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摘要：在当代建设城市工程的过程中，人们对给水排水管道设计技术越来越重视，因为它直接影响到广大群众的财产及生命安全。本文主要研究了管材要求、市政给水排水管道接口的设计、管位的确定及管道附件的设置等内容。
关键词：市政给水管道,设计
中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
本文结合多年在市政给水管道设计工作中的经验,阐述了确定管位和管径、管材的选用及管道附件设置等心得。随着城市建设的越来越好,人民生活质量的提升, 由此大幅提高城市供水需要进行大量的扩建和改造水管网。想要做好这项工作, 关键在于工程设计。
二、设计管道的接口
1．刚性接口：承插铸铁管的重要接口形式之一是刚性接口，组成材料是密封填料和嵌缝材料。刚性接口就是填打油麻和填料，往插口缝隙中注入。在过去都是用青铅，现在人们大多都用石棉水泥，它有很强的粘合力。内侧填料与外侧填料是刚性接口填料的两大类，内侧填料就是接口内层填料，外侧填料就是接口外层填料。放置于管口缝隙里侧的是内侧填料，在保证管口严密、杜绝水方面起到了很多作用，如扩圆、防止外侧填料、水泥等进入管里面。深度和用量在填麻时必须掌握好，密封材料的性质直接影响到油麻的填塞深度，如果用于密封的材料是石棉水泥时，承接口总深的１／３就是填麻的深度；如果材料是铅，约距承口水线里缘５ｍ就是填麻的深度。
2．外侧的填料：必须保证外侧填料的质量，要有强度的接口，并能承受少量的弯曲和冲击，材料可以是石棉水泥、膨胀水泥、铅和铅绒等等。目前经常采用石棉水泥作为接口材料。接口承受弯曲应力和温度应力性能较差，接口经养护硬化后才能通水试压，接口作业的劳动强度大。石棉水泥是一种最常用的密封填料，有较高的抗压强度，石棉纤维对水泥颗粒有较强的吸附能力，水泥中掺入石棉纤维可提高接口材料的抗拉强度。水泥在硬化过程中收缩，石棉纤维可阻止其收缩，提高接口材料与管壁的黏着力和接口的水密性。
3．柔性接口：刚性接口抗弯性能较差，受外力作用容易使密封填料产生裂缝，造成向外漏水事故，尤其在松软地基和地震区，接口破坏率较高，因此，可采用柔性接口方式，以减少漏水事故的发生。常用的柔性密封材料多为橡胶圈，由于铸铁管材的种类不同而具有多种形式。楔形橡胶圈接口当管道承口的内壁为斜槽形时，插口端部可做成坡形，此时可在承口斜槽内嵌入起密封作用的楔形橡胶圈，使接口对于承插口的椭圆度、尺寸公差、插口轴向相对位移及角位移具有一定的适应性。不论采用何种形式的承插铸铁管或何种形式的橡胶圈，都必须做到铸铁管的承插口形状与合适的橡胶圈配套，不得盲目选用，否则不是无法使用就是造成接口漏水。
三、管材要求
材料的选择，必须能承受来自许多方面的外部重量。因为沿公路或铁路埋地敷设是给水排水管道的铺设途径，有的还需要经过公路或铁路，为了保证安全运行，必须挑选强度大的材料。管道水密性的好与坏，管网运行成本及运行安全会直接受到影响。倘若水密性很差，地层泡软管道基础便会受到漏水的直接冲洗。导致管道的漏水非常严重，水量损失很多，会增加运行的成本。选择输配水管道材质，管径、内压、外部荷载和管道敷设区的地形、地质、管材的供应，这些必须考虑到位。按照安全的运行、持久、降低漏水、施工和方便维护、经济以及防止二次污染清水管道的原则，进行综合分析确定技术、经济、安全等方面。
1．铸铁管：铸铁管是压力流水管道的一方面，即在压力的作用下管道中的水流动起来，因此在埋深的时候，就要满足冰冻线、地面荷载和障碍物能跨越，没有影响到管道内部的水力方面。所以很浅的沟槽，是放坡开槽，用机械来分散下管很方便。因为铸铁管管节很长，一般是５米到6米，也相应增大其接口间距。开挖土方量为了减小点，一般施工的宽度很小，接口施工工艺要求必须得到满足，增加宽度和深度。
