供水管材（共4篇）
供水管材 篇1
引言
如何降低管网漏损率, 确保供水管网的安全运行, 保障输配过程中的水质, 预防“爆管”的发生以及提高整个供水管网运行水平, 已经成为现如今我国城市供水管道建设单位亟需解决的问题。从庞大供水管网的综合性和复杂性来看, 需要对供水管网的安全运行、漏损控制以及水质维持提供可行的技术策略, 从而为优化我国供水管网运行管理水平提供的重要支撑和科学依据。
一、城市供水管网管材对供水水质的影响
出厂水在管网这个大反应器中, 继续进行其未完成的反应及与管壁物质的反应。这些反应有生物性的、物理性的、化学性的。除了受出厂水水质影响外, 与输配水管道的材质、使用年限、施工等因素有一定关系。
水质的变化情况与所用管材关系密切。城市供水管材多采用不同管材, 新管道过水后除余氯稍有降低, 浑浊度、溶解性总固体略有升高外, 其它指标应与出厂水相比较无明显差异。对于防腐处理较低的金属管道, 3~5年就开始出现腐蚀现象;管道使用年限越长, 腐蚀越严重, 水质状况越糟。管网末端小口径管道、用户室内管道对水质的影响, 是输水过程中水质降低的重要因素。
二、给水管网系统中管材的种类
1. 城市给水管网的管材种类
塑料管、球墨铸铁管、镀锌钢管。塑料管主要包括UPVC管和PE管两种。UPVC管, 是一种以聚氯乙烯 (PVC) 树脂为原料、含增塑剂的塑料管材组成的。PE管, 是聚乙烯塑料, 是最基础的一种塑料。塑料袋, 保鲜膜等都是PE。HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色, 在微薄截面呈一定程度的半透明状。
球墨铸铁管, 是使用18号以上的铸造铁水经添加球化剂后, 经过离心球墨铸铁机高速离心铸造成的管道, 称之为“球墨铸铁管” (Ductile Cast Iron Pipes) , 简称为球管、球铁管和球墨铸管等。
镀锌钢管, 表面有热浸镀或电镀锌层的焊接钢管。镀锌可增加钢管的抗腐蚀能力, 延长使用寿命。
2. 各类管材的优缺点
通过了解各类管材的成本、安装方式、水质等方面, 对其进行了比较。
(1) 塑料管
塑料管 (包括UPVC及PE管) , 都是热塑性塑料管, 它们有着共同特性的一面。它不导电, 因而不容易与酸、碱、盐发生电化学反应。因为酸、碱、盐都难以腐蚀它, 所以不需要外防腐涂层和内衬。而柔软性好又克服了过去塑料管脆性的缺点, 在荷载作用下能产生屈服而不发生破裂。塑料管内壁光滑, 阻力小、 (塑料管管阻力系数为0.009, 而一般的镀锌管、铸铁管阻力系数为0.012~0.013) 。因而, 水力条件好是显而易见的。
PVC管具有较好的抗拉、抗压强度, 但其柔性不如其它塑料管。耐腐蚀性优良, 价格在各类塑料管中最便宜, 但低温下较脆、不好粘接、承插胶圈连接、法兰螺纹连接。可用于住宅生活、工矿业、农业的供排水、灌溉、供气、排气用管、电线导管、雨水管、工业防腐管等。
PE管重量轻、韧性好, 耐低温性能较好, 无毒, 价格较便宜, 抗冲击强度高。但抗压、抗拉强度较低, 热溶焊接、法兰螺纹连接。可用于饮水管、雨水管、气体管道、工业耐腐蚀管道等。
2.球墨铸铁管
球墨铸铁管具有铁的本质、钢的性能, 防腐性能优异、延展性能好;密封效果好;安装简易, 是供水管材的首选, 具有很高的性价比。与塑料管材相比, 从安装时间上, 球墨管比塑料管安装更简单快捷, 且安装后内外承压力更好。但总体价格略高于塑料管, 运输难度、重量高于塑料管。对安装人员的技术和责任心要求较高, 这会直接影响到排管施工的质量。
