[物理]第九章 给水管材及附件

第九章 给水管材及附件,水利建筑工程学院给水排水工程系2011.10.20,Company Logo,,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,9.1 水管材料和配件管道材料要求 密闭性能好:减少水量漏失，降低产销差率，避免管网检修时外界污水渗入。化学稳定性:管道内壁具有耐腐蚀性，不会受到水中各种物质的侵蚀，同时也不会向水中析出有毒有害物质。水力条件好:内壁光滑、不易结垢、减少水头损失，降低常年供水电耗。施工维修方便:尽可能缩短维修所造成的停水时间。建设投资省:管网建设费用占总费用的50%-70%，管材的价格占管道综合工程50%以上。使用寿命长:管网扩建对城市交通、环境产生很大影响，一般按永久性工程设施进行设计。,Company Logo,,管材分类金属管材,1）钢管直缝焊接钢管螺旋焊接钢无缝钢管不锈钢管镀锌钢管钢塑复合管,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,2）铸铁管灰口铸铁管（GCIP）离心灰口铸铁管半连续灰口铸铁管稀土铸铁管延性铸铁管（球墨铸铁管）退火球墨铸铁管铸态球墨铸铁管,3）有色金属管 铜管 铝管,Company Logo,,1）水泥压力管（CP）石棉水泥管（ACP）自应力管（SSCP）预应力管（PCP）管芯缠丝预应力管（三阶段管） 振动挤压预应力管（一阶段管）钢筒预应力管（PCCP）,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,管材分类非金属管材,2）塑料管硬聚氯乙烯管（UPVC）聚乙烯管（PE）高密度聚乙烯管（HDPE）中密度聚乙烯管（MDPE）低密度聚乙烯管（LDPE）聚乙烯夹铝复合管（HAH）交联聚乙烯管（PEX）聚丙烯管（PP）聚丁烯管（PB）工程塑料管（ABS）玻璃钢管（GRP）,Company Logo,,1）钢管 大口径钢管通常选用钢板焊制，管材及管件容易加工，强度高，韧性好，能承受高的内外压，对复杂地形适应性强。 钢管刚度小，易变形，衬里及外防腐成本高，必要时还需作阴极保护，施工过程中焊接工作量大，有缺陷的焊缝会出现应力集中，出现爆裂事故。 管节拼装时纵向焊缝要错开300mm以上。出厂前应逐根作水压试验，试压值为管线试验压力的1.25倍。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,2)镀锌钢管 镀锌钢管存在锈蚀问题，影响水质和使用年限，已经停止在饮用水方面的应用，主要用于消火栓和自动喷水灭火系统。生活用水采用的镀锌钢管为内衬聚乙烯或聚丙烯的镀锌钢管。镀锌钢管衬塑有两种方式，一种是内部衬涂聚乙烯，另一种是在薄镀锌钢管内部挤压聚乙烯管。前一种方式涂衬层既不容易粘牢，也不容易衬匀；后一种方式效果较好，钢塑复合管的连接管件内部，也都衬有聚乙烯。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,3）铸铁管 灰口铸铁管口径小、材质不稳定，发生爆管事故较多，在供水工程中基本不再采用。 球墨（延性）铸铁管用低硫、低磷的优质铸铁熔炼后，经球化处理，使其中的碳以球状游离石墨的形式存在，消除了片状石墨引起的金属晶体连续性被割断的缺陷，既保留了铸铁的铸造性、耐腐蚀性，又增加了抗拉性、延伸性、弯曲性和耐冲击性。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,4） 石棉水泥管 石棉水泥管六十年代在部分城市使用过，目前基本不再使用。 自应力管用425号或525号普通硅酸盐水泥、325号或425号矾土水泥和二水石膏，按适当比例加工制成，所用钢筋为低碳冷拨钢丝或钢丝网，规格一般在100-600mm之间，强度较低，容易出现二次膨胀及横向断裂，工艺简单，制管成本较低，在小城镇及农村供水系统中使用较普遍。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,5）预应力管 预应力管包括一阶段管、三阶段管、钢筒预应力管三种，相对于金属管而言工艺简单、造价低，使用比较普遍；但管道重量大、运输安装不方便。 