2．钢管：焊接钢管和无缝钢管是钢管钢材的分类。从防腐蚀性能来说，保护层型、无保护层型与质地型是其主要类型；从壁厚来分，存在加厚钢管和普通钢管。应考虑金属管道的防腐性能。金属管道内防腐宜采用水泥砂浆衬里，金属管道外防腐宜采用环氧煤沥青、胶粘带等涂料。金属管道敷设在腐蚀性土中以及电气化铁路附近或其它有杂散电流存在的地区时，为防止发生电化学腐蚀，应采取阴极保护措施（外加电流阴极保护或牺牲阳极）。
3．非金属管材：采用离心工艺自应力钢筋混凝土管制造，张拉环向和纵向钢丝依靠膨胀作用，压力给予管体混凝土在环向和纵向。该管材试验压力规定可应用在覆土不大于2米的埋地给水管道上。借助膨胀水泥，在养护过程中发生膨胀的作用，张拉钢筋，这是自应力钢筋混凝土管。而混凝土则因钢筋所给予的张拉反作用力，因此压应力产生出来，管内的水压能承受的住，在使用上，它有与预应力钢筋混凝土管一样的好处。预应力钢筋混凝土管是把钢筋混凝土管内的钢筋，预先施加纵向与环向预应力后，制成的双向预应力钢筋混凝土管，抗裂性能很好，其耐土壤电流侵蚀的性能远比金属管优越。
四、管位的确定
给水管道设计的关键是管位的确定,管线走向是否合理,不仅影响供水,而且影响工程造价和管道施工,因此,在管道定位时, 以下几点应把握好:1)在总体规划的指导下,深入现场,研究调查,比较技术是否经济, 合理选择供水线路,确保供水管网调节灵活, 可靠安全。2) 路面结构、道路绿化和建(构)筑物应考虑到：对管道施工的破坏减小,城市雨污管道及其他地下管线的铺设情况还应考虑, 管线交叉减少。3)宜沿现有或规划道路铺设,尽量缩短线路长度, 跨越障碍次数减少,在管线穿越障碍时，从全段角度综合考虑, 减少曲折,这不仅可以减少管道的积气点、水头的损失,还可以减少隐患点。4) 定位管线时,应根据现场的地貌地形,防止管线从建筑物下穿越,减少架空,减少河底铺设,保证日后管线维修方便、安全。
五、 管道附件的设置
一个很重要的环节是管道附件。保证给水管道能否高效安全使用,给水管道设计的优劣,不仅体现在管位的确定和管材的选用,还体现在管道附件设置的合理与否。
阀门：在城市给水系统中,阀门具有调节管网流量和水压的作用,当管道发生事故时,还能减少用户停水影响。阀门主要有闸阀和蝶阀,闸阀具有密封性好,水头损失小等优点;缺点是操作力矩大,阀体和阀杆易损坏,外形尺寸和重量大，安装方便,开关灵活。
排气阀：由于溶于水中气体的释放,管道中拱起部分易积聚空气形成气囊,造成气阻,使管道过水断面减少,水头损失增大,当管网水压突然变化,还会形成水锤,容易造成爆管现象。为此,管道设计时应在管道起拱顶部设置排气阀,值得注意的是,在长距离的直管上也应设置排气阀,这一点经常被遗漏。
六、结束语
因为功能和特性，决定了市政给排水设施的工程规模扩大，具有大幅的投资额，也加大了施工的难度，漫长的工期，人们总结了很多设计经验，许多经验都是在消耗大量的能源和资源的代价中取得的。具有重要地位的市政管道排水工程设计要保证科学，给施工提供更好的条件，合理的设计给排水规划。负担着自来水输配水任务的是城市给水管道, 将千家万户连接起来,设计市政给水管道, 现场第一手资料必须要掌握,心里要清楚。所以, 认真仔细勘查现场是设计人员必须要进行的工作,了解当地情况包括管线将要穿越其他管线及其中的障碍,然后计算起来, 将现行规范和标准用在其中,这样可以确保设计市政给水管道实用、科学。
参考文献:
[1] GB 50289-98,城市工程管线综合规划规范[S].
[2] 李雪玲.观澜会所给排水设计[J].山西建筑,2011,33(14):162-163.
[3] 龔淑艳,宋庆原,高 斌,等.强化混凝处理高藻水效果的研究[J].供水技术,2011(3):2-23.