3. 镀锌钢管
其主要优点是强度高、韧性好、承载应力大、抗冲击性和严密性好, 可塑性好, 便于焊接和热加工。但其耐腐蚀性较差, 需要有妥善的防腐措施, 且材料成本及运输价格较高。
三、供水管道选材的建议
不同的管材有不同的特点, 从而也有它自己特定的应用场合。用户应根据实际使用要求, 在市场上选用质优价廉的管材。根据对近几年各种管材的材质特点、价格和使用情况的分析, 笔者提出了不同使用场合、不同管径的供水管道选材的原则和建议性意见。
1. 供水管道选材原则
管道必须安全、可靠, 爆管可能性低;管材不会对输送的水质产生污染或某种影响;整条管道应具有良好的抗震能力和已经采取了防范地震的措施;整条管道应具有较长使用寿命 (50~100年) , 且各部件使用寿命应基本一致;管道应安装容易, 维修方便;通水性能好;综合造价相对低。
市政配水管的管道口径一般在DN200~1600之间, 可供选择的主要管材有球铁管、钢套筒混凝土管 (PCCP) 、玻璃钢管。
2. 选材的依据
根据最大工作压力选择管材, 塑料管小于6 kg, 球墨管小于8 kg, 钢管大于等于8 kg。
根据实际情况选择管材。塑料管由于抗压性低, 一般用于口径DN200以下的街坊道路并且没有重车碾压路面的地方排管, 也就是通俗说的小接水排管。由于口径较小, 埋深通常按口径大小, 在路面层下0.5~1.8 m深。球墨铸铁管应用范围较广, 是城市道路给水管道的“主力军”。一般用口径DN100-DN500, 适用于大多数给水管道的铺设, 其今后的养护、维修都比较方便。钢管一般用大口径给水管线的铺设, 其承载力大、抗压性好的特点无法取代。也通常用在桥管、套管及路面重车较多的情况下铺设。
不同口径的管道, 改造时宜结合不同的施工、运行环境选用不同的管材。以下选择可供参考:DN100-400优先考虑采用PE (HDPE) 管, 其次是U-PVC管;DN50-100优先考虑PE (HDPE) 管、PP-R管, 其次是U-PVC管;DN50以下建议首选PE管。但小口径入户管道因多为明敷, 宜选用抗紫外线强度较高的U-PVC管。
四、结语
国内给水管道管材发展迅速, 新的管材、新的生产工艺得到了大量的推广应用。如何跟进新技术的发展, 是需要公司重点考虑的问题。给水管道管材的选用, 对城市供水的安全稳定运行具有着重要的意义。在城市范围内, 我们积累了一些管材使用的经验, 如对球铁管的使用, 已能满足城市市政给水管道的大部分应用。但对非开挖敷设管道管材及小区小口径管材的选用, 尚没有一个优势比较明显的管材, 还需要不断的进步发展。
摘要：城市供水管网要进行安全优化, 要尽可能地降低管道“爆管”、漏损的情况出现, 从而降低供水管道维护与运行的费用。本文首先对我国供水管网对水质的影响做了分析, 比较了球墨铸铁管和钢管的优缺点, 最后提供了几点对城市供水管理选择的建议。
关键词：城市供水管材,优化选择,建议
参考文献
[1]曲静云.浅谈管道工程安装造价管理[J].现代物业 (上旬刊) , 2011 (12) .
[2]李盛华.浅谈建筑给排水中的管材选择[J].科技资讯, 2007 (10) .
[3]孔瑞谦.大口径给水管网工程应用球墨铸铁管探讨[J].上海水务, 2003 (02) .
