稳压塔工艺管道的固定方案

辛卓

（辽宁润中供水有限责任公司，辽宁沈阳 110166）

1 概述

在长距离输配水系统中，水锤在停泵或关阀过程中会不可避免地产生，由于水锤造成的事故频繁发生，威胁着管道的安全运行。“U”型管结构稳压塔能使管道迅速泄压，是一种安全可靠的防护措施，广泛地应用于管道水锤防护中。稳压塔的围护结构与钢管采用柔性方式连接，使钢管只能连接传递水平震动力至土建主体结构，该连接方式能部分缩减和限制钢管产生的水平力和位移。稳压塔的建筑结构形式为钢筋混凝土结构，内设进水、出水钢管，由于泄水时水流震动使钢管摆动，对结构影响较大，需要对稳压塔内钢管进行固定。

2 设计方案

稳压塔是输配水系统中一个重要的安全保障设施。为消除水力过渡过程中的压力波动，塔内管道采用倒“U”型管结构，当管道内水压超过临界压力时，塔内管道会自动溢流，从而有效地减小输水管路的压力，起到保护管路的作用，防止爆管情况的发生，同时，不会对主管道系统产生水力波动影响，可保证主管道输配水系统的稳定。

倒“U”型稳压塔中水流为水气两相流的复杂流态，其结构形式似虹吸管，因此，需要塔顶部设置进气口，破坏虹吸产生，避免空蚀现象，同时，在顶部溢流处保证一定的负压，在主管道系统关阀时，使泄流量较大。主管道需要具备排气功能，以排除聚集在“U”型管顶部的气体。因此，在塔顶部设置了进、排气阀，气阀的进气孔和排气孔孔径要根据不同工况计算确定。

稳压塔采用钢筋混凝土筏板基础，地基基础的设计等级为乙级，基础持力层为粉质黏土，设计地基承载力fak为150 kPa，实测承载力为165 kPa，满足设计要求。筏板一期混凝土施工时，塔内进水管底端根据椭圆封头、三通、埋地弯管的安装位置及高程预留二期混凝土位置，在一期混凝土内安装预埋铁，便于安装管件时焊接支撑构件。待椭圆封头、三通及埋地弯管安装完成后，进行C30二期混凝土浇筑。二期混凝土浇筑前将一期混凝土表面凿毛，以保证一、二期混凝土结合。二期混凝土溜槽入仓，采用φ30 软轴振捣器平仓，严格控制混凝土的垂直下料高度不大于2.0 m。稳压塔围护结构采用现浇钢筋混凝土框架结构，共设10层，每层高6.0 m，总高度为60.4 m。每层楼板预留孔直径为4 200.0 mm，塔内安装进水和出水钢管（DN3 000），以及DN300 的排气阀、蝶阀等设备。稳压塔内部钢管剖面布置情况见图1。

图1 稳压塔内部钢管剖面图（单位：mm）

3 稳压塔内管道安装

1）进、出水侧管道安装。稳压塔基础进、出水侧弯头、三通、短节钢管、椭圆封头连接组对，找正位置，焊接成一体进行安装。安装完工后，将环焊缝处清理干净，对管件进行打磨、除锈并防腐处理，再安装单片法兰钢管。

2）稳压塔钢管与带法兰钢管安装。钢管与法兰钢管组对，钢管与带法兰钢管环焊缝在电动滚胎上完成焊接。测量垂直度按钢管长等分4 份设置磁力线坠，测量时，钢平台地板必须水平，如达不到水平，用薄钢板调整至水平后，再安放法兰钢管，管端水平按直径方向测量。

3）稳压塔顶部弯头安装。将弯头吊入钢平台上，用吊车调整弯头端面垂直度，检测方法采用磁力线坠，达到标准后，用薄钢板块垫平弯头与钢平台缝隙，用电焊临时点焊。用壁厚为6.0 mm 的φ159 钢管立柱支撑弯头上端管口部。在弯头上端部安装单片法兰，调整法兰垂直度及弯头端面管角度，达到标准后，临时点焊牢固。再安装法兰垫片和另一片法兰，调整两弯头下端管口间距，控制在7 000.0 mm±0.5 mm 之内，方可临时点焊弯头。拆除法兰螺栓，将两个法兰弯头分开，采取对称、间断焊的方式分别施焊，同时必须控制变形。

4）埋地钢管安装。为保护钢管外防腐，入沟槽前使用对钢管防腐层无摩擦的加皮套软吊带将钢管吊起，放在适当的砂袋拖架上。钢管安装前，逐根清理管内的泥砂等杂物。下管操作时，严格控制基准管的安装，用管沟中心控制桩吊线找正，用水准仪控制标高，将基准管的高程、中心线都控制在允许的范围内。在稳定好基准管之后，其他管可从基准管的一端或两端同时开始安装，其方法是将钢管的一端中心与基准管中心对准，另一端与沟底中心桩找正，然后用水平仪核对高程，最后用工具将钢管口对正，调正至设计要求为止。

4 管道固定的施工工艺与方法

初始施工时楼板与钢管之间未固定，由于稳压塔在泄水过程中，管道内水流震动力较大，导致泄水时水流震动对结构影响较大，考虑到结构安全性，在楼板与钢管之间采用的固定方案见图2。稳压塔共有9 层楼板需要与钢管固定，采用[12 槽钢和钢板将混凝土板与钢管固定，钢管与固定的15.0 mm 厚管箍之间采用20.0 mm 厚橡胶垫连接，然后在支架上、下方用10.0 mm 厚钢板封堵。

图2 管道固定方案（单位：mm）

1）工艺流程

稳压塔工艺管道固定工艺流程：准备材料，所需主要材料为钢板、橡胶垫等；所需材料、机具、人员进场；材料进行报检；编制施工方案并经监理批复，施工工具准备齐全，人员准备妥当；制作并安装固定支架；钻孔作业，锚固钢板；上、下盖板制作安装及验收；焊接，面层涂油漆；整体验收，交付使用。

2）施工方法

该工程为室内施工，依据现场情况制定具体施工方案：由于工程需要在每层楼板上、下方作业，需要在下层搭设脚手架，脚手架沿钢管环向设置，高6.0 m；分别在楼板上、下进行钻孔作业，植入膨胀螺栓后，固定锚固钢板；对支架进行焊接，安装连接钢管的管箍和橡胶垫，并进行下层钢板焊接安装，涂油漆作业；安装上层钢板，涂油漆。施工完毕后要进行现场验收。

5 结语

稳压塔内钢管施工时，需要对塔内结构予以充分考量，每一处施工进行严格把关，注意控制法兰与钢管的安装，并加以焊接和防腐处理，该方案对今后在施工中遇到此类问题起到很好的借鉴作用。