(定稿)北海鐵山港近期供水管道改造工程講解

1、 北海市鐵山港區(qū)近期供水管道北海市鐵山港區(qū)近期供水管道K0+350K0+768 段改造工程段改造工程設(shè)設(shè) 計計 報報 告告廣廣西西壯壯族族自自治治區(qū)區(qū)水水利利電電力力勘勘測測設(shè)設(shè)計計研研究究院院南南寧寧 201*年年*月月單 位 名稱：廣西壯族自治區(qū)水利電力勘測設(shè)計研究院項 目 名稱：北海市鐵山港區(qū)近期供水管道 K0+350K0+768 段改造工程工 程 勘 察 證書：工程勘察綜合類甲級 200110-kj工程設(shè)計資質(zhì)證書：水 利 行 業(yè) 甲級 電力行業(yè)（水力發(fā)電）甲級質(zhì)量管理體系認證證書：GB/T19001-2008-ISO9001：2008 標準 注冊號：05209Q20036R2M 院

2、長：*總工程師：*A145004694項目名稱：北海市鐵山港區(qū)近期供水管道 K0+350K0+768 段改造工程設(shè)計階段：初步設(shè)計分 管 院 長： *分 管 總 工：*項目負責(zé)人： * 北海市鐵山港區(qū)近期供水管道K0+350K0+768 段改造工程設(shè)計報告編制人員批 準：*核 定：* 審 查：*校 核：* *編 寫：* *目 錄1 前言.12 管道改造設(shè)計.22.1 改造方案布置.22.2 管道輸水能力復(fù)核.32.3 埋地鋼管驗算.62.4 主要工程量.73 投資預(yù)算.83.1 編制說明.83.2 預(yù)算表.103.3 預(yù)算附表.16附件：委托書附圖：1、管道平面、剖面圖（GXS004706-2

3、G-G-01） ；2、新增連通管井結(jié)構(gòu)設(shè)計圖（GXS004706-2G-G-02） ；3、放空閥井結(jié)構(gòu)及鋼筋圖（GXS004706-2G-G-03） ；4、進人孔井、排氣閥井設(shè)計圖（GXS004706-2G-G-04） 。11 前言廣西沿海工業(yè)園供水水源工程項目分近期供水工程和二期供水工程兩期建設(shè)，均由湖海運河上的結(jié)瓜水庫東嶺水庫取水，通過輸水管道將水送至北海鐵山港工業(yè)園區(qū)，便于高新產(chǎn)業(yè)及工業(yè)項目進行選址及開展招商工作。近期工程和二期工程輸水管通過沿途每隔約 2km 設(shè)置的連通管互通，從而實現(xiàn)近期工程和二期工程統(tǒng)一調(diào)度供水。其中近期供水工程供水規(guī)模為 23 萬 m3/d（最高日供水量），二期供

4、水工程供水規(guī)模為 21.74 萬 m3/d（最高日供水量），設(shè)計供水總規(guī)模為 44.7 萬 m3/d（最高日供水量）。輸水線路長約 26km，輸水主管為 4 根管徑為 1200mm 的夾砂玻璃鋼管（近期及二期各兩根），鐵山港水廠后輸水支管則采用管徑分別為 1000mm 和 1400mm 的玻璃夾砂鋼管各兩根。在管道中心線高程低于 10m 的管道設(shè)計工作壓力為 0.6Mpa，其余管段壓力等級為 0.4MPa，剛度為 5000N/m2。近期工程輸水管于 2005 年 11 月底開工建設(shè)，2007 年 10 月試通水運行，2011 年 7 月份通過竣工驗收。二期工程于 2007 年開工建設(shè)，2010

5、 年 9 月開始調(diào)試運行，10 月份與近期工期互通向鐵山港水廠供水，2012 年 11 月份通過竣工驗收。2 供水管道改造的必要性位于鐵山港區(qū)南康鎮(zhèn)境內(nèi)的近期和二期工程的供水管道樁號 K0+350K0+775 段，出現(xiàn)管道損壞頻繁冒水。造成該管段頻繁損壞冒水主要原因：(一)該管段原為荒地，設(shè)計為原土回填，群眾為了增加經(jīng)濟收入，開挖蝦塘養(yǎng)蝦，造成地下水位升高，造成地質(zhì)條件變差，形成軟基，造成管道的不均勻沉降，使連接部位錯位引起管道漏水；(二)該管段設(shè)計的閥井及拐點支墩多（共 6 處） ，不均勻下沉，影響了使用功能；(三)該輸水管道中心線高程（8.1） ，為管道最低段，供水水壓較最高，約為 30m

