長(zhǎng)距離輸水管道設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的的重要問(wèn)題

1、長(zhǎng)距離輸水管道設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的重要問(wèn)題摘要長(zhǎng)距離管道輸水是解決水源分布不均衡的有效措施之一。目前，長(zhǎng)距離輸水管道設(shè)計(jì)中存在著諸多問(wèn)題。在保證安全性的前提下，應(yīng)進(jìn)行合理選材、管路設(shè)計(jì)、管道防腐、溝槽支護(hù)、等，同時(shí)要符合經(jīng)濟(jì)性的要求。本文就長(zhǎng)距離輸水管道設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了討論。關(guān)鍵字長(zhǎng)距離輸水管道 管路設(shè)計(jì) 優(yōu)化一、 輸水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)區(qū)域供水是一個(gè)系統(tǒng)工程，在滿(mǎn)足主要供水目標(biāo)100%供水量的同時(shí)，需要對(duì)途徑的水源匱乏地區(qū)進(jìn)行給水分流，確保供水效率的最大化?，F(xiàn)代長(zhǎng)距離輸水管道多采用雙管供水，在其中一條管道出現(xiàn)故障時(shí)，另一條管道作為備用，以滿(mǎn)足70%以上供水量的要求。二、 輸水方式選擇綜合考慮當(dāng)?shù)?/p>

2、的自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，在保證水質(zhì)和水量的前提下，選擇合理的長(zhǎng)距離輸水方式。早些年的輸水工程，大多利用天然地形，采用明渠（槽）開(kāi)挖的形式。隨著全球氣候的變化，生活污水和工業(yè)污水對(duì)環(huán)境的污染日益嚴(yán)重，明渠（槽）以及天然河道輸水不僅不能保證給水量，同時(shí)在輸送途中也易受環(huán)境的污染。因此，現(xiàn)代輸水工程多采用長(zhǎng)距離封閉式的專(zhuān)用管道輸水模式。輸水方式分重力流和壓力流兩種，在地勢(shì)條件允許的情況下，應(yīng)充分利用自然水頭，盡可能采用能耗更低、更經(jīng)濟(jì)的重力流輸水模式。對(duì)于不得不采取壓力流的情況，應(yīng)進(jìn)行管道水錘防護(hù)設(shè)計(jì)，確保管道不會(huì)因內(nèi)部壓力驟變而損壞。三、管線選擇輸水管道擔(dān)負(fù)著將源水送往城市的輸水任務(wù)，管線長(zhǎng)，投

3、資大，因此，在選擇管線時(shí)應(yīng)根據(jù)下列原則確定：1、是應(yīng)盡量做到線路短、起伏小、土石方工程量少、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、少占農(nóng)田或不占農(nóng)田；2、是管線走向的位置應(yīng)符合城市規(guī)劃要求，并盡可能沿現(xiàn)有道路或規(guī)劃道路敷設(shè)，以利施工和維護(hù)；3、是盡可能地減少拆遷；4、是應(yīng)盡量避免穿越河谷、山脊、沼澤、重要鐵路和泄洪地區(qū)；5、是管線應(yīng)充分利用水位高差，當(dāng)條件許可時(shí)優(yōu)先考慮重力流輸水；6、是管線應(yīng)考慮近遠(yuǎn)期結(jié)合和分期實(shí)施的可能。四、管道材料的選擇及保護(hù) 長(zhǎng)距離輸水工程大口徑管道的管材有鋼管、球墨鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼管(PCP)和預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管(PCCP)、玻璃鋼管等，下面就這幾種管材分別論述：1、鋼管鋼管應(yīng)用歷史較長(zhǎng)，范圍較

4、廣，它的強(qiáng)度高，管材和管件易加工，管廠建設(shè)周期短，特殊地段(如頂管、過(guò)河段)一般都采用鋼管，但鋼管的剛度小，易變形，襯里及外防腐要求嚴(yán)，必要時(shí)需作陰極保護(hù)，施工過(guò)程中組合焊接工作量大，與水泥壓力管相比，造價(jià)較高。大口徑鋼管有兩種成形工藝，即直縫焊管與螺旋焊管。螺旋焊接鋼管采用卷板，利用螺旋管焊接生產(chǎn)線一次成型，但螺旋焊接鋼管的焊縫較直縫焊接鋼管的焊縫長(zhǎng)，這就意味著薄弱環(huán)節(jié)多，可靠性差，因此輸水管道常采用直縫焊接鋼管。2、球墨鑄鐵管離心球墨鑄鐵管由于性能優(yōu)異，具有優(yōu)良的抵抗外部荷載能力、能滿(mǎn)足各種地質(zhì)情況要求；球墨鑄鐵管可承受內(nèi)水壓力超過(guò)20Mpa以上，它比非金屬管材強(qiáng)；球墨鑄鐵管內(nèi)襯為水泥砂漿

