長距離輸水管道設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的的重要問題

1、長距離輸水管道設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的重要問題摘要長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，長距離輸水管道設(shè)計(jì)中存在著諸多問題。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。本文就長距離輸水管道設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題進(jìn)行了討論。關(guān)鍵字長距離輸水管道 管路設(shè)計(jì) 優(yōu)化一、 輸水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)區(qū)域供水是一個系統(tǒng)工程，在滿足主要供水目標(biāo)100%供水量的同時(shí)，需要對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）開挖的形式。隨著全球氣候的變化，生活污水和工業(yè)污水對環(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距離封閉式的專用管道輸水模式。輸水方式分重力流和壓力流兩種，在地勢條件允許的情況下，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，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，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，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，能夠滿足施工工期的要求；防腐性能優(yōu)異，使用壽命長，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；維修費(fèi)用低，輸水能力強(qiáng)，越來越廣泛用于城鎮(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家、國際標(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，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階段制成，先做成一個帶縱向預(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型膠圈占滿凹型槽內(nèi)，密封性能良好，在內(nèi)水壓力下，膠圈無法沖脫，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題；此類管材承內(nèi)水壓力高、埋土深度大：此類管材的管件配套齊全、簡便、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)中也對此問題有所考慮。我國的給水排水管

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)：需要委托航道部門進(jìn)行水下測量，并請航道部門提出河道的規(guī)劃斷面及技術(shù)要求。一般過河管管頂高程在規(guī)劃河底高程以下1.0m，并且管道在河底的直線段應(yīng)滿足河道的規(guī)劃斷面寬度要求。過河管沉管施工時(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)水利部門要求設(shè)鋼筋混凝土包封，