钢筒预应力管是钢筒与混凝土的复合管，管芯为混凝土，在管芯外壁或中部埋入厚1.5mm的钢筒，采用机械张拉在管芯上缠绕一层或两层施加环向预应力的高强度钢丝，然后在外部喷水泥砂浆保护层。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,PCCP管与钢管比较 壁厚远大于钢管，刚性强，能承受较大的外荷载，对基础及回填土要求不高； 采用钢制承插口柔性连接，可边开挖、边安装、边试压、边覆土，施工快捷； 有1-3的借转角，适应于软土地区由于基础处理不均匀而产生的不均匀沉降； 内壁表面光滑，水头损失小； 耐腐蚀性好，寿命一般可达60a以上； 管线综合造价和维修费用低； 可节约钢材40%-70%。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,PCCP管与普通预应力混凝土管相比 PCCP管的抗渗性能由内置的焊接钢筒保证，普通预应力混凝土管的抗渗能力取决于混凝土的密实性； PCCP管采用钢制承插口，可以保证工作面间隙差1.6mm，而普通预应力混凝土管承插口工作面间隙差12mm，其水密性和耐久性都不如PCCP管 ； 施工过程中可利用钢制承插口采用多种形式的限制性接头或现场焊接接头，减少因需平衡推力而设置止推挡墩的费用。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,水泥管材的缺点： 1、水泥工业对环境造成的污染严重，生产加工能耗高，浪费资源。 2、重量大、不便于运输、施工复杂、工程周期长。 3、连接质量低、易泄漏（PCCP管除外）。 4、与塑料管道相比，水泥管道光滑度较差，可能在内壁滋生细菌，影响水质。 5、寿命短，水泥管抗腐蚀性差。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,6）塑料管 塑料给水管制造能耗低(以长度计，仅为金属管道的18.7)、内表面光滑、水力条件优越、不生锈、不结垢、水质卫生、没有管道二次污染、重量轻、加工和接口方便、安装劳动强度低、节约综合施工费用；但管材强度低、对基础及回填土要求较高、膨胀系数较大、需考虑温度补偿措施、抗紫外线能力较弱、存在应变腐蚀问题（以蠕变系数来表示）。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,热固性塑料管 热固性塑料管（GRP）通常是指玻纤维增强树脂塑料管，又称玻璃钢管。玻璃钢管的特点是强度较高，重量轻，耐腐蚀，不结垢，内壁光滑，阻力小，在相同管径、相同流量条件下，比金属管道和混凝土管道水头损失小，节省能耗。但玻璃钢管生产工艺复杂，价格较高，相对而言管壁薄，属于柔性管道，对基础与回填要求较高，也存在应变腐蚀问题。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,管道接口钢管：焊接、法兰连接、承插连接；铸铁管：法兰连接、承插连接；混凝土管：一般采用承插连接；塑料管：法兰连接、承插连接、溶剂粘结、热熔或电熔连接。 管材、管件的接口原则上不推荐刚性接口，在爆管抢修中，也尽量安装柔性快速抢修接头。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,9.2 管网附件,闸阀具有流体阻力小、开闭所需外力较小、介质的流向不受限制等优点；但外形尺寸和开启高度都较大、安装所需空间较大、水中有杂质落入阀座后阀不能关闭严密、关闭过程中密封面间的相对摩擦容易引起擦伤现象。,闸阀：是指关闭件(闸板)由阀杆带动，沿阀座密封面作升降运动的阀门。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,蝶阀：是指启闭件(蝶板)绕固定轴旋转的阀门。,蝶阀具有操作力矩小、开闭时间短、安装空间小、重量轻等优点；蝶阀的主要缺点是蝶板占据一定的过水断面，增大水头损失，且易挂积杂物和纤维。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,止回阀：是指启闭件(阀瓣或阀芯)借介质作用力，自动阻止介质逆流的阀门。 根据启闭件动作方式不同，可进一步分为旋启式止回阀、升降式止回阀、消声止回阀、缓闭止回阀等类型。