大口径管道相关线的计算与施工

单利峰
(深圳市建筑工程公司，广东深圳518001)

　　摘　要：针对清水池集水坑与管道相交的特殊情况，避开常规的管道放线法，应用数学方法对复杂止水翼环进行准确定位，使管道放线更准确、简洁，提高了工作效率。?
　　关键词：大口径管道；曲面方程；精确定位；施工?
　　中图分类号：TU991.05
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2002)03-0087-02

　　深圳市宝安区朱坳水厂三期工程是为缓解宝安部分地区用水紧张的状况而建设的，包括30×10⁴m³/d的净水工程和50×10⁴m³/d的污泥处理工程，设有清水池两座，设计容积为22500m³/座，有效水深为3.60m。净水由清水池的集水坑通过两条DN1600×10mm的输水钢管自流到送水泵房的吸水井中，输水管与集水坑的连接及位置见图1。?

1 　方案分析

　　对集水坑与管道相交的特殊情况，常规的做法是采用展开图法，因为现在施工现场通常采用成品钢管，所以还要把展开图上的尺寸还原到钢管上，经过分析认为这种做法误差较大。由于该管道管径较大、翼环弯曲程度大，而集水坑的壁厚仅为200mm，如果放线有较大的误差，就不能满足设计要求而影响工程质量，而且这种将圆锥与圆柱斜交图展开的方法，只有在机械书籍中才能找到类似方法，很复杂并且误差较大。
　　基于以上分析，在工程中把集水坑看作一个圆台，钢管看作一圆柱，在统一的坐标下求出两者的相交轨迹，然后依轨迹在管道上放线，具体操作如下：
　　取钢管与集水坑相交的范围为研究对象，以集水坑与钢管相交的下径作为坐标原点、集水坑的中心轴为z轴建立坐标系(见图2)。?

　　圆台方程为：?

　　　　

　　由集水坑平面、剖面图可以推算出D=1189.6mm，d=930.4mm，又已知r=810mm，把D、d、r代入式(3)，则每一个z值就有一个对应的x值。此方程如果进行人工迭代则很麻烦，而采用Office2000中的Excel解此方程则较简便。在A列输入z值，B列输入“=POWER((930.4+D1),2)”，C列输入“=POWER((A1-810),2)”，D列输入“ =A1*(1189.6-930.4)/1620”,E列输入“=POWER(B1+C1-810*810，0.5)”(E列即为x值)，F列输入“=1189.6-E1”，然后复制第一列的数据到以下的每一列。根据放线的要求决定迭代的个数，这里取了42组数据(即每隔40mm取一组数)，有了数据就可以进行管道放线(见图3)。?

2 管道放线

　　① 矫正好管道并固定，找到通过管中心的竖轴，标明竖轴与管壁的上交点，以此点为起点，沿着管道量出与管道中心轴平行长度为F列的最大数值(526.7mm)，即找到Q点，把Q点作为参照点，也就是z=2r时管道与集水坑的交点，把通过Q点并与中心轴垂直的直线作为基准线。?
　　② 按照基准线进行管道放线，如z值为2r时(z=1620)，x=1189.9,F列数值为0；z=1000时x=751.9，F列的数值为435.3，则图中的P点即为z值=1000mm的放线点。管道竖轴两侧放线是对称的，依此类推完成管道放线。

3 特点分析

　　①运用数学方法进行大口径管道翼环、管件等的放线可为施工提供可靠的数据。
　　②与常规采用的展开图法比较，节省了制作纸皮样品的人工和材料费用，提高了工作效率。
　　③所采用的曲面方程方法比较简单，且Office2000中的Excel也只是简单的应用，整个计算花费的时间较少。

4 　结语

　　在一些外形复杂或用展开图法展开困难的管件，运用数学方法结合计算机技术能够使工程施工化繁为简、降低工作难度、提高准确性、加快工程进度、提高工作效率。?

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　　收稿日期：2001-08-13