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荷載與受力分析埋入地下的電纜套管主要是承受外部荷載的壓力,沒有內壓。通常外部荷載是由電力排管上部土壤,堆積物或汽車的重量組成。土壤荷載是隨深度的增加而增加的;汽車荷載屬于集中的局部荷載,是通過土層的擴散傳遞規律對套管施加壓力,并伴隨由汽車引起的動荷載作用。
為了起見,上海地區電力排管的荷載條件按城市一級道路要求考慮的,即每根電纜套管所承受的外部荷載就等于汽車與土壤的荷載之和。塑料柔性管道的“環壓理論”是目前國內外同行廣泛接受和應用的管道結構分析理論,即在外荷載作用下,管材橫斷面變形率Δy/D(%)≥2%,且管壁不發生裂紋。
電力電纜套管變形率指標可達2.5%,也屬于柔性管道。根據這個理論,埋地式套管的計算,應將管道與其周圍的土壤視為一個完整的結構體系。這個體系在外荷載的作用下,管道截面由正圓逐漸變成橢圓的同時對兩側土壤擠壓,產生變形約束(回彈抗力)。
這個回彈抗力呈二次拋物線分布(M.GSpangle),;將使套管周圍的土壓力分布趨于均勻環壓狀態,有助于降低環向應力,減小套管的變形,提高管材承受垂直外荷載的能力。在外荷載的作用下,套管截面內;曙產生環向彎曲拉應力,當這個拉應力超過套管自身的彎曲強度時,管壁因沿縱向出現斷裂而破壞,喪失承載能力。
因此作為受壓套管,彎曲強度是一項必不可少的物理力學性能指標,不能沒有,否則就很難確定套管的內在質量是否滿足工程的要求。但是在現行 標準《埋地式高壓電力電纜用氯化聚氯乙稀(PVC-C)套管》GB/T2479-2004的規定中,還是沒有給出這項關鍵指標,感到難以理解。
由此可以看出,套管的受力除了與其所承受的外荷載和自身的材料性能有關,還與套管周圍回填土的性質和密實程度有關。因此,直埋排管在施工時對回填土工藝提出了特殊的要求,不僅回填土材料要按規定選擇,還要逐層夯實達到規定的密實度,通常是80%一95%才能保證回填土對于套管有足夠的支撐──分擔受力。
施工單位很難保證直埋排管回填土的施工質量,影響了電纜線路的和使用壽命,這也正是為什么上海地區要選擇現澆混凝土排管的重要原因之一。3.試驗溫度與環片熱壓縮力電纜排管通流試驗資料表明,當電纜線芯持續載流的 工作溫度達到90℃時,套管內壁長期的溫度一般在70℃左右;當電纜線芯偶而出現過載的溫度105℃(電纜生產廠要求,為了延長電纜的使用壽命,對于電纜過載偶然出現次數和持續時間應控制在小范圍)。疏松的回填工對埋地式套管受力是非常不利的。但是在大多數情況下試驗過載的持續時間約5h時,套管內壁的短期溫度 不會超過90℃。
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在試壓管段上的消火栓,閥,自動排氣閥等處試壓時應設盲板,將所有敞口堵嚴,試壓合格后,須立即將閥門,消火栓,閥等處所設的盲板撤下,恢復這些設備的功能。6,廢土運送:為了做到文明施工, 應將施工中挖掘出來的廢土運送到其他地方填埋,并對當地恢復原樣。
從使用壽命50年的角度,縱觀國內外PE壓力管道的連接方式,.一般都是用的熱熔連接或電熱連接,有少教地方也有用機械方式連接和承插連接的,沒有采用螺紋連接和粘接的。PE壓力管道的使用效果如何,在很大程度上與所選的接頭結構和連接過程所選用的參數有關。
經驗表明,接頭是PE管道易損壞的部分,目前,國際上普遍采用不可拆卸的焊接接頭,即熱熔連接和電熔連接方式,這是經濟并能保證PE管道長期使用的連接方式。下面對兩種連接方式作個簡述,以進行比較。(一)熱熔焊接熱熔焊接技術的要點,是利用加熱工具,把管件和管材連接端面加熱到特定溫度,在可控壓力下,經特定的時間后,使熔融材料達到粘流態的特定溫度,再使管材和管件在一定壓力下融合在一起。
熱熔連接傳統的方法有:對接,承插,鞍型三種,其中可靠的是對接焊,用得也多。熱熔對接焊的優點:(1)如果操作方確,連接焊口可靠性會很高,使用壽命很長。(2)管材用量少,成本低,長直管線連接的經濟效益顯著。