[4] 刘淑刚.提高投药量强化混凝处理微污染原水[J].中国给水排水,2012,22(2):108.
关键词：市政给水管道,设计
中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
本文结合多年在市政给水管道设计工作中的经验,阐述了确定管位和管径、管材的选用及管道附件设置等心得。随着城市建设的越来越好,人民生活质量的提升, 由此大幅提高城市供水需要进行大量的扩建和改造水管网。想要做好这项工作, 关键在于工程设计。
二、设计管道的接口
1．刚性接口：承插铸铁管的重要接口形式之一是刚性接口，组成材料是密封填料和嵌缝材料。刚性接口就是填打油麻和填料，往插口缝隙中注入。在过去都是用青铅，现在人们大多都用石棉水泥，它有很强的粘合力。内侧填料与外侧填料是刚性接口填料的两大类，内侧填料就是接口内层填料，外侧填料就是接口外层填料。放置于管口缝隙里侧的是内侧填料，在保证管口严密、杜绝水方面起到了很多作用，如扩圆、防止外侧填料、水泥等进入管里面。深度和用量在填麻时必须掌握好，密封材料的性质直接影响到油麻的填塞深度，如果用于密封的材料是石棉水泥时，承接口总深的１／３就是填麻的深度；如果材料是铅，约距承口水线里缘５ｍ就是填麻的深度。
2．外侧的填料：必须保证外侧填料的质量，要有强度的接口，并能承受少量的弯曲和冲击，材料可以是石棉水泥、膨胀水泥、铅和铅绒等等。目前经常采用石棉水泥作为接口材料。接口承受弯曲应力和温度应力性能较差，接口经养护硬化后才能通水试压，接口作业的劳动强度大。石棉水泥是一种最常用的密封填料，有较高的抗压强度，石棉纤维对水泥颗粒有较强的吸附能力，水泥中掺入石棉纤维可提高接口材料的抗拉强度。水泥在硬化过程中收缩，石棉纤维可阻止其收缩，提高接口材料与管壁的黏着力和接口的水密性。
3．柔性接口：刚性接口抗弯性能较差，受外力作用容易使密封填料产生裂缝，造成向外漏水事故，尤其在松软地基和地震区，接口破坏率较高，因此，可采用柔性接口方式，以减少漏水事故的发生。常用的柔性密封材料多为橡胶圈，由于铸铁管材的种类不同而具有多种形式。楔形橡胶圈接口当管道承口的内壁为斜槽形时，插口端部可做成坡形，此时可在承口斜槽内嵌入起密封作用的楔形橡胶圈，使接口对于承插口的椭圆度、尺寸公差、插口轴向相对位移及角位移具有一定的适应性。不论采用何种形式的承插铸铁管或何种形式的橡胶圈，都必须做到铸铁管的承插口形状与合适的橡胶圈配套，不得盲目选用，否则不是无法使用就是造成接口漏水。
三、管材要求
材料的选择，必须能承受来自许多方面的外部重量。因为沿公路或铁路埋地敷设是给水排水管道的铺设途径，有的还需要经过公路或铁路，为了保证安全运行，必须挑选强度大的材料。管道水密性的好与坏，管网运行成本及运行安全会直接受到影响。倘若水密性很差，地层泡软管道基础便会受到漏水的直接冲洗。导致管道的漏水非常严重，水量损失很多，会增加运行的成本。选择输配水管道材质，管径、内压、外部荷载和管道敷设区的地形、地质、管材的供应，这些必须考虑到位。按照安全的运行、持久、降低漏水、施工和方便维护、经济以及防止二次污染清水管道的原则，进行综合分析确定技术、经济、安全等方面。
1．铸铁管：铸铁管是压力流水管道的一方面，即在压力的作用下管道中的水流动起来，因此在埋深的时候，就要满足冰冻线、地面荷载和障碍物能跨越，没有影响到管道内部的水力方面。所以很浅的沟槽，是放坡开槽，用机械来分散下管很方便。因为铸铁管管节很长，一般是５米到6米，也相应增大其接口间距。开挖土方量为了减小点，一般施工的宽度很小，接口施工工艺要求必须得到满足，增加宽度和深度。
