(定稿)北海铁山港近期供水管道改造工程讲解

1、 北海市铁山港区近期供水管道北海市铁山港区近期供水管道K0+350K0+768 段改造工程段改造工程设设 计计 报报 告告广广西西壮壮族族自自治治区区水水利利电电力力勘勘测测设设计计研研究究院院南南宁宁 201*年年*月月单 位 名称：广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院项 目 名称：北海市铁山港区近期供水管道 K0+350K0+768 段改造工程工 程 勘 察 证书：工程勘察综合类甲级 200110-kj工程设计资质证书：水 利 行 业 甲级 电力行业（水力发电）甲级质量管理体系认证证书：GB/T19001-2008-ISO9001：2008 标准 注册号：05209Q20036R2M 院

2、长：*总工程师：*A145004694项目名称：北海市铁山港区近期供水管道 K0+350K0+768 段改造工程设计阶段：初步设计分 管 院 长： *分 管 总 工：*项目负责人： * 北海市铁山港区近期供水管道K0+350K0+768 段改造工程设计报告编制人员批 准：*核 定：* 审 查：*校 核：* *编 写：* *目 录1 前言.12 管道改造设计.22.1 改造方案布置.22.2 管道输水能力复核.32.3 埋地钢管验算.62.4 主要工程量.73 投资预算.83.1 编制说明.83.2 预算表.103.3 预算附表.16附件：委托书附图：1、管道平面、剖面图（GXS004706-2

3、G-G-01） ；2、新增连通管井结构设计图（GXS004706-2G-G-02） ；3、放空阀井结构及钢筋图（GXS004706-2G-G-03） ；4、进人孔井、排气阀井设计图（GXS004706-2G-G-04） 。11 前言广西沿海工业园供水水源工程项目分近期供水工程和二期供水工程两期建设，均由湖海运河上的结瓜水库东岭水库取水，通过输水管道将水送至北海铁山港工业园区，便于高新产业及工业项目进行选址及开展招商工作。近期工程和二期工程输水管通过沿途每隔约 2km 设置的连通管互通，从而实现近期工程和二期工程统一调度供水。其中近期供水工程供水规模为 23 万 m3/d（最高日供水量），二期供

4、水工程供水规模为 21.74 万 m3/d（最高日供水量），设计供水总规模为 44.7 万 m3/d（最高日供水量）。输水线路长约 26km，输水主管为 4 根管径为 1200mm 的夹砂玻璃钢管（近期及二期各两根），铁山港水厂后输水支管则采用管径分别为 1000mm 和 1400mm 的玻璃夹砂钢管各两根。在管道中心线高程低于 10m 的管道设计工作压力为 0.6Mpa，其余管段压力等级为 0.4MPa，刚度为 5000N/m2。近期工程输水管于 2005 年 11 月底开工建设，2007 年 10 月试通水运行，2011 年 7 月份通过竣工验收。二期工程于 2007 年开工建设，2010

5、 年 9 月开始调试运行，10 月份与近期工期互通向铁山港水厂供水，2012 年 11 月份通过竣工验收。2 供水管道改造的必要性位于铁山港区南康镇境内的近期和二期工程的供水管道桩号 K0+350K0+775 段，出现管道损坏频繁冒水。造成该管段频繁损坏冒水主要原因：(一)该管段原为荒地，设计为原土回填，群众为了增加经济收入，开挖虾塘养虾，造成地下水位升高，造成地质条件变差，形成软基，造成管道的不均匀沉降，使连接部位错位引起管道漏水；(二)该管段设计的阀井及拐点支墩多（共 6 处） ，不均匀下沉，影响了使用功能；(三)该输水管道中心线高程（8.1） ，为管道最低段，供水水压较最高，约为 30m