供水管材 篇2
白城市、镇赉县城的城镇供水工程, 供水干线包括洋沙泡提水泵站至镇赉加压泵站输水管线, 镇赉加压泵站至于家屯输水管线。由于供水管线镇赉加压泵站前、后输水流量不同, 因此将输水管线以镇赉加压泵站为界, 分为洋沙泡提水泵站~镇赉加压泵站段, 镇赉加压泵站~于家屯段和镇赉支线段。
本次设计供水管线洋沙泡提水泵站~镇赉加压泵站段采用DN1400双管铺设, 长度为23, 941m, 管道设计流量为3.3m3/s, 双管中心线间距20米。
镇赉加压泵站~于家屯段采用DN1200双管铺设, 长度为33, 734m, 管道设计流量为2.59m3/s, 双管中心线间距20米。
镇赉加压泵站~镇赉县水厂段采用DN1000单管铺设, 长度为1, 179m, 管道设计流量为0.67m3/s, 采用重力流输水方式。
一、管材选择
根据管线选定方案, 供水管道最大工作压力不大于1.0Mpa, 并结合国内管材生产和运行的实际情况, 初步确定管材在预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管、玻璃钢管、能力强, 工程造价较低, 对地质条件相对适应性较强。经过对实际工程运行的考察验证, 该管道适合最大工作压力 (包括供水管道发生水锤时的压力) 不大于0.4Mpa的情况。缺点:承插接口的加工精度相对较低, 管道渗漏损失相对较大, 输水安全性相对较差, 管材重量较重, 运输、施工不太方便。
(二) 预应力钢筒混凝土管 (PCCP) 。
优点:可以承受较高的工作压力和外部荷载, 承插接口为钢制, 加工精度较高, 密封性能较好, 对地质条件相对适应性较强, 另外, 因管中间加入薄钢板, 有很好的抗渗性, 而且施工方便。因管道内外壁均为混凝土, 因此, 防腐能力与普通预应力钢筋混凝土管相仿。而且, 近几年成功应用到北方城市供水工程中的实例较多。缺点:管材价格较高, 管材重量较重, 运输不太方便。管道安装就位后, 管口需抹砂浆进行钝化处理。
(三) 玻璃钢管 (RPMP) 。
优点:管材强度高, 密封性能好, 重量轻, 安装快捷、方便, 耐腐蚀, 管道糙率低, 水头损失小, 水量渗漏远小于前两种管材。缺点:管道本身承受外压能力不如前两种管材, 对基础处理和回填施工技术要求较高, 回填造价高, 并且管径超过DN1000并应用到供水工程实践中的工程实例较少。
(四) 钢管。
优点:可按需要制成不同直径、壁厚、弯角的管道, 并可按需要制成不同型号的异径管、分岔管以及用于管道连接的承插口、法兰等。而且供水安全可靠性较高。缺点:耐腐蚀性差, 工程造价很高, 对外界施工环境要求较高, 对焊工施工技术水平要求高, 施工进度较慢。回填要求高于普通预应力钢筋混凝土管和预应力钢筒混凝土管。
二、管材选定
综上所述, 预应力混凝土管运行安全可靠度较低, 渗漏损失相对较大, 不太方便施工, 但由于与同等输水能力的其他管材相比较, 价格优势非常明显, 而且, 通过工程实例运行验证, 在供水管道最大工作压力 (考虑发生水锤的情况) 不大于0.4Mpa, 供水的安全可靠性还是比较高的。因此, 本工程供水管道最大工作压力≤0.4Mpa时, 供水管材采用三阶段预应力钢筋混凝土管。
夹砂玻璃钢管虽然价格相对较低, 安装快捷、方便, 但回填施工工艺要求较高, 回填造价高, 管径超过DN1000应用到供水工程中实例较少, 本工程大于DN1000的管线段暂不采用夹砂玻璃钢管。
钢管价格过高, 安装费用也高于其他管材, 性能并不优于预应力钢筒混凝土管。考虑工程造价、施工进度等方面原因, 工程主选管材不采用钢管。但同时考虑钢管的完整性、安全性等特殊性能, 在工程过河段、阀门连接等处采用钢管。
预应力钢筒混凝土管是一种复合型管材, 具有钢管抗渗、抗拉的优点, 又具有砼管抗压的优势, 能承受较高的内水压力, 适合供水管道最大工作压力≥0.4Mpa的情况。同时承插口为钢制, 加工精度较高, 密封性能较好, 克服了普通预应力混凝土管的缺点, 而且施工安装较方便。
通过对本工程供水管道的压力水头进行计算, 洋沙泡泵站~镇赉加压泵站段的23.94km输水管线最大工作压力0.31Mpa, 发生水锤时最大工作压力0.39Mpa, 因此管材采用三阶段预应力钢筋混凝土管。
镇赉加压泵站~白城市于家屯段首端的17.5km输水管线最大工作压力在0.3~0.51Mpa之间, 发生水锤时最大工作压力0.4~0.66Mpa之间, 因此该段管材采用预应力钢筒混凝土管。
