[工學(xué)]-室外給排水管道工程設(shè)計(jì)分析

1、工學(xué) 室外給排水管道工程設(shè)計(jì)分析室外給排水管道工程設(shè)計(jì)在各地都是必不可少的。從大范圍來講，室外給排水管道工程設(shè)計(jì)首先要依據(jù)室外給排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、小區(qū)給排水標(biāo)準(zhǔn)、施工標(biāo)準(zhǔn)、消防標(biāo)準(zhǔn)、給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和手冊(cè)；然后要結(jié)合地區(qū)地理、氣候特點(diǎn)及各地水司的運(yùn)行規(guī)程等實(shí)際情況，從技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性出發(fā)綜合考慮、設(shè)計(jì)。這里結(jié)合本人幾年工作實(shí)踐談?wù)勈彝饨o排水管道工程設(shè)計(jì)中需要著重考慮的幾點(diǎn)問題。 一、給水管道工程設(shè)計(jì)1、管徑確定管徑確定時(shí)應(yīng)考慮遠(yuǎn)近期結(jié)合，同時(shí)照顧經(jīng)濟(jì)性和可靠性。管徑確定涉及設(shè)計(jì)供水量及經(jīng)濟(jì)流速確實(shí)定。設(shè)計(jì)供水量根據(jù)以下各種用水確定：1 綜合生活用水：包括居民生活用水和公共建筑用水。

2、根據(jù)居民生活用水定額或綜合生活用水定額及最高日時(shí)變化系數(shù)綜合分析確定。2 工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水和工作人員生活用水：生產(chǎn)用水量根據(jù)生產(chǎn)工藝要求確定；工作人員生活用水量含淋浴用水量根據(jù)車間性質(zhì)確定。3 消防用水：消防用水量、水壓及延續(xù)時(shí)間等根據(jù)現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定確定。4澆灑道路和綠地用水：根據(jù)路面、綠化、氣候和土壤等條件確定。5未預(yù)見水量及管網(wǎng)漏失水量：按最高日用水量的百分比計(jì)。管段的直徑按下式計(jì)算：式中 D-管段直徑m q-管段流量m3/s v-流速m/s應(yīng)綜合考慮管網(wǎng)造價(jià)與經(jīng)營(yíng)費(fèi)用，確定經(jīng)濟(jì)流速，從而確定經(jīng)濟(jì)管徑，使管網(wǎng)造價(jià)與經(jīng)營(yíng)費(fèi)用之和為最小。設(shè)計(jì)時(shí)常采用平均經(jīng)濟(jì)流速來確定管徑，當(dāng)D=100400mm

3、時(shí)，平均經(jīng)濟(jì)流速取0.60.9m/s； 當(dāng)D400mm時(shí)，平均經(jīng)濟(jì)流速取0.91.4m/s，大管取大值，小管取小值。2、管材選用設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合各種管材的特性做到管材選用經(jīng)濟(jì)、合理。埋地管道常年累月承受輸送液體內(nèi)壓、泥土及地面荷載的外壓、高溫變化引起的拉伸應(yīng)力以及地基的不均勻沉降等產(chǎn)生的綜合應(yīng)力，還要承受水錘沖擊力，因此管材首先應(yīng)有足夠強(qiáng)度。同時(shí)結(jié)合建設(shè)要求做到經(jīng)濟(jì)合理。室外給水管道常用管材有承插式給水鑄鐵管、球墨鑄鐵管、焊接鋼管、鍍鋅鋼管、預(yù)應(yīng)力自應(yīng)力鋼筋混凝土管、玻璃鋼管、塑料管、復(fù)合管等。1承插式給水鑄鐵管：具有較高的機(jī)械強(qiáng)度及承壓能力，有較強(qiáng)的耐腐蝕性，接口方便，易于施工。其缺點(diǎn)在于不能承