5、，管內(nèi)輸水符合衛(wèi)生要求；安裝、運(yùn)輸方便快捷，能夠滿(mǎn)足施工工期的要求；防腐性能優(yōu)異，使用壽命長(zhǎng)，球墨鑄鐵管通常有50100年的使用壽命，比化學(xué)管材及鋼管使用壽命長(zhǎng)；維修費(fèi)用低，輸水能力強(qiáng)，越來(lái)越廣泛用于城鎮(zhèn)供水行業(yè)及城鎮(zhèn)燃?xì)庑袠I(yè)，離心球墨鑄鐵管作為一個(gè)比較成熟的產(chǎn)品，從制造、設(shè)計(jì)、施工安裝應(yīng)用等均已形成了系列的國(guó)家、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是輸水、輸氣的首選管材。但大口徑管道鑄造難度大，造價(jià)略高，管道制造周期長(zhǎng)，并且大口徑球墨鑄鐵管管壁簿，承、插口端容易變形，影響管道敷設(shè)。3、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管(PCP)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管按生產(chǎn)工藝分為：一階段管和三階段管。(1)一階段管一階段管的制管過(guò)程是先把作為環(huán)向預(yù)應(yīng)力

6、鋼絲的鋼筋骨架放到裝配好的管模中，布置上縱向鋼筋，用電熱法或機(jī)械法使縱向鋼筋獲得預(yù)應(yīng)力，然后澆注砼，此后向特制的橡膠內(nèi)膜中注水升壓，使膠模膨脹，砼、外模和鋼筋一道膨脹變形，把砼中水份排擠掉。環(huán)向鋼筋獲得了預(yù)應(yīng)力，并立即進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，待砼凝固后將內(nèi)模中的水壓泄放，脫外模即成產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的最大口徑達(dá)2m，這種管材的特點(diǎn)是強(qiáng)度及抗?jié)B性較好，管壁較薄，但外模合縫處容易漏漿，修補(bǔ)率高，承口要磨削加工。(2)三階段管三階段管是指一根管材分三個(gè)階段制成，先做成一個(gè)帶縱向預(yù)應(yīng)力的砼管芯，管芯外纏環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絲，然后作水泥沙漿保護(hù)層。此種工藝建廠費(fèi)用低，宣于流動(dòng)性生產(chǎn)，唯抗?jié)B性能差，修補(bǔ)率高，管體笨重。4

7、、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP)預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管是在帶鋼筒(薄鋼筒的厚度約15ram左右)的砼管芯上，纏繞一層或二層環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絲，并作水泥砂槳保護(hù)層而制成的管子。預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管的特點(diǎn)是：由于管芯中嵌入了一層薄擘鋼筒具有較好的抗?jié)B性；由于承插端的工作面是定型鋼制口環(huán)，幾何尺寸誤差小，承插工作面間隙僅l2mm，O型膠圈占滿(mǎn)凹型槽內(nèi)，密封性能良好，在內(nèi)水壓力下，膠圈無(wú)法沖脫，往往滴水不漏，從而改善了一階段、三階段管膠圈安裝不到位則容易沖脫、承插口容易滴水的問(wèn)題；此類(lèi)管材承內(nèi)水壓力高、埋土深度大：此類(lèi)管材的管件配套齊全、簡(jiǎn)便、可靠。但是該管重量大，運(yùn)輸、施工和維修管理不便，由于是半柔性管，對(duì)管道基礎(chǔ)要

8、求較高。5、玻璃鋼管玻璃鋼管是指玻纖維增強(qiáng)樹(shù)脂塑料管。玻璃鋼管的特點(diǎn)是強(qiáng)度較高，重量輕，耐腐蝕，不結(jié)垢，內(nèi)壁光滑阻力小，在相同流量條件下比其它管材管道水頭損失小、節(jié)省能耗；管道接口為承插式，并設(shè)置膠圈，安裝方便：玻璃鋼管與其它塑料管一樣，均存在應(yīng)變腐蝕問(wèn)題：玻璃鋼管剛度小，管道基礎(chǔ)要求較嚴(yán)，必要時(shí)需作砂墊層，但它重量輕，抗腐蝕，安裝容易；玻璃鋼管破裂維修，通常采用樹(shù)脂粘補(bǔ)，它必須在干燥的環(huán)境下作業(yè)，這正是供水管道難以具備的條件；管材始終存在廢舊料的再生回收、焚燒處置的問(wèn)題，熱塑性塑料管及熱固性塑料管的最終焚燒處置大多數(shù)對(duì)環(huán)境造成不同程度的危害。五、水錘的防護(hù)技術(shù)與安全措施長(zhǎng)距離輸水采用壓力流輸