镇赉加压泵站~白城市于家屯段末端的16.1km输水管线最大工作压力小于0.3Mpa, 发生水锤时最大工作压力不大于0.4Mpa, 因此该段管材采用三阶段预应力钢筋混凝土管。
镇赉加压泵站~镇赉县净水厂支线 (1.179km) 采用三阶段预应力钢筋混凝土管, 其它部位采用钢管。
三、经济管径选择
城市供水分项工程采用双管输水, 按设计水平年 (2020年) 时的供水规模, 确定洋沙泡提水加压泵站~镇赉加压泵站间的单管设计引水流量1.65m3/s (考虑日变化系数1.1) , 镇赉加压泵站~于家屯间的单管设计引水流量为1.295m3/s (考虑日变化系数1.1) , 镇赉加压泵站~镇赉县净水厂间的设计引水流量0.67m3/s (考虑日变化系数1.1) 三阶段预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管糙率0.012。
(一) 管径确定原则。
管径的确定首先应使管道在设计流量及最大引水流量条件下管顶以上沿程压力水头不小于2m, 同时应满足在某段管线发生事故时, 单管输水流量为设计流量的70%, 据此选取最经济的管径。
(二) 洋沙泡泵站~镇赉加压泵站段供水干线管径选择。
选择3种管径DN1200、DN1400、DN1600进行动态经济比较, 比较方法采用最小年成本法。年成本即计算期内需回收的基建投资 (折算成等额系列资金, 折算时间50年, 折现率10%, 电费按0.65元/kw·h计) 和年生产成本和, 最低者为经济管径。通过经济比较, 洋沙泡提水加压泵站~镇赉加压泵站段确定管径为DN1400。
(三) 镇赉加压泵站~于家屯段供水干线管径选择。
选择3种管径DN1000、DN1200、DN1400进行动态经济比较, 比较方法采用最小年成本法。年成本即计算期内需回收的基建投资 (折算成等额系列资金, 折算时间50年, 折现率10%, 电费按0.65元/kw·h计) 和年生产成本和, 最低者为经济管径。通过经济比较, 镇赉加压泵站~白城市近郊的于家屯段确定管径为DN1200。
(四) 镇赉加压泵站~镇赉县净水厂供水支线。
考虑工程运行管理方便, 减少运行电费, 节约能源, 该段管线采用重力流输水。根据镇赉加压泵站前池水位高程, 另外, 考虑镇赉县净水厂净水工艺要求的进水水位, 据此确定该段供水管径为DN1000, 计算该段管线沿程水头损失为0.9m, 满足重力流供水的条件。引嫩入白供水工程城市供水管线一期已经施工完成, 经过试运行表明, 运行情况良好。
参考文献
[1] .王长艳.供水管线工程中管材的比选和应用[J].科技情报开发与经济, 2011
供水管材 篇3
1 供水管网漏损的影响因素
管网漏损的原因复杂, 影响因素众多, 供水部门一般根据自身经验对管网漏损数据进行不同的分类和数据统计。漏损的影响因素可分为管材质量、管径、接口质量、施工质量、温度变化、管道防腐、道路交通负载 (覆土厚度) 、水压、水锤破坏、地质条件、自然灾害和其他工程影响等。准确的说管网漏损相关因素所起到的影响是相互关联的, 不宜单独分析, 但受资料收集的限制, 很多因素无法进行定量统计和分析。本研究在现有条件下, 对管道材质和管径与供水管网漏损的关系进行了统计分析, 为专业设计人员和供水企业提供一些参考数据。
2 管材和管径与供水管网漏损关系的统计分析
2.1 供水管网漏损与管道材质的关系
管材的选择不仅影响管网投资, 也直接影响管网运行过程中的漏损情况。我国目前使用的供水管材有镀锌钢管、 (灰口或普通) 铸铁管、球墨铸铁管、塑料管、钢筋混凝土管等。不同的管道材质有不同的特性, 其产生的漏损程度也不同。
近些年, 由于技术进步, 制造供水管道所用的材料不断在发展, 新型供水管材的性能有了较大的改进。晋城市城市供水管网也因管材的发展应用在不同历史时期敷设各种类型管材。截止2010年底, 管网总长度达到337.8km, (如图1) 。
另外, 本文提出管材漏损系数PMLC (pipe material leakage coefficient) 的概念。管材漏损系数定义为:某种管材管道漏损次数占管网全部漏损次数的百分数与该种管材的管道长度占全部管网长度的百分数之比。
管材漏损系数 (PMLC) =某种管材管道漏损系数占管网全部漏损次数百分比 (%) /该种管材管道长度占管网总长度百分比 (%) 。
管材漏损系数与管网漏失频率一样可以反映某种管材的漏损程度, 管材漏损系数越大, 其漏损程度越严重。
