输水管道论文管道基础论文工程设计论文

输水管道论文管道基础论文工程设计论文

输水管道工程设计

[摘要] 输水管道工程在许多城镇基础设施建设中都有建设，输水管道的建设能够解决城镇的供水问题，推进当地经济快速增长及工业产业稳步的发展；同时也将极大的改善城市居民的生活环境，提高人民生活水平和健康水平。输水管道工程设计中管道布置、管道条数及连接管的确定、流量、管径的确定、管材确定、管道埋深、管沟开挖、管道基础的设计、管道穿越障碍物的设计、管道附属构筑物的设计、管道支墩的设计等方面的问题是输水管道工程设计中非常重要，也是设计人员必须要考虑的问题。本文结合本人的工作实践就输水管道工程设计谈几点体会。

[关键词] 输水管道管道布置连通管流量管径管材管道埋深管沟管道基础附属构筑物管道支墩

输水管道是指从水源输送原水至净水厂或配水厂的管道，当净水厂远离供水区时，从净水厂至配水管网间的干管也可作为输水管考虑，输水管按其输水方式可分为重力输水和压力输水。一般输水管在输水过程中沿程无流量变化

城镇输水管道工程设计首先要依据室外给水设计规范、施工规

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、气候特点等实际情况，从技术可行性、经济合理性出发综合考虑、设计。

1、管道布置

输水管线定线时，必须与城市建设、规划相结合，尽量缩短管线的长度，减少拆迁，少占良田，少毁植被，保护环境，保证供水安全；

选线时，应选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有或规划道路敷设，以便施工和检修；

管线尽量减少与铁路、公路和河流的交叉；避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河流淹没等冲刷地区，以降低造价和便于施工、维护及管理。

2、输水管道条数及连通管的确定

输水管道一般不宜少于两条，当有安全贮水池或其它安全供水措施时，也可修建一条输水干管。

实践中为提高供水可靠性，常采用在平行管线之间增设连通管并

装置必要的阀门的方式，这样，当管线某段损坏时，无需整条管线全部停止运行，而只需用阀门关闭损坏的一段进行检修。采用这种措施可以提高事故时的流量。输水干管和联通管管径及联通管根数，应按输水干管任何一段发生故障时仍能通过事故用水量计算确定。城镇的事故水量为设计水量的70%。

当采用重力供水时，位置水头一定，若两条平行敷设的输水管线，其管材、直径和长度均相等时，为满足当输水管损坏时事故流量为设计水量的70%。联通管需设置2个，将输水管等分成三段。

当采用水泵供水时的压力输水管，若两条平行敷设的输水管线，其管材、直径和长度均相等时，为满足当输水管损坏时事故流量为设计水量的70%。联通管需设置>1个，联通管具体设置个数通常是通过公式计算来确定的。

3、输水管道流量、管径的确定

输水管道工程确定其水量规模是首要内容，即不能预测规模偏大，造成建成工程不能充分发挥效益；又不能造成预测规模滞后，影响城镇建设和经济发展，因而合理确定水量规模十分重要。

（1）流量确定

从水源至净水厂的原水输水管道设计流量Q，一般按照净水厂最高日平均时供水量QT加上净水厂自用水量和输水管道的漏失水量计算。

从净水厂至管网的清水输水管道设计流量，应按最高日最高时用水条件下，由净水厂负担的供水量计算确定。

（2）管径确定

输水管道管径按最高日平均时供水量QT加上净水厂自用水量和输水管道的漏失水量通过水力计算确定。

输水管管径D=（4Qm/πVe）1/2

其中Qm ——最高日平均时供水量加上净水厂自用水量和输水管道的漏失水量。

Ve——管道经济流速.根据选用管材及当地的敷管单价和动力价格,通过计算确定。

从上式可知，管径的确定与流量和流速有关，流量已知，尚需确定流速，流速的确定是根据平均经济流速来定。一般大管径DN≥400时为0.9-1.4m/s。中小管径DN=100-400mm时为0.6-1.0m/s。

4、管材确定

由于输水管道管径一般较大，并且距离长，对供水安全性影响较大，故管材选择主要应考虑工程安全性强，管道综合造价适中，性能比较好的管材，一般用于输水管道的管材有PE给水管、球墨铸铁管、玻璃钢管和预应力钢筋混凝土输水管等。

在施工过程中具体选用什么管材可通过管材技术经济比较分析，并通过各地的工程地质情况来确定。

5、管道埋深、管沟开挖、管道基础

（1）管道埋深

对于非冰冻地区管道的管顶埋深主要由外部荷载、管材强度、管道交叉以及土壤地基等因素决定。金属管道的覆土深度一般不小于

0.7米，当管道强度足够或者采取相应措施时，也可小于0.7米。

对于新疆地区，大部分城市和城镇都属于冰冻区，冰冻区管道的管顶埋深除决定于上述因素外，还需要考虑土壤的冰冻深度，应通过热力计算确定。当无实际资料时，可采用经验值。如下表：

设计时可根据当地的气候特点以及冻土深度做相应的调整。

（2）管沟开挖

管沟开挖一般在地质条件良好、土质均匀、地下水位较低的地段开挖管沟，当管沟深度在地下水位以上时，管沟边坡根基当地的土质情况的不同有所不同，从1：0.33——1：1.5不等。一般情况下老黄土的边坡坡度较大，中密砂石的边坡坡度较小。在地质条件较差、土质松软、地下水位较高且富含地下水的地段开挖管沟，设计应该充分考虑必须采取的施工措施，施工措施之一是加大管沟边坡的设置坡度；之二是采用钢板桩支撑管沟，挖管沟不可能无限度地加大管沟边坡从而形成大开挖的施工局面。

（3）管道基础

输水管道尽量敷设在土壤耐压强度较高，未经扰动的天然地基上。

常用的管道基础有以下三种情况:①天然弧形基础，适用于地基承载力较高，无地下水位处。②砂垫层基础，适用于岩石或半岩石层地基中，须铺砂找平；对非金属管及塑料管道，其厚度应不小于100mm；对于金属管道其厚度不小于150-200 mm并均应夯实。一般宜采用中砂或粗砂作基础材料。③混凝土基础，适用于地基土壤松软时（如遇流沙及沼泽的情况下，还应在基础下面先做桩排架）。混凝土强度等级C15。

6、管道穿越障碍物

输水管线在穿越铁路、公路和河谷时，必须采取一定的措施。

当输水管道穿越铁路、公路时，一般在路基下垂直穿越，施工方式有顶管法及大开挖施工；输水管道在穿越临时性铁路或一般公路或非主要路线，且水管埋设较深时可不设套管；如若穿越较重要的铁路或交通频繁的公路时输水管道穿越段需设置钢筋混凝土套管。套管直径根据施工方法而定，大开挖施工时，应比给水管直径大300毫米，如采用顶管法时应较给水管直径大600毫米；当输水管道穿越铁路、