6、，形成漏水點后對漏水量及管道安全影響更大。為了消除隱患，提高供水保障，確保鐵山港工業(yè)園區(qū)的供水安全；降低運行成本和維護費用；提高資產(chǎn)使用效能和效率，基于以下原因，急需對漏損的管道進行改造。(一)影響供水安全及供水保障：頻繁壞管冒水造成周邊農(nóng)作物、蝦塘受淹，群眾意見大，阻撓供水管道搶修，無法進行及時、有效的搶修工作，危及鐵山港工業(yè)園區(qū)的供水安全，一旦出現(xiàn)供水事故，將帶來無法估量的供水損失和信譽損失。(二)運行成本和維護費用高：經(jīng)過群眾的開發(fā)利用，該段管段均處于魚塘、蝦塘下，2壞管冒水，造成的損失大，賠償成本高；該管段處于低洼段，管道搶修時，抽排水水量大，造成漏耗率高；增加運行成本和維護費用。（三

7、）頻繁的損壞冒水，管道產(chǎn)生供水負壓及水錘，降低供水管道的使用壽命，無法正常供水也影響資產(chǎn)使用效能和效率。本次先對近期管道 K0+350K0+768 段管段進行改造。近期和二期工程總長 26km的輸水管道全線共設(shè)置有 7 個連通管井，連通管井平均間距約為 2km，本次改造管道前、后連通管井間距約為 3.1km，距離太遠，不利于管道檢修和流量調(diào)節(jié)。因此為了充分利用近期和二期管道聯(lián)合供水，增加供水的安全性，擬在連通管井 L3 和 L4 之間的適中位置 K0+768 樁號附近增加一個近期管道與二期管道的連通管井，新增的連通管井與前、后連通管井的距離分別為 0.8km 和 2.2km。3 管道改造設(shè)計3

8、.1 改造方案布置本次輸水管道改造主要是針對在供水運行過程中，近期供水管道損壞頻繁冒水的K0+350K0+791.61 段輸水管道（雙管） ，改造段總長 883.22m?？紤]到本段管道所經(jīng)之處均為水田或蝦塘，征地難度大、費用高，而且二期工程輸水管道與近期輸水管道平行布置，管間凈間距只有 3m，如采用開挖更換管道的方案改造施工時不可避免對二期輸水正常運行造成不利影響，對二期管道造成破壞的風(fēng)險很大。因此，綜合各方面的因素考慮，采用在原玻璃鋼管內(nèi)套裝鋼管的改造方案。由于需改造的管道較長，而且中間有平面拐彎 3 處，豎向拐彎 2 處，放空閥井 1 個，排氣閥井一個，因此需分段套管。為了避免拆除原有放空

9、閥井，將放空閥井改在本次改造管道的起始端，原有放空閥井保留，內(nèi)套鋼管從原有閥井的主管內(nèi)穿過。而原有的 k0+768 處的排氣閥井則拆除，改為連通管井，在連通管井進、出口側(cè)安裝排氣閥。根據(jù)原有的管道布置，在 k0+350（改造起始點） 、k0+392.900（平面轉(zhuǎn)彎點 G2） 、k0+505.564（平面轉(zhuǎn)彎點 G3） 、k0+620（豎向轉(zhuǎn)彎） 、k0+698.014（平面轉(zhuǎn)彎點 G4） 、k0+760（豎向轉(zhuǎn)彎）處設(shè)置 6 個工作坑，將工作坑內(nèi)原有的玻璃鋼管切除，由工作坑內(nèi)向兩端玻璃鋼管內(nèi)套裝鋼管?？紤]到鋼管防腐的需要，同時避免村民挖掘蝦塘施工對管道造成損壞，所有工作3坑段的鋼管均外包混凝

10、土兼鎮(zhèn)墩，同時為了方便運行維護，在每個工作坑內(nèi)的管段均設(shè)置進人孔。改造管段內(nèi)設(shè)置改建放空閥井一個，增設(shè)連通管井 1 個、排氣閥井 4 個（兼排氣及進人孔） 、進人孔井 2 個，拆除原有排氣閥井 1 個。由于玻璃鋼管已經(jīng)發(fā)生了變形，為了便于套管，鋼管管徑為 1.0m，壁厚 0.01m，比原玻璃鋼管內(nèi)徑略小，經(jīng)復(fù)核對過流能力沒有影響，水頭損失增加只有約 26cm。在原玻璃鋼管與內(nèi)襯鋼管之間灌填膨脹水泥砂漿，同時在原玻璃鋼管與內(nèi)襯鋼管之間埋設(shè) 32 回填灌漿鋼管進行回填灌注純水泥漿，確保原玻璃鋼管與內(nèi)襯鋼管結(jié)合緊密，以防鋼管在玻璃鋼管內(nèi)晃動。3.2 管道輸水能力復(fù)核由于近期供水管道 K0+350K0

