对市政管网给排水管道系统设计与施工的探讨

曹贵平

(山西六建集团有限公司，山西太原 030024)

1 概述

1)对管道的相关认识。

跟随现代科技发展的脚步，工业化进度不断增强，管道在人们的生活中日益发挥着重要的作用。城市里的给水、排水、供热和供煤气等种种与人们生活息息相关的各个方面都有着管道的足迹。管道运输与铁路、航空、公路、海运一样，是巨大的能源运输工具。管道运输又被称为文明运输，因为当国家发展到一定的文明程度后，才会有管道运输的出现。对一个工业国来说，工业越发达，人民生活水平越高，能耗就越大，依靠管道运输的程度就越大。由此可见，管道在一个国家生活经济运作中占有重要地位，了解相关管道方面的基本知识对于人们来说是非常重要的。

2)本文主要内容。

本文通过介绍市政给水管道系统和排水管道系统的设计与施工，目的在于解决城市自来水供排水矛盾，提高城市供排水效率和供排水管道的输水能力，处理管道施工过程中存在的相关问题，为城市供排水建设和经济发展提供安全可靠的技术保障。

2 给水管道系统的设计

2.1 管道布置形式

按照供水可靠程度要求，可以将给水管道的布置形式分为树状网和环状网两种，前者单向供水，节省管材，造价低，但安全可靠性差;后者双向供水，管线造价高，但供水安全可靠。

一般，在城市建设初期可采用树状网，以后随着给水事业的发展逐步连成环状网。

2.2 给水管材

在我国，以前生活给水管材中主要采用的是镀锌钢管。镀锌钢管的刚度大，可以在需要承受撞击的环境中使用。但由于管道长期工作，镀锌层容易脱落，管壁会锈蚀，污染水质和卫生器具。

现今，我国给水管道系统设计中主要采用铸铁管和钢管。随着供水塑料管的开发，出现了以铝合金为骨架，管内外有聚乙烯的铝塑复合管，这些管道具有强度高，寿命长，卫生条件好等优点，在实际工程中得到广泛应用。

2.3 管道技术经济分析

给水工程设计过程中通过方案的比选能降低投资和运行费用，从而达到降低供水价格的目的。给水工程寿命期内的费用由建设初期投资和经营期运行成本组成，给水工程设计方案比选应根据实际情况对筛选出的方案进行动态的经济计算，不仅要比较工程建设期投资(静态投资)，同时应考虑给水工程投产后的长期运行费用(动态投资)，通过全面的分析，选择费用(考虑初期投资和运行成本)最低的方案作为实施方案。

3 污水管道系统的设计

3.1 设计流量的确定

污水设计流量的确定是管道系统设计的第一步，只有当流量确定后，才能进行设计的后续工作。因此，确定污水流量对管道系统的设计至关重要。在污水管道中，污水流量的变化情况随着人口数和污水量标准的变化而定。对于工业废水而言，工业废水量的变化取决于工厂的性质和生产工艺过程。

3.2 管道的水力计算

1)设计充满度。在计算污水管道充满度时，不包括生活和生产淋浴或在较短时间内聚集的污水量，但当管径不大于300 mm时，应按满流(h/d=1)复核。另外，最大设计充满度和管径还应满足一定的对应关系。

2)设计流速。为了避免管道因水流过大的冲刷力而受到损坏，应在上限和下限流速范围内合理设计流速。一般，污水管道的最小流速为0.6 m/s，最大设计流速跟管道的材料相关，通常，金属管道为10 m/s，非金属管道为5 m/s。

3)最小管径。在街区和厂区内最小管径为200 mm，在街道下为300 mm。在进行水力计算时，上游管段由于服务的排水面积小，因而设计流量小，按此流量计算得到的管径小于最小管径，此时就选用最小管径。使用较大的管径，可选用较小的坡度，使管道埋深减小。

