對市政管網給排水管道系統設計與施工的探討

曹貴平

(山西六建集團有限公司，山西太原 030024)

1 概述

1)對管道的相關認識。

跟隨現代科技發展的腳步，工業化進度不斷增強，管道在人們的生活中日益發揮著重要的作用。城市里的給水、排水、供熱和供煤氣等種種與人們生活息息相關的各個方面都有著管道的足跡。管道運輸與鐵路、航空、公路、海運一樣，是巨大的能源運輸工具。管道運輸又被稱為文明運輸，因為當國家發展到一定的文明程度后，才會有管道運輸的出現。對一個工業國來說，工業越發達，人民生活水平越高，能耗就越大，依靠管道運輸的程度就越大。由此可見，管道在一個國家生活經濟運作中占有重要地位，了解相關管道方面的基本知識對于人們來說是非常重要的。

2)本文主要內容。

本文通過介紹市政給水管道系統和排水管道系統的設計與施工，目的在于解決城市自來水供排水矛盾，提高城市供排水效率和供排水管道的輸水能力，處理管道施工過程中存在的相關問題，為城市供排水建設和經濟發展提供安全可靠的技術保障。

2 給水管道系統的設計

2.1 管道布置形式

按照供水可靠程度要求，可以將給水管道的布置形式分為樹狀網和環狀網兩種，前者單向供水，節省管材，造價低，但安全可靠性差;后者雙向供水，管線造價高，但供水安全可靠。

一般，在城市建設初期可采用樹狀網，以后隨著給水事業的發展逐步連成環狀網。

2.2 給水管材

在我國，以前生活給水管材中主要采用的是鍍鋅鋼管。鍍鋅鋼管的剛度大，可以在需要承受撞擊的環境中使用。但由于管道長期工作，鍍鋅層容易脫落，管壁會銹蝕，污染水質和衛生器具。

現今，我國給水管道系統設計中主要采用鑄鐵管和鋼管。隨著供水塑料管的開發，出現了以鋁合金為骨架，管內外有聚乙烯的鋁塑復合管，這些管道具有強度高，壽命長，衛生條件好等優點，在實際工程中得到廣泛應用。

2.3 管道技術經濟分析

給水工程設計過程中通過方案的比選能降低投資和運行費用，從而達到降低供水價格的目的。給水工程壽命期內的費用由建設初期投資和經營期運行成本組成，給水工程設計方案比選應根據實際情況對篩選出的方案進行動態的經濟計算，不僅要比較工程建設期投資(靜態投資)，同時應考慮給水工程投產后的長期運行費用(動態投資)，通過全面的分析，選擇費用(考慮初期投資和運行成本)最低的方案作為實施方案。

3 污水管道系統的設計

3.1 設計流量的確定

污水設計流量的確定是管道系統設計的第一步，只有當流量確定后，才能進行設計的后續工作。因此，確定污水流量對管道系統的設計至關重要。在污水管道中，污水流量的變化情況隨著人口數和污水量標準的變化而定。對于工業廢水而言，工業廢水量的變化取決于工廠的性質和生產工藝過程。

3.2 管道的水力計算

1)設計充滿度。在計算污水管道充滿度時，不包括生活和生產淋浴或在較短時間內聚集的污水量，但當管徑不大于300 mm時，應按滿流(h/d=1)復核。另外，最大設計充滿度和管徑還應滿足一定的對應關系。

2)設計流速。為了避免管道因水流過大的沖刷力而受到損壞，應在上限和下限流速范圍內合理設計流速。一般，污水管道的最小流速為0.6 m/s，最大設計流速跟管道的材料相關，通常，金屬管道為10 m/s，非金屬管道為5 m/s。

3)最小管徑。在街區和廠區內最小管徑為200 mm，在街道下為300 mm。在進行水力計算時，上游管段由于服務的排水面積小，因而設計流量小，按此流量計算得到的管徑小于最小管徑，此時就選用最小管徑。使用較大的管徑，可選用較小的坡度，使管道埋深減小。