11、+791.610 段改造采用在原有玻璃鋼管內(nèi)套管、工作坑采用鋼管，管道直徑由 1.2m 變?yōu)?1.0m，現(xiàn)對加固后管線水頭損失進行復(fù)核。3.2.1 計算過程（1）沿程水頭損失 hf計算公式： hf，V=RCLV22AQ式中：hf管道沿程水頭損失（m） ；Q單管設(shè)計輸水流量（m3/s） ；L管道長度（m） ；A過水斷面面積（m2） ，A=(D2)/4 ；R水力半徑（m） ，R=A/X；X濕周（m） ，X=D；D管徑（m） ；C謝才系數(shù)，C=R1/6/n；n糙率，對玻璃鋼夾砂管道，n=0.009；鋼筋混凝土襯砌隧洞，n=0.014，鋼管，n=0.011。4（2）局部水頭損失局部水頭損失按照沿程水頭

12、損失的 10估算。輸水管道水頭損失計算見下表 2-1：表 2-1 輸水管道水頭損失計算表（最低水位 42.5m）樁 號序號項 目單位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國道起點：5+4105+630跨 325 國道段：5+6305+678管道5+6789+324.653（k0+350，改造段起點）改造段管道9+324.653（k0+350，改造段起點）9+762.233（k0+791.610，改造段終點）管道9+762.233（k0+7

13、91.610，改造段終點）22+216（小馬頭水廠）管道22+216（小馬頭水廠）26+121（北海漿紙廠）1輸水管長度：Lm11017651502839556220483646.7437.612453.839062管徑： Dm22.041.221.841.222.041.241.041.221.2+21.041.221.4+21.03設(shè)計流量：Qm3/s5.75.75.75.75.75.75.75.75.75.75.064沿程水頭損失：hf=LV2/(C2R)m0.450.490.071.820.230.140.122.330.497.971.755局部水頭損失：hj=hf*0.1m0.04

14、50.0490.010.180.020.0140.0120.2330.0490.800.186總水頭損失：h=hf+hjm0.590.540.072.000.250.150.132.570.548.761.937每米水頭損失m0.0005 0.0007 0.0005 0.0007 0.0004 0.0007 0.0028 0.00070.00120.0007 0.0005 8起點水位(壓坡線高程)m42.541.9141.3741.3039.3039.0538.9038.7636.2035.6626.899終點水位(壓坡線高程)m41.9141.3741.3039.3039.0538.9038

15、.7636.2035.6626.8924.9710 末端管頂高程m39.6037.8037.7536.0035.4516.0015.765.508.1021.6014.8011 末端管壓坡水頭m2.313.573.553.303.6022.9023.0030.7027.565.2910.1712 未加固前壓坡水頭m5.5510.43463.2.2 計算結(jié)果由上表計算結(jié)果與原設(shè)計對比，供水管道改造段 K0+350K0+791.610 管道縮窄后，在保證原有設(shè)計流量的前提下，小馬頭水廠的壓坡水頭由 5.55m 變?yōu)?5.29m，漿紙廠壓坡水頭由 10.43m 變?yōu)?10.17m，管道總水頭損失只比

16、原來增加了 0.26m，改造后管道均能滿足原有的設(shè)計供水要求。3.3 埋地鋼管驗算3.3.1 計算依據(jù)（1）中華人民共和國國家標準給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 （GB 50332-2002） ；（2）中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準給水排水工程埋地鋼管管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（CECS 141：2002） ；（3） 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017。3.2 驗算指標對埋地鋼管進行強度、穩(wěn)定及剛度驗算。3.3.3 計算工況（1）受力條件按照改造設(shè)計，鋼管和原玻璃鋼管及兩管間水泥砂漿應(yīng)為聯(lián)合承受外界荷載作用，但各自受力分配比例復(fù)雜難以確定，因此，為從安全角度考慮，按鋼管獨自受力進行驗算。（2）荷載組合按給水排水工程