2．钢管：焊接钢管和无缝钢管是钢管钢材的分类。从防腐蚀性能来说，保护层型、无保护层型与质地型是其主要类型；从壁厚来分，存在加厚钢管和普通钢管。应考虑金属管道的防腐性能。金属管道内防腐宜采用水泥砂浆衬里，金属管道外防腐宜采用环氧煤沥青、胶粘带等涂料。金属管道敷设在腐蚀性土中以及电气化铁路附近或其它有杂散电流存在的地区时，为防止发生电化学腐蚀，应采取阴极保护措施（外加电流阴极保护或牺牲阳极）。
3．非金属管材：采用离心工艺自应力钢筋混凝土管制造，张拉环向和纵向钢丝依靠膨胀作用，压力给予管体混凝土在环向和纵向。该管材试验压力规定可应用在覆土不大于2米的埋地给水管道上。借助膨胀水泥，在养护过程中发生膨胀的作用，张拉钢筋，这是自应力钢筋混凝土管。而混凝土则因钢筋所给予的张拉反作用力，因此压应力产生出来，管内的水压能承受的住，在使用上，它有与预应力钢筋混凝土管一样的好处。预应力钢筋混凝土管是把钢筋混凝土管内的钢筋，预先施加纵向与环向预应力后，制成的双向预应力钢筋混凝土管，抗裂性能很好，其耐土壤电流侵蚀的性能远比金属管优越。
四、管位的确定
给水管道设计的关键是管位的确定,管线走向是否合理,不仅影响供水,而且影响工程造价和管道施工,因此,在管道定位时, 以下几点应把握好:1)在总体规划的指导下,深入现场,研究调查,比较技术是否经济, 合理选择供水线路,确保供水管网调节灵活, 可靠安全。2) 路面结构、道路绿化和建(构)筑物应考虑到：对管道施工的破坏减小,城市雨污管道及其他地下管线的铺设情况还应考虑, 管线交叉减少。3)宜沿现有或规划道路铺设,尽量缩短线路长度, 跨越障碍次数减少,在管线穿越障碍时，从全段角度综合考虑, 减少曲折,这不仅可以减少管道的积气点、水头的损失,还可以减少隐患点。4) 定位管线时,应根据现场的地貌地形,防止管线从建筑物下穿越,减少架空,减少河底铺设,保证日后管线维修方便、安全。
五、 管道附件的设置
一个很重要的环节是管道附件。保证给水管道能否高效安全使用,给水管道设计的优劣,不仅体现在管位的确定和管材的选用,还体现在管道附件设置的合理与否。
阀门：在城市给水系统中,阀门具有调节管网流量和水压的作用,当管道发生事故时,还能减少用户停水影响。阀门主要有闸阀和蝶阀,闸阀具有密封性好,水头损失小等优点;缺点是操作力矩大,阀体和阀杆易损坏,外形尺寸和重量大，安装方便,开关灵活。
排气阀：由于溶于水中气体的释放,管道中拱起部分易积聚空气形成气囊,造成气阻,使管道过水断面减少,水头损失增大,当管网水压突然变化,还会形成水锤,容易造成爆管现象。为此,管道设计时应在管道起拱顶部设置排气阀,值得注意的是,在长距离的直管上也应设置排气阀,这一点经常被遗漏。
六、结束语
因为功能和特性，决定了市政给排水设施的工程规模扩大，具有大幅的投资额，也加大了施工的难度，漫长的工期，人们总结了很多设计经验，许多经验都是在消耗大量的能源和资源的代价中取得的。具有重要地位的市政管道排水工程设计要保证科学，给施工提供更好的条件，合理的设计给排水规划。负担着自来水输配水任务的是城市给水管道, 将千家万户连接起来,设计市政给水管道, 现场第一手资料必须要掌握,心里要清楚。所以, 认真仔细勘查现场是设计人员必须要进行的工作,了解当地情况包括管线将要穿越其他管线及其中的障碍,然后计算起来, 将现行规范和标准用在其中,这样可以确保设计市政给水管道实用、科学。
参考文献:
[1] GB 50289-98,城市工程管线综合规划规范[S].
[2] 李雪玲.观澜会所给排水设计[J].山西建筑,2011,33(14):162-163.
[3] 龔淑艳,宋庆原,高 斌,等.强化混凝处理高藻水效果的研究[J].供水技术,2011(3):2-23.
[4] 刘淑刚.提高投药量强化混凝处理微污染原水[J].中国给水排水,2012,22(2):108.