腐蝕與漏損控制分析方法、防腐層隔離法控制地下管道內外壁腐蝕、外加電流法陰極保護控制地下管道腐蝕、犧牲陽極法陰極保護控制地下管道腐蝕、排流保護法控制地下管道雜散電流干擾腐蝕、多種方法綜合運用控制管道內壁腐蝕、地下管道腐蝕控制措施評價、地下管道漏損檢測與控制、地下管道堵漏與搶維修等，內容緊密結合現(xiàn)場實際，具有很強的實用性和可操作性。

《地下管道檢測與評估》內容涉及地下管道評估方案設計，模型選用原則、數(shù)據(jù)采集及處理，現(xiàn)場檢測技巧和運營風險控制軟件編制。

楊印臣，1982年1月畢業(yè)于華東理工大學(本科)，從事管道輸配安全研究和管理工作20余年，管道防腐高級工程師，注冊安全工程師，安全評價師，監(jiān)理工程師。建設部“十五”攻關項目《城市燃氣管道安全狀況評估系統(tǒng)》技術負責人，已出版《地下管道和儲罐管理維護實用技術》和《地下管道腐蝕控制和檢測評估》等專著。