4、受較大的動(dòng)荷載及質(zhì)脆。按制造材料分為普通灰口鑄鐵管和球墨鑄鐵管，較為常用的為球墨鑄鐵管。2鋼管：其優(yōu)點(diǎn)是耐高壓、耐震動(dòng)、薄而輕及管節(jié)長(zhǎng)而接口少；缺點(diǎn)是易銹蝕影響使用壽命、價(jià)格較高，故需做嚴(yán)格防腐絕緣處理。鋼管一般用于管徑要求大、受水壓力高路段，及穿越鐵路、河谷和地震區(qū)等管段。3預(yù)應(yīng)力和自應(yīng)力鋼筋混凝土管：優(yōu)點(diǎn)是抗?jié)B性和耐久性能好，不會(huì)腐蝕及腐爛，內(nèi)壁不結(jié)垢等，缺點(diǎn)是質(zhì)地較脆易碰損、鋪設(shè)時(shí)要求溝底平整，且需做管道根底及管座，常用于大型輸水系統(tǒng)。4玻璃鋼管：指玻纖維增強(qiáng)樹脂塑料管，這種管材優(yōu)點(diǎn)在于重量輕，抗腐蝕，安裝容易，缺點(diǎn)是剛度小，管道根底要求較嚴(yán)。大口徑玻璃鋼管在源水引用管道上使用較多，而在

5、供水管網(wǎng)中使用較少。5塑料管：其優(yōu)點(diǎn)在于具有外表光滑、輸送流體阻力小、耐腐蝕、重量輕、接口方便等，缺點(diǎn)在于質(zhì)脆、易老化。主要有硬聚氯乙烯管(UPVC)、聚乙烯管(PE)等。6復(fù)合管：室外給排水工程中常用的有鍍鋅鋼管襯塑復(fù)合管、孔網(wǎng)鋼帶塑料復(fù)合管。a 鍍鋅鋼管襯塑復(fù)合管：鍍鋅鋼管襯塑有兩種方式，一種是內(nèi)噴襯聚乙烯，另一種是熱鍍鋅鋼管內(nèi)經(jīng)特殊過盈級(jí)配合工藝，復(fù)合擠壓聚乙烯、聚丙烯管，目前國(guó)內(nèi)均有此兩種方式的產(chǎn)品，前種襯涂層不易粘牢，不易襯勻，容易分層；后一種方式效果較好，而管件釆取內(nèi)噴襯聚乙烯。管材組裝也有兩種方式，一種是通常壁厚的熱鍍鋅鋼管及管件，內(nèi)擠壓聚乙烯管或噴襯聚乙烯層后，仍套絲連接，價(jià)格

6、較貴；另一種是薄壁熱鍍鋅鋼管及管件，內(nèi)經(jīng)特殊過盈級(jí)配合工藝，復(fù)合擠壓聚乙烯管或噴襯聚乙烯層，管材不套絲，采用快速接頭工藝，管道裝拆快捷，價(jià)格低廉，綜合價(jià)格類同鍍鋅鋼管，有良好的適用前景，但管外壁及管端面的防腐問題沒有根本解決。 b孔網(wǎng)鋼帶塑料復(fù)合管：是以高密度聚乙烯為基體，以沖孔后的冷軋鋼帶焊接而成的網(wǎng)狀鋼管為增強(qiáng)體，經(jīng)擠出成型連續(xù)復(fù)合而成，內(nèi)外壁塑料通過金屬骨架上的孔形成一體。它具有鋼管的機(jī)械強(qiáng)度，又具有塑料管的耐腐蝕性，可適用于DN200mm 的配水管道及室內(nèi)冷水主立管道上使用。此類管材安裝時(shí)，切斷的端面應(yīng)作嚴(yán)格的防銹處理，但在今后管道不停水引接分支管時(shí)，孔口切面銹蝕問題就無法處理，這將是

7、此類管材應(yīng)用中的弱點(diǎn)。 現(xiàn)就以上管材的不同口徑做如下價(jià)格比擬：(1)大口徑管道 表1 (元/m)管徑 mm鋼管三階段管一階段管預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管玻璃鋼管纏繞法離心法120017427956711340284423691400230410309161650392431201600295013951239220051304014180036671929280064804950200040752139320079206010220049193700950472032400536245001148485462600632750002中大口徑管道 表2元/m管徑 mm鋼管球鐵管自應(yīng)力管三階段管一階段管預(yù)應(yīng)力

8、鋼筒砼管玻璃鋼管纏繞法離心法4005033201601854315005834482175906008715883202765008979368001160928420387800140613341000145413445904891000194418003中小口徑管道 表3元/m管徑 mm鋼管球鐵管自應(yīng)力管100108671501581005420021513465300315226984局部熱塑性塑料管價(jià)目表 表4 管材(元/m)；管件(元/件)類別單 一 塑 料 管 材復(fù) 合 管 材工程外徑UPVCHDPEPEXPPRABS鋁塑復(fù)合管PAP孔網(wǎng)鋼帶塑料復(fù)合管鍍鋅管襯塑鋁合金襯塑PE80P