6、，形成漏水点后对漏水量及管道安全影响更大。为了消除隐患，提高供水保障，确保铁山港工业园区的供水安全；降低运行成本和维护费用；提高资产使用效能和效率，基于以下原因，急需对漏损的管道进行改造。(一)影响供水安全及供水保障：频繁坏管冒水造成周边农作物、虾塘受淹，群众意见大，阻挠供水管道抢修，无法进行及时、有效的抢修工作，危及铁山港工业园区的供水安全，一旦出现供水事故，将带来无法估量的供水损失和信誉损失。(二)运行成本和维护费用高：经过群众的开发利用，该段管段均处于鱼塘、虾塘下，2坏管冒水，造成的损失大，赔偿成本高；该管段处于低洼段，管道抢修时，抽排水水量大，造成漏耗率高；增加运行成本和维护费用。（三

7、）频繁的损坏冒水，管道产生供水负压及水锤，降低供水管道的使用寿命，无法正常供水也影响资产使用效能和效率。本次先对近期管道 K0+350K0+768 段管段进行改造。近期和二期工程总长 26km的输水管道全线共设置有 7 个连通管井，连通管井平均间距约为 2km，本次改造管道前、后连通管井间距约为 3.1km，距离太远，不利于管道检修和流量调节。因此为了充分利用近期和二期管道联合供水，增加供水的安全性，拟在连通管井 L3 和 L4 之间的适中位置 K0+768 桩号附近增加一个近期管道与二期管道的连通管井，新增的连通管井与前、后连通管井的距离分别为 0.8km 和 2.2km。3 管道改造设计3

8、.1 改造方案布置本次输水管道改造主要是针对在供水运行过程中，近期供水管道损坏频繁冒水的K0+350K0+791.61 段输水管道（双管） ，改造段总长 883.22m。考虑到本段管道所经之处均为水田或虾塘，征地难度大、费用高，而且二期工程输水管道与近期输水管道平行布置，管间净间距只有 3m，如采用开挖更换管道的方案改造施工时不可避免对二期输水正常运行造成不利影响，对二期管道造成破坏的风险很大。因此，综合各方面的因素考虑，采用在原玻璃钢管内套装钢管的改造方案。由于需改造的管道较长，而且中间有平面拐弯 3 处，竖向拐弯 2 处，放空阀井 1 个，排气阀井一个，因此需分段套管。为了避免拆除原有放空

9、阀井，将放空阀井改在本次改造管道的起始端，原有放空阀井保留，内套钢管从原有阀井的主管内穿过。而原有的 k0+768 处的排气阀井则拆除，改为连通管井，在连通管井进、出口侧安装排气阀。根据原有的管道布置，在 k0+350（改造起始点） 、k0+392.900（平面转弯点 G2） 、k0+505.564（平面转弯点 G3） 、k0+620（竖向转弯） 、k0+698.014（平面转弯点 G4） 、k0+760（竖向转弯）处设置 6 个工作坑，将工作坑内原有的玻璃钢管切除，由工作坑内向两端玻璃钢管内套装钢管。考虑到钢管防腐的需要，同时避免村民挖掘虾塘施工对管道造成损坏，所有工作3坑段的钢管均外包混凝

10、土兼镇墩，同时为了方便运行维护，在每个工作坑内的管段均设置进人孔。改造管段内设置改建放空阀井一个，增设连通管井 1 个、排气阀井 4 个（兼排气及进人孔） 、进人孔井 2 个，拆除原有排气阀井 1 个。由于玻璃钢管已经发生了变形，为了便于套管，钢管管径为 1.0m，壁厚 0.01m，比原玻璃钢管内径略小，经复核对过流能力没有影响，水头损失增加只有约 26cm。在原玻璃钢管与内衬钢管之间灌填膨胀水泥砂浆，同时在原玻璃钢管与内衬钢管之间埋设 32 回填灌浆钢管进行回填灌注纯水泥浆，确保原玻璃钢管与内衬钢管结合紧密，以防钢管在玻璃钢管内晃动。3.2 管道输水能力复核由于近期供水管道 K0+350K0

