《水利水电工程球墨铸铁管道技术导则》标准宣贯(上半场).ppt

水利水电工程球墨铸铁管道技术导则 标准宣贯 上半场 二 一八年十一月二十四日 昆明 汇报提纲 导则编制的意义 一 一 导则编制的意义 新时代对管道技术提出了新的要求 节水意识不断加强 节水效益不断提高 自然条件更加复杂 维护成本不断提高 管道技术不断发展 一 导则编制的意义 水利水电工程球墨铸铁管技术导则 编制的意义 我国第一部球墨铸铁管工程应用标准 有法可依 集采用球墨铸铁管作为输水管材的工程设计 管材选择 施工 验收于一体 全面性地指导和规范球墨铸铁管在水利水电工程中的应用 对国内现行规范对球墨铸铁管部分不尽合理的规定进行改进 如摩阻系数 结构设计等 首次将球墨铸铁管应用发展的先进技术编入规范 如顶管 水平定向钻 沉管等 二 导则 编制的特点 导则集成球墨铸铁管的管材 工程设计 施工和验收于一体 全面指导和规范DIP在水利水电引 调 输水管道工程中的应用 将整体提高工程水平 球墨铸铁管在市政行业使用约30年 使用最为广泛 我国各类管材规范中均涉及球管 但没有出台过球管综合性的规范 因此 本导则是国内第一部球墨铸铁管综合性规范 二 导则 编制的特点 为了编号导则 参考了大量的国内外相关标准 主要几种列举如下表 二 导则 编制的特点 在借鉴国内标准规范的基础上 同时参考先进国家球墨铸铁管文献资料 导则合理吸收 国际标准 ISO10803 球墨铸铁管设计方法 ISO2531 输水用球墨铸铁管 管件 附件和接口 ISO8180 球墨铸铁管线用聚乙烯管套 ISO10802 安装后球墨铸铁管线的水压试验 ISO13470 球墨铸铁管线的非开挖安装 产品设计和安装 国外文献 Ductile IronPipeandFittings AWWAMAUNUALM41ManualofDuctileIronpipes KubotaTekkoK K WaterMains Saint GobainCanalisation 二 导则 编制的特点 导则 中一些内容在国内标准规范是首次提出 如对农林生态的保护 强调管线布置与规划的关系 软硬地基过度 管材承受外荷能力用径向变形控制 将DIP编入顶管 水平定向钻和沉管施工 免支墩设计等等 对我国现行规范 标准中一些针对性不强 可操作性差 或者不合理的内容在本 导则 中与时俱进地进行了改进 如 管沟回填 水压试验分段 时机 合格标准 二 导则 编制的特点 正常运行压力与水锤发生的瞬时压力对于管的允许工作压力PFA和管的最大允许工作压力PMA 通过结构设计选择相应级别的管 壁厚级别和压力级别 设计压力与现场试验压力取值相同 按 导则 进行工程设计 能够体现安全性与经济性相结合 二 导则 编制的特点 按 导则 进行工程设计 能够体现安全性与经济性相结合 按 导则 进行工程设计 能够体现出灵活性 正常运行压力与水锤发生的瞬时压力对于管的管的允许工作压力PFA和管的最大允许工作压力PMA 通过结构设计选择相应级别的管 壁厚级别和压力级别 设计压力与现场试验压力取值相同 管道借转 标准管件与非标准管件 斜坡管线布置 明装管道 功能性试验 三 编制基本信息 根据中水勘协 关于开展中水勘协标准化工作的通知 中水协秘 2016 41号 中水勘协标准化工作研究委员会组织专家对首批申请的18项标准进行了立项评审 经研究 2017年首批启动 水生态文明建设规划导则 水利水电工程建设征地移民安置规划设计空间信息分类及表达标准 水利水电工程球墨铸铁管道技术导则 等三个标准的制定工作 中水协秘 2017 10号 并确定了主编和参编单位 导则 立项 三 编制基本信息 导则 立项 三 编制基本信息 主管单位和主编单位 标准名称 水利水电工程球墨铸铁管道技术导则 英文名 Ductileironpipestechnicalguiderulesofwaterresourcesandhydropowerprojects主管单位 中国水利水电勘测设计协会主编单位 