9、E100管件253.64.65.913.79.49.612.59.213.2326.06.67.920.113.313.616.113.221.16314.025.228.974.848.544.061.236.026.366.111042.050.573.8193.3135.2106.358.3192.016091.0106.9154.6288.0129.0200143.0166.5242.0448.0206.5等徑彎頭252.43.515.13.24.08.311.23214.44.26.022.24.85.610.92.514.46332.020.028.8113.432.821.652

10、.252.06.537.8110144.053.076.290.4103.4331.4160288.0132.0189.8269.6157.4200536.0214.0307.6502.4212.5等徑三通253.44.931.75.94.811.714.93219.25.68.132.510.47.215.23.218.36345.628.04.03156.456.024.877.470.510.545.8110280.066.695.8132.0136.2491.4160496.0171.5246.5492.0214.9200744.0289.5416.21163.2293.53、設(shè)計(jì)時(shí)需

11、注意的問題1 混凝土支墩設(shè)置：給水鑄鐵管特別是球墨鑄鐵管在室外給水管道工程中應(yīng)用較為廣泛。一般在施工較大口徑的室外給水鑄鐵管時(shí)，多在如下位置處：如管道系統(tǒng)的水平彎頭、三通、管道末端及返彎處需設(shè)置混凝土澆注的支墩。支墩的作用主要是消除由于管內(nèi)水的壓力或土壤條件較差，使在上述的部位產(chǎn)生一將管道沿其水流切線方向外推的力，而導(dǎo)致管道接口處松動(dòng)。一般在管徑大于350mm及在松軟土壤敷設(shè)時(shí)考慮設(shè)置。2 鋼管防腐：在管徑要求大、受水壓力高路段，及穿越鐵路、河谷和地震區(qū)等管段較常采用鋼管敷設(shè)。鋼管埋地敷設(shè)時(shí)，管材會(huì)受到土壤、地下水的浸蝕，同時(shí)還會(huì)受到地下雜散電流的影響，使金屬外表產(chǎn)生電化學(xué)作用而損壞金屬表層，

12、故必須采取能隔絕對(duì)管道腐蝕及減少雜散電流對(duì)管道電化作用的防腐絕緣層，以延長(zhǎng)管道使用壽命。埋地鋼管一般采用水泥砂漿內(nèi)防腐，外防腐一般采用石油瀝青及環(huán)氧煤瀝青，分普通級(jí)、加強(qiáng)級(jí)、特加強(qiáng)級(jí)三個(gè)等級(jí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況合理選擇。二、排水管道工程設(shè)計(jì)1、 排水體制的選擇排水工程設(shè)計(jì)應(yīng)以批準(zhǔn)的當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)地區(qū)總體規(guī)劃和排水工程總體規(guī)劃為主要依據(jù)。排水體制分流制或合流制的選擇，應(yīng)更根據(jù)城鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃、當(dāng)?shù)亟涤昵闆r和排放標(biāo)準(zhǔn)、原有排水設(shè)施、污水處理和利用情況、地形和水體等條件，綜合考慮確定。新建地區(qū)的排水系統(tǒng)宜采用分流制。2、 排水量確定現(xiàn)就分流制體制的排水量確定進(jìn)行分析。1 污水設(shè)計(jì)總流量QL/sQ=Q1

13、+Q2+Q3其中：1 Q1為居住區(qū)生活污水設(shè)計(jì)流量L/s。按下式計(jì)算 Q1=n×N×Kz / (24×3600)n-污水定額L/(人*d)，含居民生活污水定額和綜合生活污水定額，可按當(dāng)?shù)赜盟~的80%90%采用。N -設(shè)計(jì)人口數(shù)Kz-生活污水量總變化系數(shù)，按?室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?有關(guān)規(guī)定計(jì)取或按實(shí)際數(shù)據(jù)采用。2 Q2為工業(yè)企業(yè)內(nèi)生活污水量、淋浴污水量L/s。應(yīng)與國(guó)家現(xiàn)行的?室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?的有關(guān)規(guī)定協(xié)調(diào)。3 Q3為工業(yè)企業(yè)的工業(yè)廢水量L/s。工業(yè)廢水量級(jí)及其總變化系數(shù)應(yīng)根據(jù)工藝特點(diǎn)確定，并與國(guó)家現(xiàn)行的工業(yè)用水量有關(guān)規(guī)定協(xié)調(diào)。2 雨水設(shè)計(jì)流量QL/s按下式計(jì)算：

