时间：2013-11-29 分类：水力
摘 要:通过某市城市输水管道设计,结合多年设计经验,指出输水管道设计中应注意问题、难点及如何根据现场情况合理选用施工方案。
关键词:输水管道道,设计
引言
随着城市建设的发展,人民生活水平的不断提高,城市供水大幅提升,给水管网需进行大量的扩建、改造。要想把该项工作做好,工程设计至关重要。结合多年从事市政给水管道设计的工程经验,谈谈输水管管位的确定、管材的选用、管道附属设施的设置及施工工艺的选用等设计心得。
1.1 工程概况
该项目为某市某水厂至加压泵房的专用输水管道工程，路线总长10.8km。加压泵房近期规模为38万m3/d，远期规划规模60万m3/d。本项目分为三个标段：I标输水管、II标输水管、III标输水管。
I标输水管为一条DN1800和一条DN2000的管道，DN1800管已建，本次设计只考虑DN2000管道，管段总长为5300m。本设计管道的近期设计流量为4.398m3/s (按加压泵房近期规模为38万m3/d时，单独使用DN2000考虑)，远期设计流量为3.655m3/s (按加压泵房远期规划规模60万m3/d，DN2000和DN1800同时使用时，DN2000所分得流量考虑)。
II标输水管为一条DN1800和一条DN2000的管道，管段总长为3100m。本设计管道的近期设计流量为4.398m3/s (按加压泵房近期规模为38万m3/d时，单独使用DN2000考虑)，远期设计流量为3.655m3/s (按加压泵房远期规划规模60万m3/d，DN2000和DN1800同时使用时，DN2000所分得流量考虑)。
III标输水管为一条DN1800和一条DN2000的管道，管段总长为2400m。本设计管道的近期设计流量为4.398m3/s (按加压泵房近期规模为38万m3/d时，单独使用DN2000考虑)，远期设计流量为3.655m3/s (按加压泵房远期规划规模60万m3/d，DN2000和DN1800同时使用时，DN2000所分得流量考虑)。
1.2 工程设计
1.2.1 管道及附属构筑物布置
(一) 管道布置
本工程在道路北(东)侧人行道(绿化带)内敷设一条DN2000的输水管道，在道路南(西)侧人行道(绿化带)内敷设一条DN1800的输水管道，道路外另设配水管及消防用水管道，不在本次设计范围，因此本工程管道不引出配水管及消防用水管道。
(二) 管道附属设施布置：
管道附属设施是保证给水管道能否高效安全使用的重要一环,给水管道设计的优劣,不仅体现在管位的确定和管材的选用,还体现在管道附件设置的合理与否。
1) 检修阀门
输水管的检修阀门间距根据事故抢修允许的排水时间确定，结合管道穿越河沟、公路桥等障碍物设置检修阀门井。本工程综合考虑整段输水管道，设置3检修阀门。
阀门井位于路面上时，井面与道路地面标高平齐;位于绿化带内时，高于绿化带0.15米。本工程阀门井有两种：开挖段阀门井和顶管段阀门井，开挖段阀门井为新建，顶管段阀门井利用顶管工作井(接收井)进行改造设计。
2) 排气阀
由于溶于水中气体的释放,管道中拱起部分易积聚空气形成气囊,造成气阻,使管道过水断面减少,水头损失增大,当管网水压突然变化,还会形成水锤,容易造成爆管现象。根据线路布置及工程需要，为保证管道正常运行，在管线纵断每个起伏变化的最高处，变坡以及其它可能产生负压的部位或平直段每隔1000米处设置排气阀。本工程沿线布设排气阀12处。
排气阀井位于路面上时，井面与道路地面标高平齐;位于绿化带内时，高于绿化带0.15米。本工程排气井有两种：开挖段排气井和顶管段排气井，开挖段排气井为新建，顶管段排气井利用顶管工作井(接收井)进行改造设计。
3) 泄水阀
为排除管道中的沉淀物或方便放空管道进行检修,在管线纵断面起伏低处、纵向同坡向，每0.5~1.0km左右均设置泄水阀，其管径按规程为干管的1/3，考虑到管线纵坡小，放水时间按6小时计算。本工程沿线布设泄水阀8处。
本工程泄水阀设计引向管线北(东)侧，并分别设置泄水阀井和泄水井，泄水阀井内安装有手动闸阀，泄水井内设溢流管自流排水，溢流至附近雨水检查井或河涌，如无法靠重力排水时须使用泵抽。
4) 倒流防止器
本工程为输水管道工程，因此不需设置倒流防止器。
5) 管道支座
管道架管过河涌处设置管道支座，支座为混凝土，基础需根据现场情况设计。
(三) 管道竖向设计
给水管道的平面布置和竖向位置，应按照《城市工程管线综合规划规范》 GB50289-98确定。输配水管道布置，应减少管道与其他管道的交叉。当竖向位置发生矛盾时，宜按下列规定处理：
² 压力管线让重力管线
² 可弯曲管线让不易弯曲管线
² 分支管线让干管线
² 小管径管线让大管径管线
² 给水管在上，废、污水管在其下部通过
本工程输水管管道开挖段埋深为3.6~4m，顶管段管道埋深为5.5~7.0m。管道行进过程中遇现状管线，均从现状管线下穿过，纵向间距大于0.5m。
1.2.2 管材选用
本工程管材采用焊接钢管，管材设计考虑50年的使用寿命，管径为DN1800和DN2000，开挖段管道壁厚为16cm，顶管段管道壁厚为20mm，材质为Q235-B，工程安装钢管材料按《碳素结构钢》GB700-2006规定。#p#分页标题#e#
1.2.3 管道基础及接口
1) 管道基础：
