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城镇供水项目给水管网工程设计

  摘要:给水管网是城镇供水项目的重要组成部分,其设计质量也直接关系到居民日常的用水问题及幸福指数。为此,本文通过介绍给水管网管道图的分类,重点围绕单项管道、竣工图制作和泵站工艺管道等方面探讨了给水管网工程的设计工作,并总结了设计过程中的一些注意事项,以供实践借鉴。
  关键词:供水项目;给水管网;管道设计;送水泵站
  0 引言
  随着我国社会经济建设的快速发展,政府对城镇基础设施建设的投资力度逐渐加大,许多大型供水项目数量日益增加。供水项目作为城镇重要的民生项目,担负着为城镇人们生活和工农业供水的重任,在促进经济发展、提高人们生活水平等方面发挥着不可替代的作用。在城镇供水项目建设过程中,给水管道工程的建设成本占到项目总投资的一半以上,其管网建设质量对项目建成投入使用后的运行管理水平有着较大的影响。然而,目前部分给水管网工程并没有按照相关技术规定进行科学的设计,导致工程建成后出现了诸多的质量及管理问题,严重影响到人们的日常生活和工农业的正常运作。因此,加强供水项目给水管网工程设计工作的研究对城镇今后的发展具有重要意义。
  1 管道图的分类
  根据管道图的用途不同,分为3类:管网总平面布置图、管网节点详图、输水管线图。
  1.1 管网总平面布置图
  管网总平面布置图是按着城镇总体规划的要求,经过管网水力计算(如管网平差)或技术经济计算拟定的。在规划设计年限内,是指导管网建设的重要依据。图中包括管网现状(指扩建工程)图、客网设计图、管网规划图,表明了水源、输水管线、净水厂、输配水管线和加压泵站的位置。
  1.2 管网节点详图
  管网节点详图即为把规划设计管网的闸阀布置图(包括主要预留分支闸阀、排气阀和泄水阀的位置)和管网节点布置图落在同一图内,同时对各节点进行组合放大,称为节点大样图。
  1.3 输水管线图
  输水管线指水源至净水厂输送原水的管道、汲取地下水和取地面水源压力流管道,由水源取水工程平面图和管道纵断面图组成,要注意管道防冻和在隆起点设排气阀;取水库水和河流水的重力流管道,应根据纵断图在满足水力条件下设置沉砂井和进水闸阀,以备定期清理。
  2 管网输配水干管的单项管道施工图的设计
  在设计管道前,应对管道走向进行现场踏勘,测定现状的带状平面图。这种图纸可向规划部门索取或委托测绘,请求规划部门进行具体的管道线。
  管道的定线原则,既要符合城镇总体规划的要求,又要结合道路现状进行综合研究。按照道路现状,处理好管道在道路上的布局和管道节点的布置。
  管道定线时,要确定管道和道路中线或主要建筑物的间距,计算管道节点的(折点的)坐标数据,其计算坐标(尽可能利用城镇规划坐标)方法,在直角坐标系中,利用直角坐标系统来控制,只要知道某节点至X、Y轴的垂直距离,就能确定该点的位置。有已规划好的道路网的,也可用道路中心线来进行控制。
  管线定线后,要测定管道沿线的地面标高,计算规划路面相应点的设计高程,具体测定与管道相关的其它管线、构筑物等的具体位置、规格及埋深。
  对于输、配水干管的管道施工图,应包括目录、说明、主要材料、设备明细表、管道示意缩图、带状平面图、纵断面图、管道穿越特殊地带的横断面图、局部大样图、节点管件组装图,地下水位高和地质条件复杂地区要有相关的水文、地质资料。
  单项管道施工图,一般由平面带状图、节点详图和纵断面图组成。
  管道平面带状图的比例,在镇区和近郊,采用1:500或1:1000的比例,远郊采用1:2000比例。带状图的宽度,以能标明管道相对位置的需要而确定,一般在30~50m的范围内变化。由于带状平面图是截取地形图的一部分,因此图上地物、地貌的标注方法,与相同比例的地形图一致,并按管道图的特殊性在图上标明以下内容:
  1)现状道路或规划道路中心线,中心线的折点坐标,管道和道路中心线间的距离。
  2)当管道与道路中心线没有关系或旧城区弯曲而零乱的街道无明显的中线时,应注明与永久性地物间的相对距离。
  3)管道与道路中线的距离,管道折点坐标,管道中线的方位角。
  4)管道上节点的平面布置。
  5)相交或相近平行的其它管道状况。
  6)管道的主要设备表包括:管材、阀门、主要管件、附件的名称、规格、型号、数量,同时还要注明质量要求。
  图纸说明时,应注明设计的依据文件;定线批准文号;管道走向、总长、口径、选用管材类别、节点的布置、接口方式、管基处理等简述;说明管道沿线土质、地下水情况、与其它管线平行、立交的矛盾及解决措施;说明阀门井、异形管支墩等标准图的常用图号;管沟断面的设计尺寸。具体的作法是零号图,管道较长时加长,图面上部为平面带状图,中间画节点大样图,下部画纵断图。
  节点大样图采用与平面带状图相同比例,在管道节点位置画出管件节点图;在较为复杂的节点或特殊管段画出节点大样图。