14、Q=F×q×其中：1 F為匯水面積ha其劃分應(yīng)結(jié)合地形坡度、匯水面積的大小及雨水管道布置等情況劃定。地形較平坦時(shí)，可按就近排入附近雨水管道的原那么劃分匯水面積；地形坡度較大時(shí)，應(yīng)按地面雨水徑流的水流方向劃分匯水面積。 2為徑流系數(shù)。按?室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?有關(guān)規(guī)定計(jì)取。 3 q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度L /s* ha。按以下公式計(jì)算： q=167A11+ClgP/t+bn式中 t-降雨歷時(shí)min。t=t1+mt2，t1為地面集水時(shí)間，一般取515min；m為折減系數(shù)，暗管取2，明渠取1.2；t2為管渠內(nèi)雨水流行時(shí)間。3、管材選用室外無壓排水管一般很少采用金屬管，只有當(dāng)排水管道需要承受較

15、高壓力或?qū)B漏要求嚴(yán)格的地方如污水泵站的進(jìn)水管和出水管等才采用金屬管材。較為常見的為混凝土及鋼筋混凝土管，近幾年，雙壁波紋管、HDPE高密度纏繞管等也在室外排水工程中得到較為廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)就鋼筋混凝土管、雙壁波紋管、HDPE管三種管材的技術(shù)性能比擬情況列表如下：管材工程鋼筋混凝土管HDPE管雙壁波紋管備注優(yōu)點(diǎn)1.造價(jià)低1. 1.管道粗糙系數(shù)較小，同等流量下管徑比混凝土管小12級(jí)；2. 2.管材柔韌性好，單節(jié)長(zhǎng)，接口少，且接口為電熔接口，抗地基沉降性能強(qiáng)，抗?jié)B性能好；3. 3.無需混凝土根底，且管材質(zhì)量輕，施工方便；4. 4.耐腐蝕、抗老化性能好，管材強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)。5. 1.管道粗糙系數(shù)較

16、小，同等流量下管徑比混凝土管小12級(jí)；6. 2.管材柔韌性好，單節(jié)長(zhǎng)，接口少，且為橡膠圈接口，抗地基沉降性能強(qiáng)；7. 3.無需混凝土根底，且管材質(zhì)量輕，施工方便；4.耐腐蝕、抗老化性能好，管材強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)8. 1.管材抗壓、抗?jié)B性能較差； 2.抗地基沉降性能較差，易滲漏，日后養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用較高； 3.管材較重，且為混凝土根底，接頭多，施工較困難。9. 1.造價(jià)高1. 造價(jià)高2. 不適用于大口徑排水管。綜合造價(jià)420.04元/米668.84元/米506.31元/米管徑D600設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建設(shè)要求結(jié)合各種管材的特性做到管材選用經(jīng)濟(jì)、合理。4、設(shè)計(jì)時(shí)需注意的問題1 鋼筋混凝土管接口選擇用于排水的混凝土管的管口形式常用的有平口管、企口管和承插口管。管口形狀不同，接口的方法也不同。管道接口一般分為柔性接口、剛性接口、半柔性接口三種。橡膠圈接口、瀝青油膏、石棉瀝青卷材接口等均為柔性接口，剛性接口常見的有水泥砂漿、鋼絲網(wǎng)水泥砂漿抹帶接口，而石棉水泥接口那么為半柔性接口。對(duì)于接口要求強(qiáng)度較高、嚴(yán)密性閉水性較好的污水管道宜采用柔性或半柔性接口。2 管線高程控制管線高程控制應(yīng)從多方面進(jìn)行綜合考慮：為保證管線所效勞區(qū)域雨污水能順暢排入，要求管線要有足夠的埋深；而隨著埋深增大，挖槽深度增加，施工難度也隨之增大，特別是在土質(zhì)較為軟弱地段更為