水利部水利水电规划设计总院主编人 李现社 三 编制基本信息 参编单位 黄河勘测规划设计有限公司北京市水利规划设计研究院河北省水利水电第二勘测设计研究院山西省水利水电勘测设计研究院云南省水利水电勘测设计院安徽省水利水电勘测设计院新兴铸管股份有限公司 三 编制基本信息 编制人员 国内水利行业资深专家 从事过大量管道工程设计与施工球墨铸铁管行业优秀专家顾问 L GreggHorn 美国球墨铸铁管研究协会的专家成员 三 编制基本信息 工作进度 三 编制基本信息 第一次工作会议 启动会 第一次工作会议 启动会 会议地点 芜湖市中央城大酒店会议时间 2017年17日 19日会议内容 工作大纲及各章节大纲及编制分工 三 编制基本信息 工作大纲 三 编制基本信息 各章节编写分工 三 编制基本信息 重点议题研讨会 重点议题研讨会 会议地点 邯郸市赵王宾馆会议室会议时间 2017年7月1日 2日会议内容 1 各章节编制进度情况汇报 2 重点对结构设计进行了技术讨论 三 编制基本信息 第二次工作会议 第二次工作会议 初稿 会议地点 昆明市经贸宾馆会议室会议时间 2017年8月5日 8日会议内容 形成各章节初稿 对各章节内容进行讨论 确定第三次工作会议时间 地点 三 编制基本信息 第二次工作会议 初稿 为更好编制结构设计章节 在第二次工作会议前后云南院童保林院长和新兴铸管李华成总监等辛勤工作云南水利院成立专题小组 收集大量资料 广泛调研与讨论 咨询高校专家 会议前 召开了专题讨论会 连夜编制了两个版本 二 编制基本信息 第三次工作会议 征求意见稿 第三次工作会议 征求意见稿 会议地点 太原市山西悦宾酒店会议室会议时间 2017年11月14日 17日会议内容 根据工作大纲要求 对各章节内容进行讨论 形成征求意见稿 2017年12月22日中水勘协官网 公告 征求意见 三 编制基本信息 征求意见稿公告 三 编制基本信息 征求意见情况 三 编制基本信息 第四次工作会议 送审稿 第四次工作会议 送审稿 会议地点 郑州市黄委会设计院科研大楼19层会议室会议时间 2018年3月25日 27日会议内容 对征求意见逐条讨论 确定是否采纳 或部分采纳 形成送审稿 三 编制基本信息 导则 送审稿审查会议 导则 送审稿审查会议 会议地点 芜湖中央城大酒店会议时间 2018年5月21日 22日会议内容 由水规总院温续余总工主持 结合征求到的意见对 送审稿 逐条审查 专家组提出了修改建议 三 编制基本信息 第五次工作会议 报批稿 第五次工作会议 报批稿 会议地点 安徽省水利水电勘测设计院会议时间 2018年7月11日 12日会议内容 对各章节根据审查意见的修改情况进行修订 形成报批稿 三 编制基本信息 报批稿终版 四 第一至五章重点内容解读 第一章总则 本章共5条主要引用下列标准 国标 水利行业标准 市政行业标准 球墨铸铁管标准 以及相关国际标准 均为通用条款 不作具体解读 第二章术语和符号 本章共2节2 1术语 13条 常用术语不列入 以球墨铸铁管类术语为主 2 2符号 3条 不作具体解读 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 本章共2节18条3 1管线布置 12条 3 2建筑物及附属设施布置 6条 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 正文 3 1 1管线布置应与工程区域的相关规划相协调 根据水源地和受水区位置 结合地形 地质 环境 施工 交通 运行管理 建设征地 既有地面地下设施等因素 经技术经济综合比较后确定 解读 管线布置需要考虑的因素较多 但随着城乡建设的快速发展 管线布置与工程区域的相关规划相协调尤其重要 以前的大多数规范都未将规划作为考虑的因素 导则 把规划单独列出而且放在最前面说 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 正文 3 1 4输水管线埋地敷设时 