11、+791.610 段改造采用在原有玻璃钢管内套管、工作坑采用钢管，管道直径由 1.2m 变为 1.0m，现对加固后管线水头损失进行复核。3.2.1 计算过程（1）沿程水头损失 hf计算公式： hf，V=RCLV22AQ式中：hf管道沿程水头损失（m） ；Q单管设计输水流量（m3/s） ；L管道长度（m） ；A过水断面面积（m2） ，A=(D2)/4 ；R水力半径（m） ，R=A/X；X湿周（m） ，X=D；D管径（m） ；C谢才系数，C=R1/6/n；n糙率，对玻璃钢夹砂管道，n=0.009；钢筋混凝土衬砌隧洞，n=0.014，钢管，n=0.011。4（2）局部水头损失局部水头损失按照沿程水头

12、损失的 10估算。输水管道水头损失计算见下表 2-1：表 2-1 输水管道水头损失计算表（最低水位 42.5m）桩 号序号项 目单位1、2隧洞：k0+000k1+101管道k1+101k1+865.357涵洞k1+865.357k2+015.357管道2+015.3574+8543、4隧洞：4+8545+4103、4隧洞325国道起点：5+4105+630跨 325 国道段：5+6305+678管道5+6789+324.653（k0+350，改造段起点）改造段管道9+324.653（k0+350，改造段起点）9+762.233（k0+791.610，改造段终点）管道9+762.233（k0+7

13、91.610，改造段终点）22+216（小马头水厂）管道22+216（小马头水厂）26+121（北海浆纸厂）1输水管长度：Lm11017651502839556220483646.7437.612453.839062管径： Dm22.041.221.841.222.041.241.041.221.2+21.041.221.4+21.03设计流量：Qm3/s5.75.75.75.75.75.75.75.75.75.75.064沿程水头损失：hf=LV2/(C2R)m0.450.490.071.820.230.140.122.330.497.971.755局部水头损失：hj=hf*0.1m0.04

14、50.0490.010.180.020.0140.0120.2330.0490.800.186总水头损失：h=hf+hjm0.590.540.072.000.250.150.132.570.548.761.937每米水头损失m0.0005 0.0007 0.0005 0.0007 0.0004 0.0007 0.0028 0.00070.00120.0007 0.0005 8起点水位(压坡线高程)m42.541.9141.3741.3039.3039.0538.9038.7636.2035.6626.899终点水位(压坡线高程)m41.9141.3741.3039.3039.0538.9038

15、.7636.2035.6626.8924.9710 末端管顶高程m39.6037.8037.7536.0035.4516.0015.765.508.1021.6014.8011 末端管压坡水头m2.313.573.553.303.6022.9023.0030.7027.565.2910.1712 未加固前压坡水头m5.5510.43463.2.2 计算结果由上表计算结果与原设计对比，供水管道改造段 K0+350K0+791.610 管道缩窄后，在保证原有设计流量的前提下，小马头水厂的压坡水头由 5.55m 变为 5.29m，浆纸厂压坡水头由 10.43m 变为 10.17m，管道总水头损失只比

16、原来增加了 0.26m，改造后管道均能满足原有的设计供水要求。3.3 埋地钢管验算3.3.1 计算依据（1）中华人民共和国国家标准给水排水工程管道结构设计规范 （GB 50332-2002） ；（2）中国工程建设标准化协会标准给水排水工程埋地钢管管道结构设计规范（CECS 141：2002） ；（3） 钢结构设计规范GB50017。3.2 验算指标对埋地钢管进行强度、稳定及刚度验算。3.3.3 计算工况（1）受力条件按照改造设计，钢管和原玻璃钢管及两管间水泥砂浆应为联合承受外界荷载作用，但各自受力分配比例复杂难以确定，因此，为从安全角度考虑，按钢管独自受力进行验算。（2）荷载组合按给水排水工程

