浅谈室外给水管道工程设计

浅谈室外给水管道工程设计 摘要：室外给水管道工程设计在各地都是必不可少的。从大范围来讲，室外给排水管道工程设计首先要依据室外给水设计规范、小区给水规范、施工规范、消防规范、给水排水设计手册等相关规范和手册；然后要结合地区地理、气候特点及各地水司的运行规程等实际情况，从技术可行性、经济合理性出发综合考虑、设计。这里结合本人几年工作实践谈谈室外给水管道工程设计中需要考虑的几点体会。 关键词：室外给水管道；给水管道工程设计 Abstract:：Outdoor water supply pipeline engineering design is necessary throughout the country. Speaking on a wide range, it firstly should refer to design specification of outdoor water supply, specification of residential area water supply, construction specification, fire code, water design manual, and then combine with characteristics of regional geography and climate and the practical situation of regional water authorities to design with technical feasibility and economic rationality. Here gives some advices in the engineering design of water supply pipeline with personal working experience. Key words: Outdoor water supply pipeline engineering；the design of water supply and drainage pipeline design. 中图分类号：TB495文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012） 室外给水管道工程设计，在整个给水系统设计中占得比重不大，但在给水工程中却必不可少的，这里本人结合几年的工作实践，谈几点体会。 室外给水管道工程设计，要依据室外给水设计规范、小区给水规范、施工规范、消防规范、给水排水设计手册等相关规范和手册；然后要结合地区地理、气候特点及各地水司的运行规程等实际情况，从技术可行性、经济合理性出发综合考虑、进行设计。设计时应注意以下问题； 1 平面布置 室外给水管道的布置应在技术经济合理和节约用水的的条件下，应均匀地分布在整个给水区域内，满足用户对水量和压力方面的要求，并保持输送的水质不变。当某管段发生故障时应任能保证不中断水或尽量缩小断水的范围特殊要求的建筑物不会断水。管线的布置应力求管线最短，并尽量减少穿越障碍物等，降低管道的造价和经营管理费。应符合区域总体规划的要求，并给给水管道分期建设必须留有充分发展的余地。以下有几个需要注意的地方 （1）对已有管道更新改造而进行的设计，在新管道定线前一定要调查清楚已有管线及其分支管的具体位置，并尽量不占据已有管线的原有位置，最好保证新旧管网之间有1.5m以上的间距。并且要根据已有管道连接的分支管预留分水口。这样在新管道敷设过程中不至于必须拆已有管线，从而保证已有管线能正常供水，直至并网施工全部完成以后，再撤地废除已有管线。如果规划位置已被各类地下管线所占满，布置新管线已经没有合适位置，不得不占据已有管线原有位置时，则必须采取临时供水措施。 （2）城镇给水管道与建（构）筑物、铁路以及和其它工程管道的最小水平净距，应根据建（构）筑物基础、路面种类、卫生安全、管道埋深、管径、管材、施工方法、管道设计压力、管道附属构筑物的大小等按下表1-1规定确定。 表1-1给水管与其他管线及建（构）筑物之间的最小水平净距（m） （3）给水管道与其他管线交叉时的最小垂直净距。按下表1-2规定确定。 表1-2 给水管与其他管线最小垂直净距（m） （4）给水管道与污水管道或输送有毒液体管道交叉时，给水管道应敷设在上面，且不应有接口重叠；当给水管道敷设在下面时，应采用钢管或钢套管，钢套管伸出交叉管的长度，每端不得小于3m，钢套管的两端应采用防水材料封闭。