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,排气阀：用来排除集积在管中的空气，以提高管线的使用效率。,在间歇性使用的给水管网末端和最高点、给水管网有明显起伏可能积聚空气的管段的峰点应设置自动排气阀。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,消火栓：是安装在给水管网上，向火场供水的带有阀门的标准接口，是市政和建筑物内消防供水的主要水源之一。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,室外消火栓有双出口和三出口两种形式，出水口直径有65mm、80mm、100mm和150mm四种规格。至少一个出水口直径不小于100mm。安装间距不超过120米。 与市政供水管网的连接形式： . 位于主水管旁，引水平专用分支管并设控制阀门连接消火栓。 . 消火栓设立在非专用于消火栓的分支管道上，与主控阀安装在一个井室内。 . 直接在输配水管道上加三通，消火栓直立于管道上。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,地上消火栓部分露出地面，目标明显、易于寻找、出水操作方便，适应于气温较高地区，但容易冻结、易损坏，有些场合妨碍交通，容易被车辆意外撞坏，影响市容。 地上消火栓有两种型号，一种是SS100，另一种是SS150。SS100消火栓的公称通径为100mm，一个100mm的出水口，两个65mm的出水口；SS150消火栓的公称通径为150mm，一个150mm的出水口，两个65mm或80mm的出水口。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,Company Logo,,地下式消火栓隐蔽性强，不影响城市美观，受破坏情况少，寒冷地带可防冻，适用于较寒冷地区。但目标不明显，寻找、操作和维修都不方便，容易被建筑和停放的车辆等埋、占、压，要求在地下消火栓旁设置明显标志。 地下式消火栓一般需要与消火栓连接器配套使用。消火栓连接器主要由本体、闸体、快速接头等零部件组成，其材质为铸造铝合金。 地下消火栓有两种型号，SX65和SX100。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,阀门井：用于安装管网中的阀门及管道附件。 阀门井的平面尺寸，应满足阀门操作和安装拆卸各种附件所需的最小尺寸。井深由水管埋设深度确定。但井底到水管承口或法兰盘底的距离至少为 0.10m，法兰盘和井壁的距离宜大于 0.15m，从承口外缘到井壁的距离应在 0.30m以上，以便于接口施工。 阀门井有圆形与方形两种，一般采用砖砌，也可用石砌或钢筋混凝土建造。,9.3 管网附属构筑物,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,支墩：承插式接口的管线，在弯管处、三通处、水管尽端的盖板上以及缩管处，都会产生拉力，接口可能因此松动脱节而使管线漏水因此在这些部位须设置支墩以承受拉力和防止事故。但当管径小于300mm或转弯角度小于10且水压力不超过980kPa时，因接口本身足以承受拉力，可不设支墩。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,管道穿越障碍物措施： 穿越临时铁路或一般公路，可不设套管，但应将接口放在两股道之间； 穿越较重要的铁路或交通频繁的公路，须放在套管内，大开挖施工套管直径大300mm；顶管施工大600mm。 穿越铁路或公路时，管顶应在铁轨底或公路路面以下1.2m左右，两端应设检查井，井内设阀门或排水管等。 管线穿越河川山谷时，可利用现有桥梁架设水管，或敷设倒虹管，或建造水管桥，钢管过河时，也可设为拱管。,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,节点详图：,第九章 水管、管网附件和附属构筑物,Company Logo,,9.4 调节构筑物,水塔：,水塔一般采用钢筋混凝土或砖石等建造，主要由水柜、塔架、管道和基础组成。进、出水管可以合用，也可分别设置。为防止水柜溢水和将柜内存