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浅议市政给水管网设计

  市政给水管网工程设计由于在整个给水工程设计中所占的比例不大,并且远不如建筑给水系统复杂,所以在一些专业书籍中往往被忽略。但是本人认为,做好市政给水设计能够大大降低工程成本,并且对保证稳定的水质和水压有很大作用。现结合本人工作实践谈谈在市政给水管道设计中需注意的几点问题。
   从大范围来讲,市政给水管道工程设计首先要依据室外给水设计规范、小区给水规范、施工规范、消防规范、给水排水设计手册等相关规范和手册;然后要结合地区地理、气候特点及各地水司的运行规程等实际情况,从技术可行性、经济合理性出发综合考虑、设计。
   首先是管材的选择。现在比较常用的市政给水管材主要有:承插式给水铸铁管、复合管、塑料管等。
   1、承插式给水铸铁管:具有较高的强度及承压能力,有较强的耐腐蚀性,接口方便,易于施工。其缺点在于不能承受较大的动荷载及质脆。按制造分为普通灰口铸铁管和球墨铸铁管,较为常用的为球墨铸铁管。
   2、复合管:主要分镀锌钢管衬塑复合管、孔网钢带塑料复合管两种。这种管材由于是由两种以上材料复合而成,存在着热膨胀系数差异与电位差的不同,存在不同程度腐蚀性的危险。所以多用于管径DN200以下给水管道的安装。
   3、塑料管:主要指聚乙烯管材,就是通常说的PE管,主要存在连接方便、耐磨性好、便于维修等特点。现在已经被广泛应用于室外给水管道安装中。
   在北方地区,由于球墨铸铁管施工方便,不易腐蚀,对于环境要求比较低,所以用的较多。而塑料管多用于水表井内管件的连接,室内用的比较多。
   其次是管径的确认。合理经济的确定管径,不仅能够保证管网的水压,减少损耗,还能节省工程造价。是市政给水管道设计的重点。
   1、市政给水管道管径一般根据管网平差计算结果和用水量情况来确定。实际中,有些管径在若干年前已经规划,随着各地城市发展速度的加快,应结合城市改造的步伐,考虑远期发展,同时照顾经济性和可靠性。对于已形成的城区或工业区,设计供水量根据下列各种用水确定:①综合生活用水:包括居民生活用水和公共建筑用水。根据居民生活用水定额或综合生活用水定额及最高日时变化系数综合分析确定。②工业企业生产用水和工作人员生活用水:生产用水量根据生产工艺要求确定;工作人员生活用水量(含淋浴用水量)根据车间性质确定。③消防用水:消防用水量、水压及延续时间等根据现行有关规定确定。④浇洒道路和绿地用水:根据路面、绿化、气候和土壤等条件确定。⑤未预见水量及管网漏失水量:按最高日用水量的百分比计算。对于正在兴建的新城区或工业区,虽然已有规划,但在实际发展过程中,引进的往往与规划不一致,如在招商引资过程中,企业的性质与所在地块性质规划不吻合,用水量就会有所变化,此时可根据《城市给水工程规划规范GB50282―98》来进行估算用水量,从而确定管径。
   2、居住小区内室外给水管道管径确定,一般依据小区 用户的数量、住宅类别、建筑标准、卫生器具完善程度及《建 筑给水排水设计规范》、《居住小区给水排水设计规范》等规范中居民用水定额、用水量等相关内容来确定。
   无论是市政道路给水管道还是居住小区室外给水管道都涉及到流量与管径的对应问题,应依据流量、流速按《给水排水设计手册》中的水力计算表及地方经验来确定。
   再次是管道的平面布置。相关规范中提出配水管线尽量布置在道路外侧。实际工作中,城市规划部门出于对所有地下管线的综合考虑,有可能安排在机动车道或慢车道下。随着城市道路等级的逐渐提高,以及地下管线的复杂程度的提高,应考虑适当多增加一些甩口,以满足城市美化和生产生活的需要。同时供水主干管上也不宜开口过多,可考虑结合地下旁通式消防甩口。对于城市的主干道,一般考虑两条给水管线,输水管网和配水管网同时铺设。如果给水管线布置在车道下面,要尽量减少在车道上做井。除必不可少的干线闸阀、排气等井外,像分支管阀门、地下旁通式消防栓等井尽量设计在人行道上。
   小区内给水管道的布置,应充分满足每户居民的用水需求。按照规范要求布置地上式消火栓。并且注意与其他管道的水平净距离。当管径小于等于DN200时,与建筑物的最小水平净距为1.0米,与污水雨水排水管的最小水平净距为1.0米;当管径大于DN200时,与建筑物的最小水平净距为3.0米,与污水雨水排水管的最小水平净距为1.5米。
   然后是管道的埋深。根据规范,管道的埋设深度,应根据冰冻情况、外部荷载、管材性能、抗浮要求及与其他管道交叉等因素确定。北方,主要考虑冰冻线,南方则不存在这样的问题,一般,为了降低工程造价,施工单位会减少管道的埋深,但是对于小管径球墨铸铁管和PE管等,一般最小埋深不低于0.7米。城市管线综合规划一般都本着“有压让无压”的原则。在实际工作中,市政地下管线越来越复杂,给水管线在不断穿越其他管线后,可能会造成给水管道频繁的上下起伏。不仅会增加很多的排气、增大水头损失,还可能增加隐患点。所以在管线穿越障碍时,尽量从全段角度综合考虑,局部上返还是下返,少陡峭变化,多平缓过渡;少一些曲折,多一些顺直。这样有利于减少水头损失,保证管网末端有足够的压力。比如我们在平时铺设给水管线,需要跨越障碍时,一般多采用管道自然坡度,实在无法顺延时,就尽量采用度数小的弯头,就是这个道理。在给水管道设计中,一般会固定一个埋深,根据原始地面标高,通过计算,确定挖土深度,这对于计算工程量从而确定工程造价是很有帮助的。
   最后是管道的附属构筑物。市政给水管道的附属构筑物比较简单,主要就是一些井室、支墩等,另外就是管道工程中涉及的小型抽升泵房及其取水口、排放口等。井室砌筑分为矩形砌筑和圆形井室砌筑。其中阀门井包括排泥井排气井等,不同的井室在砌筑上有不同的要求。在设计中要根据当时当地的实际情况选择合适的构筑物。比如说,考虑到开关阀门的需要,一般300以上的都采用蝶阀,每个阀门井都设一个柔性伸缩接头等。这些问题都需要在设计的时候详细选择。另外就是井盖,需要根据气候,选择现浇还是预制。在寒冷的冬季,考虑到冰冻,一般不建议选择现浇。但是预制需要机械吊装,也要考虑当时当地的实际情况。
   另外就是支墩,室外给水规范上要求支墩应在坚固的地基上修筑。无原状土作后背墙时,应采取措施保证支墩在受力情况下,不至破坏管道接口。采用砌筑支墩时,原状土与支墩之间应采用砂浆填塞。管道及管件支墩施工完毕,并达到强度要求后方可进行水压试验。
   市政给水管道设计在整个给水设计中所占的比重不大,其复杂程度远远不及室内给水管道设计。但却是一切设计的基础,直接关系到水压和工程造价。在这里我只是结合工作中的几点经验浅议一下,还需要在实践中不断学习,不断积累。

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