表1列出了晋城市供水管网各种管材的漏损情况统计。从表1可以看出, 晋城市供水管网的漏损主要发生在镀锌钢管和铸铁管上, 它们的漏失频率远大于其它管材。
某市的管材漏损系数PMLC计算值见表2。可以看出, 某市的镀锌钢管和铸铁管的漏损系数远高于其它管材, 说明这两种管材的漏损程度最为严重。一般而言, 钢管可分为焊接钢管和无缝钢管。焊接钢管又分为镀锌钢管和非镀锌钢管。在城市供水系统中使用的钢管一般为镀锌钢管, 而且管径多在75mm以下。统计表明, 普通铸铁管的PMLC值是PVC管的2.06倍, 是球墨铸铁管的38倍, 说明普通铸铁管是100mm以上口径管道的主要漏损源。
这两座城市绝大部分管道漏损都发生在镀锌钢管和铸铁管上, 这说明虽然一些客观因素会对管网的漏损情况和使用寿命有一定的影响, 但出现问题的主要原因还是来源于管材的自身缺陷。
2.2 管网漏损与管道口径的关系
在管网设计中, 管径是根据流量、流速和压力等水力条件经过水力计算而得出的。管径大小的改变直接影响到管道内部的水力条件, 进而影响管网运行和漏损情况。表3、表4分别列出了天津、绍兴供水管网中各种管径的漏损情况。
本文提出了管径漏损系数PDLC (pipe diameter leakage coefficient) 的概念。管径漏损系数定义为:某种管径管道漏损次数占管网全部漏损次数的百分数与该管径管道长度占全部管网长度的百分数之比。
管径漏损系数 (PDLC) =某种管径管道漏损系数占管网全部漏损次数百分比 (%) /该种管径管道长度占管网总长度百分比 (%) 。
管径漏损系数与管网漏失频率一样可以反映某种管径的漏损程度, 管径漏损系数越大, 其漏损程度越严重。
由表3可以看出, 2010年晋城市供水管网中管径小于等于DN100的管道漏点所占比例达到92.89%, PDLC值是大口径管道的10.3倍。从表4的某市的管径漏损统计可知, 小口径管道的漏损频率远远高于大口径管道。
由以上分析可以看出, 城市供水管网中的小口径管道的漏损频率远远大于大口径管道, 而且DN100似乎成了一个分水岭。管径小于等于DN100的管道容易发生漏损的原因主要有以下几点。
(1) 我国早期管网设计中小口径管道的选材主要是镀锌钢管和铸铁管, 而且现在大部分仍在运行, 通过2.1节的分析可知, 这两种管材由于本身存在的问题, 容易导致漏水。 (2) 温度应力和水锤效应对小口径管道的影响大于大口径管道。 (3) 小口径管道埋深一般较小, 地面荷载突然增大 (如过载重车辆) 时, 容易引起破坏漏损。 (4) 由于小口径管道位于管网支线上, 因此对施工质量和防腐问题重视不够, 导致管道易漏水。
3 控制管网漏损的措施
通过对管材和管径对供水管网漏损的影响分析, 可以看出:最容易引起管网漏损的管材为镀锌钢管和普通铸铁管, 而PVC管和球墨铸铁管的抗漏损能力最强;管径越小漏损情况越严重。为此提出以下建议。
(1) 应根据安全可靠性高, 维修工作量少, 管道寿命长, 内壁粗糙系数小, 管网造价相对较低的原则选择新敷设管网的管材。 (2) 对于小口径管道, 应尽量以塑料管材替代传统的金属管材。 (3) 通过加厚管壁、保证施工质量、适当加大埋深等措施, 提高管道抵抗内外因破坏的能力, 进而降低小口径管道的漏失频率。 (4) 设计人员应本着科学认真的态度, 根据当地的经济条件, 综合考虑管网造价和运行管理费用, 选定合适的设计流速和水压力, 并由此选定管道口径, 而不能仅凭经验确定, 以避免由于设计不当而引起的管网漏损事故。
4 结语
控制城市供水管网漏损是关系到城市建设、经济发展、保证人民生活质量、节约水资源和供水企业经济效益的重要问题, 应根据当地社会经济基础条件、自然状况、用水人口及水量水质等情况, 合理选择管道材质和管径, 同时采取其它控制管道漏损的措施。相关职能部门应加大供水管网漏损数据的分类统计工作, 并研究各因素对管网漏损的单独影响效应和综合影响效应, 从而能够科学地从设计、施工、管理等方面控制供水管网的漏损。
摘要：本文基于笔者多年从事供水管网漏损控制的相关工作经验, 以管材和管径的选择对供水管网漏损的影响为研究对象, 分析了二者之间的对应关系, 给出了具体的控制措施, 全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行能有所裨益。
关键词：管材,管径,供水管网,漏损控制
参考文献
[1]王翠萍.供水管网管材的选用[J].建材技术与应用, 2005 (2) .