管道穿过河道时，可采用管桥或河底穿越等方式。穿越河底的管道应避开锚地，管内流速应大于不淤流速。管道应有检修和防止冲刷破坏的保护设施。管道的埋设深度还应在其相应防洪标准（根据管道等级确定）的洪水冲刷深度以下，且至少应大于1m。 （5）在交通密集、道路横断面较宽路段（规范规定大于50m）以及市区输水干线管径较大的路段，都应考虑铺设复线。如果给水管道布置在车行道下面，最好尽量减少在车行道上做各类井。除必不可少的阀门、排气等井外，将分支管上的阀门井、室外消火栓等井尽量都设计到人行道上。 （6）为降低工程造价，配合市政道路改造，将管线设计在车行道下，随着城市道路等级的逐渐提高，以及地下管线的复杂程度的提高，应考虑适当多预留一些分水口，以满足城市美化和生产生活的需要。供水主干管不易设过多的分水口接口，可考虑结合地下旁通式消防预留分水接口。 （7）管径大于700mm的水平弯头应尽量避免90。承插式管道沿曲线敷设时，DN600以下管道的借转角度不超过3；DN700DN800以下管道的借转角度不超过2；DN600以下管道的借转角度不超过1。 2管径的确定 管径应根据设计供水量及流速确定，综合考虑管网造价与经营费用，确定经济流速，从而确定经济管径，使管网造价与经营费用之和为最小。管径确定时应考虑远近期结合，同时照顾经济性和可靠性。管径确定涉及设计供水量及经济流速的确定。 设计时常采用平均经济流速来确定管径，当D=100mm400mm时，平均经济流速取0.6m/s0.9m/s；当D400mm时，平均经济流速取0.9m/s1.4m/s，大管取大值，小管取小值。在确定官网管径时，一般对于管网起端的大口径管道可按略高于平均经济流速来确定其管径。 （1）在室外给水管道工程设计中，一般需计算最高日设计用水量、消防用水量、平均及最高时设计用水量。市政给水管道管径选择一般根据管网平差计算结果和用水情况来确定。实际中，有些管径在若干年前已经规划，随着各地城市发展速度的加快，应结合城市改造的步伐，考虑远期发展，同时照顾经济性和可靠性，对于已形成的城区或工业区，设计供水量根据下列各种用水确定：综合生活用水：包括居民生活用水和公共建筑用水。根据居民生活用水定额或综合生活用水定额及最高日时变化系数综合分析确定。工业企业生产用水和工作人员生活用水：生产用水量根据生产工艺要求确定；工作人员生活用水量（含淋浴用水量）根据车间性质确定。消防用水：消防用水量、水压及延续时间等根据现行有关规定确定。浇洒道路和绿地用水：根据路面、绿化、气候和土壤等条件确定。未予见水量及管网漏失水量：按最高日用水量的百分比计算。对于正在兴建的新城区或工业区，虽然已有规划，但在实际发展过程中，引进的往往与规划不一致。如在招商引资过程中，企业的性质与所在地块性质规划不吻合，用水量就有所变化，此时可根据城市给水工程规划规范 GB50282-98来进行估算用水量，从而确定用水量。对于正在兴建的新城区或工业区，虽然已有规划，但在实际发展过程中，引进的往往与规划不一致。如在招商引资过程中，企业的性质与所在地块性质规划不吻合，用水量就有所变化，此时可根据城市给水工程规划规范 GB50282-98来进行估算用水量，从而确定用水量。 （2）居住小区内室外给水管道管径的确定，一般依据小区用户的数量、住宅类别、建筑标准、卫生器具完善程度及建筑给水排水设计规范、居住小区给水排水设计规范等规范中居民用水定额、用水量等相关内容来确定。居住小区从城镇给水管网直接供水的给水管道的管径，应根据管道的设计流量，城镇给水管网能保证的最低水压和最不利佩水电所需水压计算确定。要注意区分最大小时用水量和设计秒流量的应用范围。 无论是市政给水管道还是居住小区室外给水管道都涉及到流量和管径的对应问题，应依据流量、流速按给水排水设计手册中的水力计算表和地方经验来确定。 3管材的选择 设计时应结合各种管材的特性做到管材选用经济、合理。，因此管材首先应有足够强度。同时结合建设要求做到经济合理。 （1）埋地管道长年累月承受输送水的内压、泥土及地面荷载的外压、高温变化引起的拉伸应力以及地基的不均匀沉降等产生的综合应力，还要承受水锤冲击力，所有选择的管材必须要有足够的强度，能承受各种内外部荷载。 （2）选用的管材应具有很高的水密性能，供水管道是承压的管道，管道的水密性差，以致经常漏水，而增加管理费用和导致经济上的损失。同时，管网流水严重时，也会冲刷地层引起严重事故。 （3）为降低净水厂的长年运转费，选择的管材要水力条件好，内壁不结垢、光滑、管路畅通，水头损失小。 （4）选用管材的价格要相对要低，使用年限长，尽量降低工程造价，并有较高的防水和土壤的侵蚀能力。 （5）管道实际上是一个巨大的反应器，出厂水未完成的化学反应将在管网中继续进行，并且含氯水与管壁发生新的接触，产生新反应，这些反应有生物性的、感官性的以及物理性的。因此，选择的管材要既耐腐蚀，又不会向水中析出有害物质，最大限度的降低配水管网的二次污染。 （6）穿越河道、铁路和地震区时，应选用钢管。钢管埋地敷设时，管材会受到土壤、地下水的侵蚀，同时还会受到地下杂散电流的影响，使金属表面产生电化学腐蚀而损坏金属表层，应采取阴极保护措施（外加电流阴极保护或牺牲阳极）。也就是必须采取能隔绝对管道腐蚀及减少杂散电流对管道电化作用的防腐绝缘层，以延长管道使用寿命。 （7）室外给水管道常用管材有承插式给水铸铁管、球墨铸铁管、焊接钢管、镀锌钢管、预应力（自应力）钢筋混凝土管、玻璃钢管、塑料管、复合管等。 承插式给水铸铁管：具有较高的机械强度及承压能力，有较强的耐腐蚀性，接口方便，易于施工。其缺点在于不能承受较大的动荷载及质脆。按制造材料分为普通灰口铸铁管和球墨铸铁管，较为常用的为球墨铸铁管。钢管：其优点是耐高压、耐震动、薄而轻及管节长而接口少；缺点是易锈蚀影响使用寿命、价格较高，故需做严格防腐绝缘处理。钢管一般用于管径要求大、受水压力高路段，及穿越铁路、河谷和地震区等管段。埋地钢管一般采用水泥砂浆内或无毒饮水漆防腐，外防腐一般采用石油沥青及环氧煤沥青，分普通级、加强级、特加强级3个等级，设计时应根据具体情况合理选择。预应力和自应力钢筋混凝土管：优点是抗渗性和耐久性能好，不会腐蚀及腐烂，内壁不结垢等，缺点是质地较脆易碰损、铺设时要求沟底平整，且需做管道基础及管座，常用于大型输水系统。 玻璃钢管：指玻纤维增强树脂塑料管，这种管材优点在于重量轻，抗腐蚀，安装容易，缺点是刚度小，管道基础要求较严。大口径玻璃钢管在源水引用管道上使用较多，而在供水管网中使用较少。塑料管：其优点在于具有表面光滑、输送流体阻力小、耐腐蚀、重量轻、接口方便等，缺点在于质脆、易老化。主要有硬聚氯乙烯管(UPVC)、聚乙烯管(PE)等。复合管：室外给排水工程中常用的有镀锌钢管衬塑复合管、孔网钢带塑料复合管 4管道埋设深度 （1）根据冻土层厚度、外部荷载、最小管顶覆土厚度、管材强度与其他管道交叉等因素综合考虑进行设计。 （2）管道埋设深度不是越深越好，要考虑工程造价和将来管道维修费用。埋深主要受两种因素的影响：为了防止地面车辆荷载损害的安全埋深，一般在1.2m一下；非冰冻地区，管道的管顶埋深或覆土深度，金属管一般不小于0.7m，非金属管不小于1.0m1.2m。在冰冻地区还要考虑冰冻厚度，一般按管顶位于冰冻线以下200mm敷设。 （3）在设有阀门、排气等处管道的埋深，要考虑井室的形状、大小及井内阀门实际尺寸和操作尺寸，一般井室对埋深有最小要求，所以在涉及到井室处的管段的埋深要考虑井室的要求。 （4）城市管线综合规划一般都本着“有压让无压”的原则，规划部门在管线交叉时，喜欢将给水管线埋深；而水司在满足冰冻和荷载的情况下，出于对维护和造价的考虑，喜欢浅埋。在实际工作中，市政地下管线越来越复杂，给水管线在不断穿越其他管线后，可能会造成给水管道频繁的上下起伏。不仅会增加很多的排气，增大水头损失，还可能增加隐患点，所以在管线穿越障碍时，尽量要从全段管道综合考虑，尽量平缓、顺治过渡。 5管道附件及附属构筑物 （1）检修阀门：供水主管每隔500m1000m应设置一个检修阀门，主要管道和次要管道交接处的阀门设在次要管道上。 （2）伸缩节：供水管上设置的检修阀门应加设伸缩节，当阀门需要更换时，可以减少阀门更换的时间，缩短停水区域的停水时间。露天管道应有调节管道伸缩设施，并设置保证管道整体稳定的措施，还应根据需要采取防冻保温措施。 （3）排气阀：排气阀设置的位置：管道局最高点；管道下降坡度变大点；管道上升速度变小点；长距离无折点上升或下降管道每隔500m1000m应设置一个排气阀；长距离水平管道每隔500m1000m设置一个排气阀。排气阀的口径：排气阀的口径与管道直径之比1：81：12。排气阀与管道连接之间应设置阀门，可避免拆换排气阀大面积停水。 （4）排水阀和排水管：在管道下凹处或阀门间管段最低处需设排水阀和排水管，以便排除水管内沉积物以及检修时放空管道内存水