(3)若采用符合ISO12176-1熱熔機標準的焊接設備,對接焊技術比較容易掌握。熱熔對接焊的不足:(1)空間狹窄時,操作比較困難。(2)焊接對中要求高,由于焊接時要求對中偏差不得大于10%,故對小口徑管材及薄壁管焊接有一定困難。
(3)不同牌號樹脂實施焊接時,質量難以保證,需要做驗證試驗。(二)電熔焊接電熔焊接也稱電熱熔焊接,它是通過對電熱熔管件內表面的電阻絲通電,使管材和管件相連接的界面加熱,熔化,熔融,冷卻到要求的時間后才能達到焊接的目的。
管溝挖掘:(1)每次管溝挖掘長度,一般在市區不超過300米,郊外不超過1000米。(2)管道覆土一般在公路底下為0.8米深度,人行道為0.6米深度。(3)管溝挖掘須依照管線設計線路正直平整施工,不得任意偏斜曲折,如須彎曲時,其彎曲角度一般為20以內。
(4)土質較松軟之處,應作擋土設施,以防,管底須夯實,如有積水,應予以抽干才可放管。(5)UPVC管與其他埋設物交叉或接近時至少應保持有20cm的間距,以利施工。3,UPVC管安裝施工:(1)下管之前,應將管溝清理完畢,溝底有凹凸不平時,應先修整;溝底為礫石層時,應先填砂10cm厚始可下管,下管前還應檢查管材(件)是否有損壞。
(2)在管道安裝期間,須防止石塊或其他堅硬物體墜入管溝,以免UPVC管受到損傷。(3)工作暫停或休息時,溝中管口須用蓋遮住,以防不潔之物進入管內。(4)膠圈接口施工法:一般適用于de160以上的UPVC管道。
插口沿200角度削外角,預留 厚度約為1/4t~1/3t(t為管壁厚)。b,自承口內取出橡膠圈擦試干凈,溝槽內也應擦拭干凈,然后再將膠圈套回槽內。c,插口端標注插入長度記號。(一般在15~16cm)d,橡膠圈內面(即接觸面)與插口端坡角插入部份涂敷潤滑劑(通常使用洗潔精)e,兩管用拉力器套接,須使兩管中心位于同一軸線上,不得偏斜,眼觀兩管之間之縫隙是否均勻可以判斷是否同一軸線。a拉力器拉入之后套接應是很順利輕松, 用鋸片(或米尺)插入兩管之間間隙測試橡膠圈是否移位,如移位應撥出重新套接。
(5)膠水粘接法:一般適用于de110以下的UPVC管道。a,插口端沿300~450角削外角,預留之 厚度為1/3t。b,承口內壁及管端外壁插入范圍,先用干布擦拭干凈,然后兩管插入范圍各涂上適量的配套膠水,待部份溶劑揮發而膠著性增強時,則一口氣用力插入,小管子可旋轉900,使膠水分布更為均勻。
較大口徑管道插入后,管端可墊以厚木板,用棰擊入或以鐵棒撬入,使插接更為密著。c,插入后,應維持約30秒始可移動。4,填砂,填土:(1)配管前填砂:填砂前,溝底先整平,排除凸出之石頭,溝底填砂10cm以上。
(2)配管后填砂:如原管溝之挖方為砂或砂土,即以原挖方回填;如原挖方為土石方,則管底填10cm砂,管頂還要填砂10~30cm厚,然后上方再覆土。(3)回填砂土需要淋水夯實,但夯實時不得管體。5,管線試水:(1)管線安裝完成須作靜水壓試驗,試驗水壓不超過設計工作壓力的1.5倍, 不宜小于;試壓段長度不宜大于1KM。
(2)管線試水須在 點設自動排氣裝置。(3)試水壓:a,緩慢地向試壓管道中注水,同時排出管道內的空氣。管道充滿水后,在無壓情況下保持12小時。b,將管內水加壓到,并保持2h。若在2h中無滲漏現象則視為嚴密性試驗合格。
若有滲漏,為保持管內壓力應向管內補水。c,嚴密性試驗合格后進行強度試驗,管內試驗壓力一般采用,并保持試壓2h。每當壓力降落時,則應向管內補水。為保持管內壓力所增補的水為漏水量的計算值。漏水量不超過所規定的允許值,則試驗管段承受了強度試驗。
(4)試壓過程中如管線有漏水或破裂情形發生時,須搶修后再進行試水,直到合格為止。(5)管道試壓須在填土填砂之后至少48h后才能進行,回填可預留接頭部份不被埋沒,以便于漏水時觀察。(7)試水之前還需對各個彎頭,三通特別是管端盲板的支撐要有足夠的穩定性,混凝土支墩要有充分的凝固時間,使其達到額定的抗壓強度,否則管道會在施壓過程產生移動,造成接頭脫節漏水等。
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