對(duì)市政管網(wǎng)給排水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工的探討

曹貴平

(山西六建集團(tuán)有限公司，山西太原 030024)

1 概述

1)對(duì)管道的相關(guān)認(rèn)識(shí)。

跟隨現(xiàn)代科技發(fā)展的腳步，工業(yè)化進(jìn)度不斷增強(qiáng)，管道在人們的生活中日益發(fā)揮著重要的作用。城市里的給水、排水、供熱和供煤氣等種種與人們生活息息相關(guān)的各個(gè)方面都有著管道的足跡。管道運(yùn)輸與鐵路、航空、公路、海運(yùn)一樣，是巨大的能源運(yùn)輸工具。管道運(yùn)輸又被稱為文明運(yùn)輸，因?yàn)楫?dāng)國家發(fā)展到一定的文明程度后，才會(huì)有管道運(yùn)輸?shù)某霈F(xiàn)。對(duì)一個(gè)工業(yè)國來說，工業(yè)越發(fā)達(dá)，人民生活水平越高，能耗就越大，依靠管道運(yùn)輸?shù)某潭染驮酱?。由此可見，管道在一個(gè)國家生活經(jīng)濟(jì)運(yùn)作中占有重要地位，了解相關(guān)管道方面的基本知識(shí)對(duì)于人們來說是非常重要的。

2)本文主要內(nèi)容。

本文通過介紹市政給水管道系統(tǒng)和排水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工，目的在于解決城市自來水供排水矛盾，提高城市供排水效率和供排水管道的輸水能力，處理管道施工過程中存在的相關(guān)問題，為城市供排水建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供安全可靠的技術(shù)保障。

2 給水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 管道布置形式

按照供水可靠程度要求，可以將給水管道的布置形式分為樹狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)兩種，前者單向供水，節(jié)省管材，造價(jià)低，但安全可靠性差;后者雙向供水，管線造價(jià)高，但供水安全可靠。

一般，在城市建設(shè)初期可采用樹狀網(wǎng)，以后隨著給水事業(yè)的發(fā)展逐步連成環(huán)狀網(wǎng)。

2.2 給水管材

在我國，以前生活給水管材中主要采用的是鍍鋅鋼管。鍍鋅鋼管的剛度大，可以在需要承受撞擊的環(huán)境中使用。但由于管道長(zhǎng)期工作，鍍鋅層容易脫落，管壁會(huì)銹蝕，污染水質(zhì)和衛(wèi)生器具。

現(xiàn)今，我國給水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要采用鑄鐵管和鋼管。隨著供水塑料管的開發(fā)，出現(xiàn)了以鋁合金為骨架，管內(nèi)外有聚乙烯的鋁塑復(fù)合管，這些管道具有強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)，衛(wèi)生條件好等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用。

2.3 管道技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

給水工程設(shè)計(jì)過程中通過方案的比選能降低投資和運(yùn)行費(fèi)用，從而達(dá)到降低供水價(jià)格的目的。給水工程壽命期內(nèi)的費(fèi)用由建設(shè)初期投資和經(jīng)營期運(yùn)行成本組成，給水工程設(shè)計(jì)方案比選應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)篩選出的方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)的經(jīng)濟(jì)計(jì)算，不僅要比較工程建設(shè)期投資(靜態(tài)投資)，同時(shí)應(yīng)考慮給水工程投產(chǎn)后的長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用(動(dòng)態(tài)投資)，通過全面的分析，選擇費(fèi)用(考慮初期投資和運(yùn)行成本)最低的方案作為實(shí)施方案。

3 污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)流量的確定

污水設(shè)計(jì)流量的確定是管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步，只有當(dāng)流量確定后，才能進(jìn)行設(shè)計(jì)的后續(xù)工作。因此，確定污水流量對(duì)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。在污水管道中，污水流量的變化情況隨著人口數(shù)和污水量標(biāo)準(zhǔn)的變化而定。對(duì)于工業(yè)廢水而言，工業(yè)廢水量的變化取決于工廠的性質(zhì)和生產(chǎn)工藝過程。

3.2 管道的水力計(jì)算

1)設(shè)計(jì)充滿度。在計(jì)算污水管道充滿度時(shí)，不包括生活和生產(chǎn)淋浴或在較短時(shí)間內(nèi)聚集的污水量，但當(dāng)管徑不大于300 mm時(shí)，應(yīng)按滿流(h/d=1)復(fù)核。另外，最大設(shè)計(jì)充滿度和管徑還應(yīng)滿足一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2)設(shè)計(jì)流速。為了避免管道因水流過大的沖刷力而受到損壞，應(yīng)在上限和下限流速范圍內(nèi)合理設(shè)計(jì)流速。一般，污水管道的最小流速為0.6 m/s，最大設(shè)計(jì)流速跟管道的材料相關(guān)，通常，金屬管道為10 m/s，非金屬管道為5 m/s。

3)最小管徑。在街區(qū)和廠區(qū)內(nèi)最小管徑為200 mm，在街道下為300 mm。在進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，上游管段由于服務(wù)的排水面積小，因而設(shè)計(jì)流量小，按此流量計(jì)算得到的管徑小于最小管徑，此時(shí)就選用最小管徑。使用較大的管徑，可選用較小的坡度，使管道埋深減小。