4)最小设计坡度。在给定的设计充满度条件下，管径越大，相应的最小设计坡度也就越小。具体要求是:200 mm的管径最小设计坡度为0.004;300 mm的管径最小设计坡度为0.003。

5)埋设深度。无保温措施的生活污水接户管，管底可埋设在距当地土壤冰冻线以上0.15 m处，且覆土厚度不宜小于0.3 m。另外，车行道下污水管的最小覆土厚度应不小于0.7 m。非行车道下的污水管道如果能满足管道衔接的要求以及无其他因素的影响，其最小覆土厚度可根据实际情况适当减小。

3.3 管道的衔接

管道在衔接时应尽量通过提高下游管段的高程来减少管道埋深，以降低管网造价。另外，必须避免因下游管段的水量过大而使上游管段中形成回水现象。

管道通常有水面平接和管顶平接两种衔接方法。无论采用哪种方法，都应该使下游管段起端的水面和管底标高不得高于上游管段末端的水面和管底标高。

4 管道施工

1)施工准备。a.给水管道在施工前，应根据施工需要进行调查并收集资料。b.给水管道施工前应编制施工组织设计。c.施工测量放线。

2)沟槽开挖。开挖前应首先确定沟槽的断面形式，当前常用的开挖沟槽的断面形式有直槽、梯形槽、混合槽等。在开挖过程中由现场管理人员指挥并经常检查沟槽的槽底高程和宽度，防止超挖及亏挖。

3)给水管道的安装。沟槽地基、管基质量检验合格后方可进行管道安装。安管时应注意底层采用的混凝土强度必须大于5 MPa。在管道接头处所留的间隙应适中，管道两侧同时浇灌混凝土时，要避免管道因挤压而偏移原来的位置。

4)沟槽回填。管道施工完成并经验收成功后，沟槽应及时进行回填。根据设计要求选择回填的材料，管道两边及距管顶以上50 cm范围内都应采用人工回填，水压在试验前，距离管道接头处200 mm的范围不进行回填，若试压合格，再进行大面积回填。

5)管道功能试验及冲洗消毒。管道安装完成后，要求对管道系统按设计要求进行强度和严密性两方面的测试，一般采用水压试验的方法。管道冲洗是用城市管网中的自来水冲洗管内的污泥、脏水及杂物，冲洗速度应不小于1.0 m/s。消毒一般使用浓度不低于20 mg/L的氯离子清洁水浸泡，浸泡时间至少为1 d，重复冲洗，直至达到水质管理部门的要求标准为止。

5 管道敷设施工中常见问题分析

1)管道敷设开挖基坑时的问题。管道敷设开挖基坑时，将会减少基坑下部的隔水层厚度，当隔水层承受不了承压水的压力时，承压水就会冲破基坑底板，从而出现地质坍塌，管涌，失稳等事故。

2)管道敷设施工中的冻土问题。因气候问题，管道周围的土质也会受到一定的影响，会产生冻土融化与土质流变现象。

3)管道敷设边坡地质条件下遇到的施工问题。在边坡地质条件下的有关管道敷设工程，管道敷设往往会对山体的稳定性产生影响，例如施工不当，开挖坡脚不合理，或堆放材料位置不当，就会使稳固的山体出现滑动现象。

6 管道系统的管理和维护

6.1 给水管道的技术管理

为了维持管道的正常工作，保证安全供水，必须做好日常的管道养护管理工作，内容包括:1)建立技术档案;2)检漏和修漏;3)水管清垢和防腐蚀;4)用户接管的安装，清洗和防冰冻;5)管道事故抢修;6)检修阀门，消火栓，流量计和水表等。

6.2 排水管道的管理和养护

排水管道在建成通水后，为保证其正常工作，必须经常进行管理和养护，其中包括的任务是:1)排水管道规格质量的验收;2)严格执行排水管道的使用规则;3)定期检查，冲洗或清理排水管道，以保证其通水能力;4)按要求对管道及其附属构筑物进行检修，意外事故发生时，应及时处理。