  管道纵断面图是反映管道埋设情况的主要技术资料之一,其作用是控制整个管道工程施工质量的关键。其实施步骤如下:
  1)按照平面带状图定线,沿管道地面线布桩,桩距为20m1个,在特殊地段(过河倒虹吸管)和地形复杂的地段要加桩,并进行高程测量。
  2)在纵断面图上,以水平距离为横轴,以高程为纵轴,一般横轴的比例采取与带状平面图一样的比例,为了更明显地显示地势起伏情况,纵轴标尺比例常为1:100,纵断面图为方便展点查找数据,常画在方格纸上。
  在纵断面图下面的几个横行内,把测量数据(地面高程)、设计及计算数据分别逐项填入。这样图和相应数据互为对照,既清楚明了又便于施工时查用。
  在纵断面图下第一栏,从左向右按比例标注各里程桩的位置和桩号;第二栏为地面高程的实测数据;第三栏为设计管底高程;第四栏为沟槽挖深;第五栏为管道坡向、坡度及水平距离;第六栏为管道口径及管材类别;第七栏为地段名称。   各桩点的高程数据较大,而地面的起伏变化相对说来又较小;因此标注高程时,要从管段高程范围内最低整数开始,这样既压缩了图幅又便于使用。
  具体步骤是:按照各桩点地面高程的测量结果,绘制出地面现状线,参照带状平面图上立交的其它管线的位置(桩号)、规格、埋深,在纵断面图的相应位置上给以标注,然后根据给水管道及管道附属阀门等的埋深要求,进行管道的纵断面设计,并在图中画上管道线(粗实线),在相应的栏内填入管底设计高程、挖深、坡度等。
  道路已按规划建成,地面现状线和规划线是一致的,否则地面线有两条,其中以虚线表示路面的规划线。管道埋深按路面规划线结合现状线进行设计,挖深按地面现状线计算。
  坡度一栏,斜线表示管道的坡度方向,斜线上方标注的是坡度数值,斜线下方注明的是这种坡度延续的水平距离。
  管道在纵向折点范围内,若坡度是一致的,根据折点的高程及计算出来的坡度,可以计算出该坡度范围内各桩号的设计高程,即:某点的设计高程=起点高程±设计坡度起点至某点的距离)。地面高程和管底设计高程之差,就是沟槽挖深。若为负数则为填高数值。
  管道的隆起点即为设排气阀位置;管网管道的最低点即为泄水阀(排泥阀)位置。
  3 管道工程竣工图制作
  管道竣工图是这段管道施工完成后的成果图,是进入管理档案的存档资料,也是在管道设计图基础上复制的。其区别是:
  1)在平面带状图上修正施工中与设计图上的改变。
  2)在有现成城镇道路网的,按道路中心线来注记节点;有城镇规划坐标的,按坐标注记节点;如以上二者做不到,可用永久性标注物设搭角线来进行节点注记。
  3)节点图上,将实际施工中与节点所用管件及设备与设计差异进行更正。
  4)在纵断图上,管底高程或与实际施工中所遇其它管线后管道的高程按变化后进行更正。
  4 送水泵站工艺管道设计
  送水泵站内工艺管道包括泵前吸水管和泵后出水压力管两部分。
  吸水管道是指以吸水井或清水池集水井至水泵的管道,设计要求是坡向吸水点,且中间不可出现管道凸起形成气室,入泵偏心渐缩管要平直或坡向吸水井。管材选择钢管焊接或法兰连接铸铁法兰管。90・弯头采用冲压弯头焊接或是法兰连接。如采用承插管,必须在上返弯头处底部设支墩,以防水泵运行振动,造成吸水管漏气,影响供水。
  压水管道是指单泵压水管道和压水总管道两部分,单泵压水管道上设出口喇叭口,缓闭止回阀或水消除器、阀门和伸缩器。出水压力总管道出厂时尽量减少90°弯头,如需设置,应设管道支墩,如单泵上设橡胶接头,出水总压力管必须增设支墩,以确保系统运行安全。
  5 设计中的注意事项
  1)城镇规划是城镇饮水安全集中供水工程的最根本设计依据。
  2)城镇饮水安全集中供水工程中的管道工程,从设计开始,严格抓好工程建设质量和施工资料,可为日后正常运行管理提供充分依据。
  3)管道工程设计中进排气阀设计位置准确可以避免管道运行中形成气室,造成水锤和夹气,减少过水断面,以确保管网正常运行供水。
  4)给水管道工程各条主线合理设计,正确施工,管件安装正确,压水管缓闭止回阀和水锤消除器选择安装合理,可以保证供水系统安全运行。
  5)管道出厂总管或转角节点应尽量减小管件角度,如设直角和角度大时,必须设管道支墩,以确保回水水锤破坏管道。
  6 结语
  综上所述,城镇供水工程的给水管网工程是一项重要的民生项目,对城镇经济的发展具有重要的促进作用。因此,在城镇供水工程建设中,建设单位提高设计人员的技术水平,结合项目的特点,制定出合理的、科学的给水管网工程设计方案,并对设计方案进行必要的审核,从而确保供水项目建设后各项功能的有效发挥。
  参考文献:
  [1] 曹恒来.刍议供水管道设计与常见问题[J].城市建设理论研究.2013年第13期
  [2] 李淑梅.浅析给水管网工程设计[J].科技传播.2011年第05期



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