17、埋地鋼管管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 （CECS 141：2002） ，各項驗算荷載組合如下：a、強度驗算：管道結(jié)構(gòu)自重、豎向土壓力、管道內(nèi)水重、設(shè)計內(nèi)水壓力、地面堆積荷載、地面車輛荷載、溫度變化；b、穩(wěn)定驗算：管道結(jié)構(gòu)自重、豎向土壓力、管道真空壓力、地面堆積荷載、地面車輛荷載；7c、剛度驗算：豎向土壓力、地面堆積荷載、地面人群荷載。（3）荷載標準結(jié)構(gòu)自重：Q345 鋼管容重 s78.5kN/m3；豎向土壓力：土容重 s19kN/m3；管道真空壓力：按規(guī)范取值 50kN/m2；地面堆積荷載：按規(guī)范取值 10kN/m2；地面人群荷載：按規(guī)范取值 4kN/m2；溫度變化：按規(guī)范，鋼管管道的閉合溫差取值 25。

18、3.3.4 計算結(jié)果埋地鋼管驗算結(jié)果詳見表 2-2：表 2-2 鋼管驗算結(jié)果表項目計算值允許值單位鋼管管壁截面的最大環(huán)向應(yīng)力258.5310N/mm2強度驗算鋼管管壁截面的最大組合折算應(yīng)力202.9310N/mm2穩(wěn)定計算鋼管管壁截面的臨界壓力116.4366.0kN/m2剛度計算鋼管管道在準永久組合作用下的最大豎向變形0.00120.2mm 根據(jù)計算結(jié)果，鋼管的強度、穩(wěn)定及剛度均能滿足要求。3.4 主要工程量本工程主要工程量詳見表 2-3。8表 2-3 主要工程量表序號項目名稱單位工程量1土方開挖m61602土方回填m41763C20（2）混凝土閥井m3254C20（2）混凝土鎮(zhèn)墩、支墩m8

19、255C25（1）混凝土蓋板、梁m316拆除閥井、鎮(zhèn)墩舊混凝土m797灌填水泥砂漿（水泥：砂：水=1：1：0.6）m3898回填灌漿m29729鋼筋制安t5.4610鋼板重量t242.811法蘭個5812回填灌漿鋼管 32(2.5)m103113平面鋼模板m179414明桿閘閥，400，雙法蘭接口，1.0MPa個2 15伸縮器，400個2 16硬密封蝶閥，DN1000個8 17硬密封蝶閥，DN800個3 18伸縮節(jié)，DN1000個8 19伸縮節(jié)，DN800個3 20復(fù)合排氣閥，DN150個8 21蝶閥，DN150，1.0MPa個8 4 投資預(yù)算4.1 編制說明4.1.1 工程主要投資指標 （1

20、） 價格水平年： 2014 年第一季度。（2）工程靜態(tài)總投資 497.58 萬元。 4.1.2 編制原則和依據(jù) （1）桂水基200738 號文頒布的廣西水利水電工程設(shè)計概（預(yù)）算編制規(guī)定和廣西水利水電建筑工程預(yù)算定額 、 廣西水利水電設(shè)備安裝工程預(yù)算定額 ；（2）國家計委、建設(shè)部“計價格（2002）10 號”工程勘察設(shè)計收費管理規(guī)定 ；（3）廣西水利廳“桂水基2013第 18 號”文發(fā)布的關(guān)于調(diào)整廣西水利水電建設(shè)工程定額人工預(yù)算單價的通知 。4.1.3 基礎(chǔ)價格 （1）人工工資按廣西水利廳“桂水基2013第18號”文發(fā)布的關(guān)于調(diào)整廣西水9利水電建設(shè)工程定額人工預(yù)算單價的通知為5.25元/工時，

21、其中3.46元/工時進入直接費，1.79元/工時列入單價計算表的價差項內(nèi)計列。（2）施工用水、電、風(fēng)：采用廣西水利水電工程設(shè)計概（預(yù)）算編制規(guī)定參考價格，電 0.9 元/kWh、風(fēng) 0.12 元/m3、水 0.60 元/m3。（3）主要材料預(yù)算價格 水泥、鋼材、油料、砂石料均考慮從北海市建材市場購買，運到工地價格水泥 394元/t、鋼筋 3800 元/t、汽油 10110 元/t、柴油 8790 元/t、碎石 78 元/ m3、塊石 71 元/ m3、砂 72 元/m3。主要材料預(yù)算價格見表 3-2-6。其他次要材料采用北海市 2014 年第 2 期信息價。 4.1.4 有關(guān)費率和指標 本工程按其它水利工程取費，其中：（1）其它直接費計算基礎(chǔ)為直接費，建筑工程費率為 2.5%，安裝工程費率為 3.4%。（2）現(xiàn)場經(jīng)費現(xiàn)場經(jīng)費率見下表： （3）間接費管理費費率見下表：序號工 程 類 別計 算 基