埋设深度应结合工程区冻土深度 外部荷载 抗浮 抗冲刷要求及与其他建筑物交叉等因素确定 穿过农田和林地时还应考虑管道与植物根系的相互影响 解读 影响管线敷设的因素较多 应综合考虑 敷设于林地的管道 乔木根系会对管道造成损坏 也不利于后期维护 故管道顶部地面不宜种植乔木 敷设于农田的管道埋深宜大于农作物根系发育深度 以降低因管道敷设对农作物生长的影响 如 国内某工程DN2000管道在麦田敷设埋深1 5m 导致管道沿线一定宽度范围小麦明显减产 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 正文 3 1 5不具备明挖沟槽敷设条件的地段 可选择架空 沉管 顶管和水平定向钻等工艺施工 并应根据需要采取相应保护措施 解读 保证同管线 同材质 同寿命 随着球墨铸铁管结构型式和接头连接方式应用的发展 球墨铸铁管的使用条件已从明挖沟槽敷设拓展到架空 顶管 沉管和水平定向钻施工敷设 目前国外穿越公路 铁路等建筑物采用球墨铸铁顶管最小口径为DN300 最大口径为DN2600 国内深圳茅洲河治理工程 截污管道 采用DN400的球墨铸铁顶管 顶进长度60米 北京市南水北调配套工程球墨铸铁顶管最大口径为DN2400 水平定向钻施工一般用于管径 800mm的自锚式球墨铸铁管 目前国内采用水平定向钻工艺施工的最大管径已达到1200mm 明管敷设于柔性基础上的管道通常采用连续管座 敷设于岩石基础上或地下管廊内的管道通常采用支墩 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 自锚式接口的特点 属于柔性接口的范畴 允许轴向伸缩以及径向偏转 具有防滑脱的能力 不小于2 5MPa SIAWb自锚接口 T型普通接口 TF自锚接口 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 正文 3 1 6斜坡上敷设管道时 应结合管沟地质条件 回填料及压实指标等参数复核管道在各种工况下的稳定性 不满足要求时 对于岩石基础 可采用混凝土管床等措施 对于非岩石基础 可采取增加混凝土管座 管床 镇墩或自锚式接口等措施 以确保管道稳定 解读 本条主要针对稳定边坡上敷设管道的要求 敷设于斜坡上的管道 首先应依据自然条件 土壤含水率变化 雨水冲刷等 复核边坡自身的稳定性 然后再复核管道的稳定性 对于不稳定边坡应采取削坡或加固等处理措施使其满足稳定要求后 再进行管道敷设 一般情况土基明挖敷设管道坡度不宜大于22 砂砾石基础明挖敷设管道坡度不宜大于30 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 延安引黄工程 引黄工程输水管线全长145公里 设有水厂2座 横跨陕北一区四县 引黄工程三级站是整个工程的中枢 该段采用DN1600的DIP 长1580米 其中 爬坡段坡长305米 坡度36 77 为防止管道下滑 接口采用自锚式接口 管道底部设混凝土管床 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 正文 3 1 7地形和用地条件许可时 管线转弯段宜优先采用接口借转代替弯头 管线转弯的止推措施宜结合沟槽地质条件优先采用自锚接口 竖向转弯 对于下凸弯头根据受力计算结果 可通过设置混凝土基础等措施以满足地基承载力要求 对于上凸弯头可根据受力计算结果结合经济比较 可采取镇墩 自锚式接口或分布式抱箍锚固于岩石或混凝土基础等止推型式 也可采用以上几种型式的组合 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 解读 管线布置时采取利用管道接口借转实现管线转弯的方式 具有减少弯头 镇墩数量 节省投资 方便施工和减少局部水头损失等优点 当地形条件不具备接口借转必须采用弯头时 应采用GB T13295中11 25 22 5 45 90 