自來水廠閥門設(shè)計(jì)

                          上海申弘閥門有限公司

之前介紹減壓閥入口壓力小于設(shè)定值，現(xiàn)在介紹自來水廠閥門給水閥門井作為給水管道的附屬構(gòu)筑物，其設(shè)計(jì)除了應(yīng)滿足土建結(jié)構(gòu)的要求外還應(yīng)滿足給水工藝上的要求。惠州市自來水總公司于1999年建成投產(chǎn)使用的江北水廠，在其二泵房與清水池之間的DN2200、DN1800連通管上建有四座大型的閥門井，井的尺寸為L×B×H=5.5(m)×4.24(m)×7.3(m)。由于給排水標(biāo)準(zhǔn)圖集上沒有這種特大（井深7.3m）型閥門井實(shí)例，因此需要我們公司自行設(shè)計(jì)。本人在公司的其他工程技術(shù)人員協(xié)助下，較好地完成了這四座大型閥門井的設(shè)計(jì)與施工，從江北水廠運(yùn)行投產(chǎn)至今6年，閥門井井室未發(fā)生任何裂縫與井底滲水，*達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。現(xiàn)將閥門井的設(shè)計(jì)與施工作簡單扼要的介紹。

一、 自來水廠閥門設(shè)計(jì)閥門井的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
      根據(jù)《給水排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》水池附屬構(gòu)筑物設(shè)計(jì)公式進(jìn)行以下計(jì)算（均為經(jīng)驗(yàn)公式）。
1、      設(shè)計(jì)條件
1.1         土壤條件：由工程地質(zhì)鉆探提供：土壤的容重γ=1.8t/m3,土壤的內(nèi)摩擦角 =30?；
1.2         設(shè)計(jì)荷載：按照15級重車載荷計(jì)算，相當(dāng)于13 t/m2（覆土載重填土車荷）；
1.3         采用材料：采用MU10磚，M7.5水泥砂漿砌筑。
2、      受力分析
因鋼筋混凝土的閥門井工程造價(jià)貴，公司經(jīng)過技術(shù)方案的對比論證后，決定采用磚砌結(jié)構(gòu)。閥門井的受力特點(diǎn)為空間受力結(jié)構(gòu)，井室平面為矩形，當(dāng)井墻高度大于平面較大邊的一倍時(shí)，可按平面矩形框架計(jì)算內(nèi)力。經(jīng)過多次計(jì)算復(fù)核以及結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，初步確定閥門井的深度為7.3 m，墻厚a1=740㎜, a2=620㎜，其受力簡化計(jì)算圖見下圖。

3、彎矩計(jì)算
大彎矩計(jì)算系數(shù)K其中I1 、I2為慣性矩，本工程中近似取I1=a31 、I2=a32荷載 計(jì)算彎矩MA

 閥門井長邊彎矩
MB=1/8×q×L22+MA=1/8×4.38×4.262-4.3=5.64t·m
閥門井短邊彎矩
MC=1/8×q×L21+ MA=1/8×4.38×2.762-4.3=-0.13t·m
對比大彎矩MB與 MC兩者取較大者M(jìn)B為計(jì)算彎矩。
4、抗彎截面（墻體厚度）復(fù)核計(jì)算
磚砌體抗彎截面計(jì)算公式如下： 
式中：K1——安全系數(shù)，取K1=2.5;
Mn——大彎矩（已計(jì)算出MB=5.64 t·m）
b——墻體厚度，取b=740mm;㎜㎜
Rw——水泥砂漿抗彎強(qiáng)度，M7.5號水泥砂漿Rw=2.6 t/m2
      h——井深，取h=7.3m。
將數(shù)值代入上式中
2．5×5.64≤（0.74×7.32×2.6）÷6
    14.1≤17.1
 故墻體厚度滿足要求。
5、砌體裂縫寬度驗(yàn)算
    經(jīng)計(jì)算裂縫寬度為0.0138cm<0.02cm（規(guī)范要求），故滿足要求。㎝㎝
二、自來水廠閥門設(shè)計(jì)閥門井的施工
1、閥門井的平面示意圖見下圖。

2、閥門井的施工。
2.1施工難點(diǎn)。
（1）、對清水池基礎(chǔ)的影響。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥由于閥門井井深為7.3m且位于清水池與吸水井之間，清水池的池底標(biāo)高為12.5m，閥門井的井底標(biāo)高為9.7m,兩者標(biāo)高相差2.8m。因此當(dāng)開挖井深時(shí)，在開挖的過程中會對清水池大約3米高的基礎(chǔ)砂石墊層產(chǎn)生影響，影響了砂石墊層的緊密性，嚴(yán)重的話會引起砂石墊層的坍塌。為了防止因?yàn)樯笆瘔|層坍塌而帶來清水池基礎(chǔ)的不均勻沉降，在工程施工中采取了沿清水池基礎(chǔ)側(cè)用砂袋堆砌的辦法，堆砌的高度達(dá)到約4米，有效防止了閥門井施工對清水池基礎(chǔ)帶來的不良影響。
 （2）、土方開挖的問題。
    土方開挖時(shí)由于受到閥門井平面位置局限性的約束，開挖的放坡坡度不能過大，這樣就給工程施工時(shí)帶來了一定的困難。井深7.3米，而開挖坡度又不能盡可能的大，施工技術(shù)上只能采取放坡到井深的一半約4米時(shí)，再垂直往下挖。挖土機(jī)械（15噸車荷）對邊坡塌坍會產(chǎn)生影響，因此在井側(cè)堆放砂袋加固邊坡強(qiáng)度，砂袋堆砌高度為3米，寬度為2米。
 2．2 施工質(zhì)量要求。
（1）、井室的尺寸，應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，允許偏差為±20㎜；如井身不能一次砌起，在二次接高時(shí)，應(yīng)將原磚面上的泥土雜物清理于凈，然后用水清洗磚面并浸透。
（2）、由于閥門井的位置處于非路面，因此井口的砌筑須略高于路面，但不得超過50㎜，且做坡度為0.02的護(hù)坡。
（3）、井壁內(nèi)外均需用1：2防水水泥砂漿抹面，厚2cm，抹面高度應(yīng)高于地下水高水位0.25m。
（4）、井壁內(nèi)的爬樓采用φ16鋼筋制作，并做防腐處理，水泥砂漿末達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以前，不得腳踏鋼筋爬樓。
（5）、管道穿過井壁或井底時(shí)，須預(yù)留5至10cm的環(huán)縫，應(yīng)用油麻填塞并搗實(shí)，或用灰土填實(shí)，再用漿面，環(huán)縫在管道上部應(yīng)當(dāng)預(yù)留稍大一些。

三、應(yīng)用體會
  1、水廠的附屬構(gòu)筑物是為給排水服務(wù)的，因此在滿足給排水工藝條件下，其土建設(shè)計(jì)應(yīng)力求堅(jiān)固適用、經(jīng)濟(jì)合理，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
  2、進(jìn)行挖方施工時(shí)應(yīng)注意工程附近的構(gòu)筑物、管線、道路等基礎(chǔ)的下沉和變形，必要時(shí)采取有效的防護(hù)措施。
 3、進(jìn)行井室施工時(shí)，注意及時(shí)排除井底的地下積水，且井底板均應(yīng)設(shè)置集水坑，以防井底基礎(chǔ)滲水。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：水輪機(jī)減壓閥