供水管材 篇4
广西明阳工业区地处南宁市中心城南部工业区的边缘,距南宁市36 km。明阳工业区以明阳农场为中心,规划用地约为20 km2,主要以技术含量较高的产业为主,至2010年,近期建设8.72 km2的用地规模和3.87 km2工业用地,工业区人口约为3.8万,至2020年,远期建设20 km2的用地规模和10 km2工业用地,工业区人口约为10万,工业区工业增加值100亿元。
根据《广西明阳工业区近期供水工程初步设计报告》批复文件,配水管网近期2015年供水规模为10×104万m3/d,近期配水管网部分又分为两期建设,一期配水管道工程沿工业区近期已建和规划近期建设道路的人行道敷设,二期配水管道工程沿工业区后续规划道路的人行道敷设。
2 管材的选择
给水管材的选择,应根据各种管材的综合价格、供水的安全可靠、寿命(抗腐)、地基要求、配件供应、供货条件、施工难易、维修等多种性能综合对比后确定。
本工程在对目前区内较常用的供水管—球墨铸铁管、钢管、自应力或预应力钢筋混凝土管、塑料管,近年新增的供水管有钢筒混凝土管、夹砂玻璃钢管等进行分析比较。
上述各种管材互有不同优缺点,选用时应满足供水对象对管材的要求,考虑因素以安全可靠为首要因素,其次考虑经济适用,并结合地质、水压力等情况,因地制宜采用不同的材料,充分利用各种管材的优点,使管网既经济可靠又便于施工安装,维护费用低。
广西明阳工业区配水管网主要分布在台地平原地区,敷设在新规划建设的道路边人行道上,地质为第四纪母质发育而成的红土壤、铁砾土、黄泥土,条件较好,供水区高程高差不大,管网水压在0.20～0.40 MPa,对管材的要求不太高,所以,对主干管管材的选择,主要考虑侧重于经济和可靠性因素。
预应力钢筒混凝土管简称PCCP管。PCCP管是在带钢筒(薄钢筒的厚度约1.5 mm左右)的砼管芯上,缠绕一层或二层环向预应力钢丝,并作水泥砂浆保护层而制成的管子。PCCP管能够承受的内水压力高、埋土深度大,由于管材是复合管材,承受内水压力可达2～3 MPa,最高可达5 MPa,由于预应力钢丝可多层重叠,故也可适应埋土的较大深度。
预应力钢筒混凝土管(PCCP)供水安全性可靠,水质满足要求,同时最近的生产企业为南宁鸿基水泥制品有限责任公司,距离项目所在地36 km,该公司生产的PCCP管管材和配件齐全,供货安装较易,维护费用低等因素,同时综合造价低于钢管和球墨铸铁管。
通过上述综合分析比较,本项目供水区配水管网设计,对大于DN400 (含DN400)以上配水管道,采用了预应力钢筒砼管(PCCP);对于DN400以下管道,由于其管径较小,预应力钢筒砼管(PCCP)与PE管已无明显的价格优势,着重考虑抗腐蚀和防水质二次污染问题,采用了大量推广的耐酸、耐碱、抗腐蚀的环保管材—聚乙烯给水管(PE100管);道路对面预留接口小于DN400的过路管则采用钢管。
3 预应力钢筒混凝土管(PCCP)在设计和施工中的安装、基础处理情况
以南北大道(G23～G43段)给水管道施工为例对预应力钢筒混凝土管(PCCP)在实际施工中的安装、基础处理情况进行叙述。南北大道(G23～G43段)给水管道,管全长3430m,采用内衬式预应力钢筒混凝土管(PCCP),工作压力为0.8 MPa,内径800 mm,外径843 mm,单管有效长度5 m,管道重量2.63 t/条,管道接口采用单胶圈承插接口,覆土深度为1.0 m。
3.1 Do800预应力钢筒混凝土管(PCCP)沟槽开挖和管道基础
3.1.1 沟槽开挖
沟槽开挖采用机械开挖+人工修正的形式,沟槽开挖应严格按照施工方已编制的施工组织设计的要求进行开挖,沟槽底部宽度为管子外径加两侧工作面的宽度,Do800预应力钢筒混凝土管(PCCP)管道外径843 mm加上两侧工作面最小宽度(单侧工作面最小宽度500 mm),合计最小沟槽底部宽度为1 843 mm。沟槽机械开挖时槽底预留200～300 mm原状土由人工开挖至设计高程并整平。承插接口部位应局部挖深、挖深范围、深度应有利于安装接口及接口处理,一般为300 mmm×500 mm×100 mm (宽×长×深)。
沟槽开挖时遇到雨天或有地下水时,应在沟槽两侧各设置一条200 mm×200 mm (宽×深)的排水沟排水及时抽排积水,必要时增设降水井,沟槽开挖好后应及时组织验收,验收合格后立即进行下一道工序施工。