等4种标准角度弯头或其组合实现 当一条管线中出现多个 10个以上 相同角度的转角 且采用GB T13295中的4种不同规格的标准弯头组合方法也不能实现时 经技术经济比较后 也可定制非标准弯头 沟槽地质条件允许时 管线转弯的止推优先采用自锚接口 并根据受力条件进行稳定性复核计算和经济比较后 确定采用单一的镇 支 墩 自锚式接口或其以上多种组合方法的止推措施 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 解读 管线布置时采取利用管道接口借转实现管线转弯的方式 具有减少弯头 镇墩数量 节省投资 方便施工和减少局部水头损失等优点 当地形条件不具备接口借转必须采用弯头时 应采用GB T13295中11 25 22 5 45 90 等4种标准角度弯头或其组合实现 当一条管线中出现多个 10个以上 相同角度的转角 且采用GB T13295中的4种不同规格的标准弯头组合方法也不能实现时 经技术经济比较后 也可定制非标准弯头 沟槽地质条件允许时 管线转弯的止推优先采用自锚接口 并根据受力条件进行稳定性复核计算和经济比较后 确定采用单一的镇 支 墩 自锚式接口或其以上多种组合方法的止推措施 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 正文 3 1 8管线设置镇墩时 镇墩外管道接口距离镇墩边缘不宜大于1 0m 管道进出阀室有止推要求时 宜通过止推环同阀室结构连接 阀室外管道接口距离阀室外墙不宜大于1 0m 解读 GB T13295规定单节球墨铸铁管长度一般为4 9m 若镇墩和阀室外露管道长度过长 即管道悬挑长度过大 因镇 支 墩 阀室与管道基础条件差异和变形不一致 会导致悬挑管道在管顶覆土压力作用下发生剪切损坏 其他标准未见提到弯头的接口应露出镇墩之外的规定 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 正文 3 1 9敷设于砂砾石 碎石土 砂 土等相对均匀的柔性基础上的管道 可不设管基垫层 对于敷设于岩石和坚硬粘性土层上的管道 应在管道下方增设厚度100 300mm的垫层 垫层料应为中 粗砂或最大粒径不超过20mm的砂砾石 垫层料不宜采用人工碎石 软 硬地基变化处 应在硬地基段铺设长度不宜小于两节标准管的过渡垫层 垫层逐渐加厚至500mm 接口宜靠近软硬地基变化处 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 解读 条款中对于柔性基础的管道可不设管基垫层 是指不需要专门外购其他材料铺设垫层 只需采用现场开挖料按照设计要求的压实指标重新铺设管基料 为避免管道在软 硬地基变化处受力不均匀 导致敷设于不同地基上的管道产生较大的变形破坏 对软硬管基过渡段 特别是岩石基础段应至少在2个标准管长度范围内除按照要求设置砂土垫层外 同时还应对岩石段垫层基础进行渐变过度处理 然后同软基过度顺接 以适应管道基础变形 保护管道安全 岩石基础的管基垫层厚度宜取大值 工程实例 人工碎石料存在较多锋利棱角 会损坏球墨铸铁管外表面防腐涂层 不宜使用 当工程区附近无法获得合格的天然垫层料必须使用人工碎石料时 应选用合理的碎石加工设备和严格控制碎石料中针片状颗粒含量 人工碎石料的最大粒径不宜超过10mm 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 正文 3 2 2结合地形条件和运行管理要求 在管线上每间隔5 10km宜设置一座检修阀室 井 穿越河 渠 道 铁路 高等级公路可根据相关要求设置检修阀 检修阀前或后宜设置通气设施和检修进人孔 两者宜结合布置 解读 输水管道沿线设置的检修阀主要用于管道分段充水 检修 事故处理时操作 目前国内输水管道工程检修阀设置间距范围较大 间距大的20 30km设一处 间距小的3km左右设一处 设置过密 表面上方便检修时排水 减少排水量 