9、水時(shí)，在泵站系統(tǒng)為防止水錘的危害，一般采用調(diào)壓井，水錘消除器、液控蝶閥、緩閉止回閥、旁通管泄壓等形式。水在輸水管道中運(yùn)行時(shí)，實(shí)際上是水氣兩相流。因此在長(zhǎng)距離輸水管道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)依據(jù)輸水管道的縱向布置，分析研究計(jì)算可能出現(xiàn)的不同工況下水的流動(dòng)狀態(tài)，選擇合適的位置( 一般在駝峰處) 布置一定數(shù)量的排氣閥，在管線的水平段，排氣的問(wèn)題更突出，因此在設(shè)計(jì)時(shí)一般人為地把管線布置成一個(gè)高點(diǎn)，設(shè)置排氣閥，而且水平距段根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般在600m 1000m 設(shè)置一處。長(zhǎng)距離輸水工程在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，采用安全、合理、經(jīng)濟(jì)的水錘防護(hù)措施，效果較好，但不能做到全部去除，因此在管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也對(duì)此問(wèn)題有所考慮。我國(guó)的給水排水管

10、道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范( 報(bào)批稿) 中已明確，管道的設(shè)計(jì)內(nèi)壓力為管道工作壓力的1.4 1. 5 倍主要解決管道的試壓與管道產(chǎn)生的殘余水錘的危害，保證輸水工程的安全。六、管道基礎(chǔ)處理及溝槽支護(hù)1、管道基礎(chǔ)處理淤泥土質(zhì)在管底以下lm內(nèi)時(shí)，應(yīng)全部清除淤泥土質(zhì)并換填好粘土或粉土，換填至管底高程，分層夯實(shí)，密實(shí)度系數(shù)不小于09。當(dāng)管底地基在lm4m范圍內(nèi)的淤泥土層時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)槽施工打入直徑為100mm的松木樁，間距為300mm呈梅花形布置。再在松木樁上頂換填碎塊石(塊徑小于300mm)，厚度為400mm。然后在碎塊石頂面換填200mm厚的石粉渣。當(dāng)管底地基為大于4m以上范圍的淤泥土層時(shí)，可采用水泥攪拌樁方式。樁徑D

11、=550mm，間距為縱向12m，橫向1m，共4排。樁頂為管道中心，樁底為穿過(guò)淤泥土層、至下一土層2m以上。當(dāng)管道遇到大面積水塘，可采用鋼筋混凝土支架跨越管道結(jié)構(gòu)方式。鋼筋混凝土支架可采用鉆孔灌澆樁形式。如果場(chǎng)地條件允許可采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混；疑土預(yù)制管樁的形式，施工快且節(jié)省工程費(fèi)用。2、溝槽支護(hù)所有管道基槽開(kāi)挖時(shí)，必須做好施工降水，做好基槽坑邊的支護(hù)，基坑邊不能堆放棄土，不能有重型及大型機(jī)械設(shè)備，以免增大對(duì)基坑支護(hù)的側(cè)壓力。由于南方地區(qū)地下水位較高，特殊地段的溝槽支護(hù)方式常采用拉森鋼板樁支護(hù)，這種支護(hù)方式既可以起到擋土作用，從而減少開(kāi)槽斷面，也可以起到止水作用，便于施工，但費(fèi)用較高。七、穿越障礙物

12、1、管道穿越河流管道在穿越河道時(shí)多采用沉管旌工方式，該方式具有施工速度快、投資省的優(yōu)點(diǎn)，但維修困難，需要水下作業(yè)。做過(guò)河管設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：需要委托航道部門(mén)進(jìn)行水下測(cè)量，并請(qǐng)航道部門(mén)提出河道的規(guī)劃斷面及技術(shù)要求。一般過(guò)河管管頂高程在規(guī)劃河底高程以下1.0m，并且管道在河底的直線段應(yīng)滿(mǎn)足河道的規(guī)劃斷面寬度要求。過(guò)河管沉管施工時(shí)，兩側(cè)斜管段上口應(yīng)高出河流的常水位，待管道沉到設(shè)計(jì)高程后，局部進(jìn)行拋石固定，然后去除管道上吊耳等突出物，以免船只拋錨時(shí)刮到，然后沉管段溝槽內(nèi)需回填碎石至現(xiàn)況河底，兩側(cè)河岸管道視水位及設(shè)計(jì)高程關(guān)系，確定是否需要采用圍堰施工；管道穿堤部分需根據(jù)水利部門(mén)要求設(shè)鋼筋混凝土包封，