3.1.2 管道基础
管道基础可采用90℃土弧或砂(砂砾)基础。本工程设计Do800预应力钢筒混凝土管(PCCP)采用135℃粗砂基础,下管前先平铺一层厚度不小于200 mm的粗砂垫层,管子安装后在管子两侧填入粗砂至设计要求高度即符合基础中心夹角要求,填入时应先将管底三角形部位捣实。
当管基遇到杂填土、软松土、淤泥土或原地面过低时应进行换填处理,做法是将杂填土、淤泥土等清除后用素土掺6%石灰换填,换填后平铺一层厚度不小于400 mm的粗砂垫层,两侧在按上述要求填入粗砂至基础中心夹角捣实。
3.2 D800预应力钢筒混凝土管(PCCP)安装
3.2.1 管道检查
Do800预应力钢筒混凝土管(PCCP)安装前应对管道进行检查、记录,检查管道内、外部是否破损,管道是否存在缺陷,严禁使用破损或缺陷的管材。
3.2.2 橡胶圈的检查和安装
橡胶圈的质量和安装是否合格直接关系到接口是否严密,因此在安装橡胶圈前应检查是否有是否有裂缝、破损、气泡现象,安装时将橡胶圈固定在插口槽内,保持橡胶圈拉伸均匀,不得出现扭曲翻转现象,以保证密封良好。橡胶圈放入插口槽后,应该用润滑脂(一般采用食用油,如花生油)充分涂刷承、插口。
3.2.3 管道敷设
管道应在沟槽地基、管道质量检验合格后安装,安装时宜自下游开始,承口朝向施工前进的方向,管节下入沟槽时,不得与槽下的管道相互碰撞;沟内运管不得扰动基础。管道安装时,应将管节的中心及高程逐节调整正确,安装后的管节应进行复测,合格后方可进行下一工序的施工。管道小角度转角可利用钢筋混凝土管接头允许转角逐根偏转铺设,管子接头允许相对转角不超过厂家编制的安装说明书内允许的偏转角。
检查完毕管道和橡胶圈后,下一工序是承插口对接,由于生产时管子插口长度存在一定的误差,为保证安装位置准确,要求在对接时在插口端画安装线,对本工程单胶圈管从插口端起83 mm处,承口端面应安装到安装线处。对口时应观察接口圆周间隙一致方能进行,拉进时要注意观察胶圈是否有脱槽现象,如有则用锤子轻轻敲打扁錾把胶圈重新推入槽内,否则,要拔出接口重新安装。如管道接口要拐弯,拐弯角度不能大于国标的允许转角,而且要直线安装到位后才能摆动转弯口,可适当超插约5mm以便在除去拉力后产生的回弹使管子承口端保持在安装线位置,在管两侧填部分土进行稳管。
3.3 Do800预应力钢筒混凝土管(PCCP)沟槽回填
管道水压试验前,处接口外,管道两侧及管顶以上回填回填高度不应小于0.5m,水压试验合格后应及时回填其余部分。
回填前应将沟槽内砖、石、木块等杂物清除干净,沟槽内不得有积水,不得带水回填,必要时应采取降水措施。
回填压实度要求:135℃粗砂基础压实度不应小于95%,管道两侧的粗砂基础至管顶处素土回填压实度不应小于95%,管道上方至管顶500 mm处素土回填压实度不应小于85%±2,管道两侧的管顶至管顶500 mm处素土回填压实度不应小于90%,管顶以上500 mm至地面处素土回填压实度不应小于90%,同时地面或路面另有回填压实度要求时应采用地面或路面回填压。
管道回填土应分层回填压实,每层回填土的虚铺厚度,应根据所采用的压实机具按表1的规定选取。
回填土或其他回填材料运入槽内时不得损伤管道及其接口,并应符合下列规定:
(1)根据每层虚铺厚度的用量将回填材料运至槽内,且不得在影响压实的范围内堆料。
(2)管道两侧和管顶以上500 mm范围内的回填材料,应由沟槽两侧对称运入槽内,不得直接回填在管道上;回填其他部位时,应均匀运入槽内,不得集中推入。
(3)需要拌合的回填材料,应在运入槽内前拌合均匀,不得在槽内拌合。
管道沟槽回填的压实作业应符合《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268—2008) 4.5.11条的规定。
3.4 Do800预应力钢筒混凝土管(PCCP)水压试验及冲洗消毒
水压检验参照《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268—2008)中的具体规定,试验压力按工作压力+0.3 MPa计算。