4)最小設(shè)計(jì)坡度。在給定的設(shè)計(jì)充滿度條件下，管徑越大，相應(yīng)的最小設(shè)計(jì)坡度也就越小。具體要求是:200 mm的管徑最小設(shè)計(jì)坡度為0.004;300 mm的管徑最小設(shè)計(jì)坡度為0.003。

5)埋設(shè)深度。無保溫措施的生活污水接戶管，管底可埋設(shè)在距當(dāng)?shù)赝寥辣鶅鼍€以上0.15 m處，且覆土厚度不宜小于0.3 m。另外，車行道下污水管的最小覆土厚度應(yīng)不小于0.7 m。非行車道下的污水管道如果能滿足管道銜接的要求以及無其他因素的影響，其最小覆土厚度可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)減小。

3.3 管道的銜接

管道在銜接時(shí)應(yīng)盡量通過提高下游管段的高程來減少管道埋深，以降低管網(wǎng)造價(jià)。另外，必須避免因下游管段的水量過大而使上游管段中形成回水現(xiàn)象。

管道通常有水面平接和管頂平接兩種銜接方法。無論采用哪種方法，都應(yīng)該使下游管段起端的水面和管底標(biāo)高不得高于上游管段末端的水面和管底標(biāo)高。

4 管道施工

1)施工準(zhǔn)備。a.給水管道在施工前，應(yīng)根據(jù)施工需要進(jìn)行調(diào)查并收集資料。b.給水管道施工前應(yīng)編制施工組織設(shè)計(jì)。c.施工測(cè)量放線。

2)溝槽開挖。開挖前應(yīng)首先確定溝槽的斷面形式，當(dāng)前常用的開挖溝槽的斷面形式有直槽、梯形槽、混合槽等。在開挖過程中由現(xiàn)場(chǎng)管理人員指揮并經(jīng)常檢查溝槽的槽底高程和寬度，防止超挖及虧挖。

3)給水管道的安裝。溝槽地基、管基質(zhì)量檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行管道安裝。安管時(shí)應(yīng)注意底層采用的混凝土強(qiáng)度必須大于5 MPa。在管道接頭處所留的間隙應(yīng)適中，管道兩側(cè)同時(shí)澆灌混凝土?xí)r，要避免管道因擠壓而偏移原來的位置。

4)溝槽回填。管道施工完成并經(jīng)驗(yàn)收成功后，溝槽應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填。根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇回填的材料，管道兩邊及距管頂以上50 cm范圍內(nèi)都應(yīng)采用人工回填，水壓在試驗(yàn)前，距離管道接頭處200 mm的范圍不進(jìn)行回填，若試壓合格，再進(jìn)行大面積回填。

5)管道功能試驗(yàn)及沖洗消毒。管道安裝完成后，要求對(duì)管道系統(tǒng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性兩方面的測(cè)試，一般采用水壓試驗(yàn)的方法。管道沖洗是用城市管網(wǎng)中的自來水沖洗管內(nèi)的污泥、臟水及雜物，沖洗速度應(yīng)不小于1.0 m/s。消毒一般使用濃度不低于20 mg/L的氯離子清潔水浸泡，浸泡時(shí)間至少為1 d，重復(fù)沖洗，直至達(dá)到水質(zhì)管理部門的要求標(biāo)準(zhǔn)為止。

5 管道敷設(shè)施工中常見問題分析

1)管道敷設(shè)開挖基坑時(shí)的問題。管道敷設(shè)開挖基坑時(shí)，將會(huì)減少基坑下部的隔水層厚度，當(dāng)隔水層承受不了承壓水的壓力時(shí)，承壓水就會(huì)沖破基坑底板，從而出現(xiàn)地質(zhì)坍塌，管涌，失穩(wěn)等事故。

2)管道敷設(shè)施工中的凍土問題。因氣候問題，管道周圍的土質(zhì)也會(huì)受到一定的影響，會(huì)產(chǎn)生凍土融化與土質(zhì)流變現(xiàn)象。

3)管道敷設(shè)邊坡地質(zhì)條件下遇到的施工問題。在邊坡地質(zhì)條件下的有關(guān)管道敷設(shè)工程，管道敷設(shè)往往會(huì)對(duì)山體的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，例如施工不當(dāng)，開挖坡腳不合理，或堆放材料位置不當(dāng)，就會(huì)使穩(wěn)固的山體出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象。

6 管道系統(tǒng)的管理和維護(hù)

6.1 給水管道的技術(shù)管理

為了維持管道的正常工作，保證安全供水，必須做好日常的管道養(yǎng)護(hù)管理工作，內(nèi)容包括:1)建立技術(shù)檔案;2)檢漏和修漏;3)水管清垢和防腐蝕;4)用戶接管的安裝，清洗和防冰凍;5)管道事故搶修;6)檢修閥門，消火栓，流量計(jì)和水表等。

6.2 排水管道的管理和養(yǎng)護(hù)

排水管道在建成通水后，為保證其正常工作，必須經(jīng)常進(jìn)行管理和養(yǎng)護(hù)，其中包括的任務(wù)是:1)排水管道規(guī)格質(zhì)量的驗(yàn)收;2)嚴(yán)格執(zhí)行排水管道的使用規(guī)則;3)定期檢查，沖洗或清理排水管道，以保證其通水能力;4)按要求對(duì)管道及其附屬構(gòu)筑物進(jìn)行檢修，意外事故發(fā)生時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理。