缩短检修时间 但实际上增加投资和管理难度 检修阀在正常运行输水时处于常开状态 使用几率很小 所以 导则 规定宜为5 10km 四 第一至五章重点内容解读 第三章管线及建筑物布置 正文 3 2 3压力输水管线高点或隆起点和长平缓段应设通气设施 平缓管段间隔1km左右宜设通气设施 必要时结合水力过渡分析计算结果对通气设施布置进行调整 解读 空气阀的型式宜同时具备缓闭及充水排气 排水补气 正常运行时排出微量气体功能 当地形条件允许时也可采用通气管 四 第一至五章重点内容解读 第四章水力计算 本章共2节8条4 1一般规定 2条 4 2恒定流计算 4条 4 2非恒定流计算 2条 水泵出口水压瞬变曲线 四 第一至五章重点内容解读 第四章水力计算 正文 2谢才 Chezy 公式 曼宁 Manning 公式 4 2 2 2 4 2 2 3 hf 沿程损失 m i 水力坡度 m m l 管道长度 m R 水力半径 m v 流速 m s n 管道粗糙系数 四 第一至五章重点内容解读 第四章水力计算 正文 4 2 2管道沿程水头损失宜采用海曾 威廉 Hazen Williams 公式或谢才 Chezy 公式进行计算 1海曾 威廉 Hazen Williams 公式 4 2 2 1 hf 沿程损失 m l 管道长度 m Q 管道流量 m3 s Ch 海澄 威廉系数d 管道内径 m 四 第一至五章重点内容解读 第四章水力计算 正文 表4 1 2球墨铸铁管阻力系数推荐值 国外的技术规范选择阻力系数比国内的更小 日本久保田铁工株式会社出版的 球墨铸铁管手册 水泥砂浆内衬的Ch 140 150 美国M41 球墨铸铁管道和管件 Ch 140 按现在的制造工艺生产的球墨铸铁管水泥内衬是比较光滑的 球管的水泥内衬为离心喷涂 球管的内衬需蒸汽养生 养生时间不低于8小时 内衬打磨 解读 四 第一至五章重点内容解读 第四章水力计算 正文 计算内径Dj采用公式4 2 2 2计算 4 2 2 2 Dj 管道计算内径 mm DE 管道外径 mm enom 公称壁厚 mm ec 内衬层公称厚度 mm 在实际工程中发现有的设计人员直接将GB T13295中的公称直径作为实际内径进行水力计算 结果很不准确 本导则不再遵从首选K壁厚等级 或首选C压力等级 而是根据管道结构设计 确定最适合的壁厚 因为壁厚变化较大 给出标准内径的计算方法 解读 四 第一至五章重点内容解读 第五章结构设计 本章共6节26条 5 1一般规定 4条 5 2内压强度计算 4条 5 3径向变形控制 6条 5 4环向弯曲强度计算 3条 5 5稳定计算 5条 5 5明管支撑结构 4条 四 第一至五章重点内容解读 第五章结构设计 管道结构分析时三种状态 埋地运行状态 即管道承受内水压力与外部荷载共同作用 内水压力对管道有回圆作用 可以抵消部分弯曲应力 非最不利状态 埋地空管状态 即管道仅承受外荷载作用 为最不利状态 明装运行状态 即管道仅承受内水压力 对于DIP不是最不利状态 a b c 四 第一至五章重点内容解读 第五章结构设计 正文 5 2 2管道内部荷载作用下的强度复核应当同时满足公式5 2 2 1和5 2 2 2 管道的运行工作压力Pw 管的允许工作压力PFA 5 2 2 1 管道的设计内水压力Pd 管的最大允许工作压力PMA 5 2 2 2 表5 2 4管道设计内水压力表 四 第一至五章重点内容解读 第五章结构设计 解读 管道内荷载作用下的强度设计涉及两种状态 即管道正常运行状态和管道发生水锤的状态 无论哪种状态 管道都应安全承受 本条对设计内水压力的界定既考虑了对GB50332的响应 也考虑到长距离输水存在大量高水头运行的情况 在高压情况下简单的采用工作压力的基础上加0 5MPa是无法满足实际需要的 因此需要将水力过渡过程计算结果与工作压力加上0 5MPa进行比较 选取最大值作为最终的设计内水压力 四 第一至五章重点内容解读 第五章结构设计 正文 5 3 5管道的径向变形率应满足公式5 3 5