管道消毒、冲洗、试压等均按GB 50268—2008国家标准《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB 50268—2008)及有关技术规定进行施工及验收。
4 DN800架空钢管在设计和施工中的安装、支墩敷设情况
以南北大道(桩号0+440至0+840)给水管道施工为例对架空钢管在实际施工中的安装、基础处理情况进行叙述。南北大道(桩号0+440至0+840)给水管道,管长400 m,采用架空钢管,工作压力为0.8 MPa,内径800 mm,壁厚12 mm,管道接口为焊接,架空高度为1.0～2.0m。
4.1 管体材料
管体材料选用Q235B钢,钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷、碳含量的合格保证,同时还应具有冷弯试验的合格保证。
4.2 管道安装
钢管安装需符合现行国家标准《工业金属管道工程施工及验收规范》(GB 50235)、《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》(GB 50236)等规范的规定,还应符合现行《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB 50268—2008)的规定。
4.3 管道内防腐
道内壁防腐采用食品级屏障系列GZ-2新型高分子防腐涂料,先涂两道底漆(无色),然后施涂两道面漆,防腐层漆膜厚度>100μm。
管道进行内防腐施工前应进行除锈,除锈等级不应低于《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB/T 8923)中规定的Sa2级,经除锈处理后应用清洁、干燥、无油的压缩空气将管道内的砂粒、尘埃、锈粉等微尘清除干净。
4.4 管道外防腐
管道外壁防腐采用屏障系列GZ-2新型高分子防腐涂料,管道外防腐:“五油三布”,即底漆-玻璃布-底漆-玻璃布-底漆-玻璃布-两道面漆,总干膜厚度>800μm,第一道底漆-漆膜厚度>200μm。
4.5 管道支座及支墩
管道支座设计间距15 m,设计采用C25混凝土可滑移支座和不可滑移支座,C25混凝土支座(上部)与支墩(下部)应有可靠连接或一次浇注完成,支墩(下部)地基特征值承载力按fak=150 kPa,基础需开挖进入持力层大于300 mm,支墩(下部)地基开挖后应及时封底处理,防止曝晒、浸泡,如基础不能及时施工时,可在基底标高以上留出0.3 m厚土层,待做基础时再挖掉。
同时距离第一个和最后一个支座15 m距离的架空钢管上需设置镇墩,所有弯管需小于45°,弯管均需设置支墩。
4.6 伸缩接头
从架空钢管起点开始至50 m处设置1个DN800双法兰限位伸缩接头(伸缩量130 mm),之后每间距100 m设置1个,如最后一个伸缩接头距离架空钢管末端大于50 m时应在中间增设1个伸缩接头。
5 结论及建议
广西明阳近期供水工程一期配水管网选用了3中不同材料的管材,分别为预应力钢筒混凝土管(PCCP)、钢管、PE100给水管等,由此可见,同一配水管网工程的管材选择可以有几种,并不是单单1种管材,因此在管材选择时应根据管径、内压、外部荷载和管道敷设区的地形、地质、管材的供应,按照运行安全、耐久、减少漏损、施工和维护方便、经济合理以及清水管道防止二次污染的原则,进行技术、经济、安全等综合分析确定。配水管道管材一般采用球墨铸铁管、钢管、聚乙烯管、硬质聚氯乙烯管,也有可能同时采用几种管材,同时对新型管材设计应根据工程具体情况,通过技术经济比较,选择安全可靠的管材。
广西明阳近期供水工程一期配水管网分别采用了预应力钢筒混凝土管(PCCP)、架空钢管、PE100给水管,施工时管材较多,各种管材的施工技术要求均不相同,因此施工图设计时应将各种管材的施工技术要求分别说明,以防施工单位混淆做法。施工时施工单位应熟悉和审查施工图纸,掌握设计意图与要求,发现施工图有疑问、差错时,应及时提出意见与建议。
参考文献
[1]GB 50013-2006,室外给水设计规范[S].
[2]GB 50268-2008,给水排水管道工程施工及验收规范[S].
[3]严煦世,范瑾初.给水工程[S].第4版.北京:中国建筑工业出版社.1999.