4)最小設計坡度。在給定的設計充滿度條件下，管徑越大，相應的最小設計坡度也就越小。具體要求是:200 mm的管徑最小設計坡度為0.004;300 mm的管徑最小設計坡度為0.003。

5)埋設深度。無保溫措施的生活污水接戶管，管底可埋設在距當地土壤冰凍線以上0.15 m處，且覆土厚度不宜小于0.3 m。另外，車行道下污水管的最小覆土厚度應不小于0.7 m。非行車道下的污水管道如果能滿足管道銜接的要求以及無其他因素的影響，其最小覆土厚度可根據實際情況適當減小。

3.3 管道的銜接

管道在銜接時應盡量通過提高下游管段的高程來減少管道埋深，以降低管網造價。另外，必須避免因下游管段的水量過大而使上游管段中形成回水現象。

管道通常有水面平接和管頂平接兩種銜接方法。無論采用哪種方法，都應該使下游管段起端的水面和管底標高不得高于上游管段末端的水面和管底標高。

4 管道施工

1)施工準備。a.給水管道在施工前，應根據施工需要進行調查并收集資料。b.給水管道施工前應編制施工組織設計。c.施工測量放線。

2)溝槽開挖。開挖前應首先確定溝槽的斷面形式，當前常用的開挖溝槽的斷面形式有直槽、梯形槽、混合槽等。在開挖過程中由現場管理人員指揮并經常檢查溝槽的槽底高程和寬度，防止超挖及虧挖。

3)給水管道的安裝。溝槽地基、管基質量檢驗合格后方可進行管道安裝。安管時應注意底層采用的混凝土強度必須大于5 MPa。在管道接頭處所留的間隙應適中，管道兩側同時澆灌混凝土時，要避免管道因擠壓而偏移原來的位置。

4)溝槽回填。管道施工完成并經驗收成功后，溝槽應及時進行回填。根據設計要求選擇回填的材料，管道兩邊及距管頂以上50 cm范圍內都應采用人工回填，水壓在試驗前，距離管道接頭處200 mm的范圍不進行回填，若試壓合格，再進行大面積回填。

5)管道功能試驗及沖洗消毒。管道安裝完成后，要求對管道系統按設計要求進行強度和嚴密性兩方面的測試，一般采用水壓試驗的方法。管道沖洗是用城市管網中的自來水沖洗管內的污泥、臟水及雜物，沖洗速度應不小于1.0 m/s。消毒一般使用濃度不低于20 mg/L的氯離子清潔水浸泡，浸泡時間至少為1 d，重復沖洗，直至達到水質管理部門的要求標準為止。

5 管道敷設施工中常見問題分析

1)管道敷設開挖基坑時的問題。管道敷設開挖基坑時，將會減少基坑下部的隔水層厚度，當隔水層承受不了承壓水的壓力時，承壓水就會沖破基坑底板，從而出現地質坍塌，管涌，失穩等事故。

2)管道敷設施工中的凍土問題。因氣候問題，管道周圍的土質也會受到一定的影響，會產生凍土融化與土質流變現象。

3)管道敷設邊坡地質條件下遇到的施工問題。在邊坡地質條件下的有關管道敷設工程，管道敷設往往會對山體的穩定性產生影響，例如施工不當，開挖坡腳不合理，或堆放材料位置不當，就會使穩固的山體出現滑動現象。

6 管道系統的管理和維護

6.1 給水管道的技術管理

為了維持管道的正常工作，保證安全供水，必須做好日常的管道養護管理工作，內容包括:1)建立技術檔案;2)檢漏和修漏;3)水管清垢和防腐蝕;4)用戶接管的安裝，清洗和防冰凍;5)管道事故搶修;6)檢修閥門，消火栓，流量計和水表等。

6.2 排水管道的管理和養護

排水管道在建成通水后，為保證其正常工作，必須經常進行管理和養護，其中包括的任務是:1)排水管道規格質量的驗收;2)嚴格執行排水管道的使用規則;3)定期檢查，沖洗或清理排水管道，以保證其通水能力;4)按要求對管道及其附屬構筑物進行檢修，意外事故發生時，應及時處理。