管道基础处理及开挖、回填应严格按照《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008执行。
管道地基承载力应不小于100Kpa，构筑物地基承载力应不小于150Kpa。根据地质资料，本工程管道及构筑物地基均采用天然地基，施工时如果现状地质与设计图纸不符，管道基础处理及开挖支护方案应由业主、监理及施工单位三方协商决定。
2) 管道连接：
钢管(SP)：采用对接口双面焊接。卷管的同一筒节上只有一道纵向焊缝，每条钢管上的环向焊缝的间距不能小于2米。
1.2.4 管道防腐
顶管用钢管外防腐采用高硬度耐磨防腐涂料厚度不小于300μm(油漆理论用量1.2kg/m2)，防腐层电火花检测仪3KV检测无击穿现象。开挖段及外露管段采用环聚氧沥青涂料防腐，即底气-腻子-面漆-浸漆玻璃布-浸漆玻璃布-面漆，干膜厚度大于等于0.3mm;玻璃布采用中碱，无捻、无蜡玻璃纤维布，其经纬密度为12X12根/cm2。内防腐为内衬水泥砂浆，要求现场制作。水泥砂浆衬里技术要求按CECS10:89《埋地给水钢管水泥砂浆衬里技术标准》执行。
1.2.5 管道施工工艺
本输水管道工程沿途地形复杂，构筑物繁多，需根据现场条件采取不同敷设方式，主要为：开挖施工，顶管施工和支座架管。
开挖施工：若现场条件允许，管道敷设可采取放坡开挖，部分管段因现场条件限制须拉森钢板桩支护。
顶管施工：输水管需穿越水道、铁路、高速公路或因现场条件限制无法采用开挖施工的，应采用顶管施工。
支座架管：输水管需沿河道敷设，经相关部门协调后可采用支座架管敷设。
1.2.6 管道压力试验及冲洗
1) 试验压力:本工程输水管网工作压力为0.15~0.4Mpa,根据有关规范,试验水压力取1.0Mpa。
2) 消毒:管道消毒必须按国家《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-2008)执行。
3) 冲洗:冲洗工作是管道工程投产前的一道工序,冲洗最后阶段管道的水质要符合业主对供水管网系统的水质要求。本工程可从分段冲洗,冲洗水量排入沿途的河涌。同时注意做好消能措施,避免冲垮堤围造成事故。
1.2.7 安全技术要求
1) 给排水管道工程的施工应按设计及相关规范、规程要求进行，遵守有关施工安全、劳动保护、防火、防毒的法律、法规，建立安全管理体系和安全生产责任制，确保安全施工。
2) 给排水管道工程的建设、养护、维修工程的作业现场应当设置明显标志和安全防护设施。
3) 穿越河道、铁路、桥梁等特殊重要构筑物的给排水管道在施工前应查明工程场区周边状况，重视施工过程对周边环境可能造成的人员、构筑物破坏的安全影响，设计及施工方案需报主管部门审批后方可实施。
4) 给排水管道工程施工前必须对该道路/地面下的管线进行详细的摸查，相距现有地下管线较近时，须会同相关单位对现有管线的保护、改线和迁移制定可行的方案。
5) 给排水管道敷设位置与房屋建筑距离较近时，应对房屋建筑进行鉴定，根据所需做好房屋支护，确保安全方可开挖施工。
6) 给排水管道工程施工期间应合理安排注意临时导水和排水设施，确保施工期间排水顺畅。
7) 给排水构筑物内的孔洞，应加设盖板或临时栏杆，防止人、物坠落。
8) 给水管道必须试验合格，并网运行前进行冲洗和消毒，经检验水质达到标准后，方可允许并网通水投入运行。
9) 给排水管道的维护安全作业应严格按照《城镇供水管网运行、维护及安全技术规程》和《城镇排水管道维护安全技术规程》的要求执行。
10) 管道采用开挖施工时，应严格按设计要求做好支护措施，防止管槽坍塌，确保管槽支护结构及周边的安全、稳定。
11) 管道装卸及堆放时，必须设置防止管道滚动的定位块;在管槽内下管时，所用索具要牢固，管槽内不得有人。
12) 当管道需采用敞开式掘进(俗称：人工顶管)工艺时，必须经过专项评审通过后才能实施，施工过程必须设专人监测各项安全指标，特别在通风、用电、冒水、涌砂、涌泥、抢险、应急预案等各方面要严格按有关规定进行操作。
13) 沉管施工水下开挖前应摸查开挖范围的水下管线及有关情况，并取得有关部门的施工许可，船上作业人员均应穿着救生和安全防护装备。
14) 管线及渠箱的接驳应根据施工季节考虑其流量、流速，且应留有一定的富余，导流、截流措施必须可靠、有效，对较大型的接驳必须设置2道(种)或以上数量(类型)的导流、截流措施;在拆除导流、截流措施通水之前，应对每道措施的拆除顺序做出严格的安排和控制。
15) 其他未尽事宜，应按照相关安全生产的法律、法规执行。
1.3 结语
城市输水管道担负着人民生产生活用水的重任,关系着千家万户,是一个城市的大动脉。对城市市政输水管道设计,设计人员必须掌握现场的第一手资料,结合现场实际情况采用合理经济的设计方案。因此，作为设计人员必须到施工现场第一线，熟悉管线沿途穿越的障碍物，根据现场情况灵活采用不同施工工艺，切记死搬硬套设计规范，这样才能保证设计出的成果经济合理。#p#分页标题#e#
参考文献:
[1]《城市工程管线综合规划规范》 GB50289298
[2]《室外给水设计规范》 GB5001322006
[3]《碳素结构钢》 GB700-2006
[4]《给水排水管道工程施工及验收规范》 GB50268-2008
[5]《埋地给水钢管水泥砂浆衬里技术标准》 CECS10:89