17、埋地钢管管道结构设计规范 （CECS 141：2002） ，各项验算荷载组合如下：a、强度验算：管道结构自重、竖向土压力、管道内水重、设计内水压力、地面堆积荷载、地面车辆荷载、温度变化；b、稳定验算：管道结构自重、竖向土压力、管道真空压力、地面堆积荷载、地面车辆荷载；7c、刚度验算：竖向土压力、地面堆积荷载、地面人群荷载。（3）荷载标准结构自重：Q345 钢管容重 s78.5kN/m3；竖向土压力：土容重 s19kN/m3；管道真空压力：按规范取值 50kN/m2；地面堆积荷载：按规范取值 10kN/m2；地面人群荷载：按规范取值 4kN/m2；温度变化：按规范，钢管管道的闭合温差取值 25。

18、3.3.4 计算结果埋地钢管验算结果详见表 2-2：表 2-2 钢管验算结果表项目计算值允许值单位钢管管壁截面的最大环向应力258.5310N/mm2强度验算钢管管壁截面的最大组合折算应力202.9310N/mm2稳定计算钢管管壁截面的临界压力116.4366.0kN/m2刚度计算钢管管道在准永久组合作用下的最大竖向变形0.00120.2mm 根据计算结果，钢管的强度、稳定及刚度均能满足要求。3.4 主要工程量本工程主要工程量详见表 2-3。8表 2-3 主要工程量表序号项目名称单位工程量1土方开挖m61602土方回填m41763C20（2）混凝土阀井m3254C20（2）混凝土镇墩、支墩m8

19、255C25（1）混凝土盖板、梁m316拆除阀井、镇墩旧混凝土m797灌填水泥砂浆（水泥：砂：水=1：1：0.6）m3898回填灌浆m29729钢筋制安t5.4610钢板重量t242.811法兰个5812回填灌浆钢管 32(2.5)m103113平面钢模板m179414明杆闸阀，400，双法兰接口，1.0MPa个2 15伸缩器，400个2 16硬密封蝶阀，DN1000个8 17硬密封蝶阀，DN800个3 18伸缩节，DN1000个8 19伸缩节，DN800个3 20复合排气阀，DN150个8 21蝶阀，DN150，1.0MPa个8 4 投资预算4.1 编制说明4.1.1 工程主要投资指标 （1

20、） 价格水平年： 2014 年第一季度。（2）工程静态总投资 497.58 万元。 4.1.2 编制原则和依据 （1）桂水基200738 号文颁布的广西水利水电工程设计概（预）算编制规定和广西水利水电建筑工程预算定额 、 广西水利水电设备安装工程预算定额 ；（2）国家计委、建设部“计价格（2002）10 号”工程勘察设计收费管理规定 ；（3）广西水利厅“桂水基2013第 18 号”文发布的关于调整广西水利水电建设工程定额人工预算单价的通知 。4.1.3 基础价格 （1）人工工资按广西水利厅“桂水基2013第18号”文发布的关于调整广西水9利水电建设工程定额人工预算单价的通知为5.25元/工时，

21、其中3.46元/工时进入直接费，1.79元/工时列入单价计算表的价差项内计列。（2）施工用水、电、风：采用广西水利水电工程设计概（预）算编制规定参考价格，电 0.9 元/kWh、风 0.12 元/m3、水 0.60 元/m3。（3）主要材料预算价格 水泥、钢材、油料、砂石料均考虑从北海市建材市场购买，运到工地价格水泥 394元/t、钢筋 3800 元/t、汽油 10110 元/t、柴油 8790 元/t、碎石 78 元/ m3、块石 71 元/ m3、砂 72 元/m3。主要材料预算价格见表 3-2-6。其他次要材料采用北海市 2014 年第 2 期信息价。 4.1.4 有关费率和指标 本工程按其它水利工程取费，其中：（1）其它直接费计算基础为直接费，建筑工程费率为 2.5%，安装工程费率为 3.4%。（2）现场经费现场经费率见下表： （3）间接费管理费费率见下表：序号工 程 类 别计 算 基