“互聯網+城鄉供水”改造工程中不同管網方案比較和選擇

白玉亮

摘要：通過對涇源縣“互聯網+城鄉供水”提升改造工程管網中不同管材、管線穿路方式和閥井結構等進行了分析比較，得出了輸供水壓力管道采用球墨鑄鐵管和PE管兩種管材、管線穿路方式采用破路開挖并恢復的方式進行施工、聯戶閥井采用邊預制邊安裝施工的大塊預制鋼筋砼閥井、分水閥井采用現澆砼結構型式、管網監測閥井采用監測井與分水井結合布置，從而為其他同類工程建設提供了參考。

關鍵詞：“互聯網+城鄉供水”? 不同管網? 管材? 閥井結構? 比較和選擇

中圖分類號： TU991.33???? 中圖分類號：A

Comparison and Selection of Different Pipe Network Schemes in the "Internet+ Urban and Rural Water Supply" Reconstruction Project

—Taking the "Internet+ Urban and Rural Water Supply" Upgrading and Reconstruction Project in ?Jingyuan Countyas an Example

BAI Yuliang

（1.Water Resources Service Center of Jingyuan County， Guyuan， Ningxia Hui Autonomous Region， 756400 China）

Abstract： By the analysis and comparison of different pipe materials， pipeline routing methods and valve pit structures in the pipeline network of the "Internet+ urban and rural water supply" upgrading and reconstruction project in Jingyuan County， this paper concludes that the pressure pipeline for water transmission and supply uses the two pipe materials of the nodular cast iron pipe and the PE pipe， the pipeline routing method is to construct by the way of road breaking， excavation and restoration， the joint valve pit uses the large prefabricated reinforced concrete valve pit which is installed while prefabricated， the water diversion valve pit adopts a cast-in-place concrete structure type， and that the monitoring valve pit of the pipeline network is arranged in combination with the monitoring pit and the water diversion pit， so as to provide reference for other similar engineering construction.

Key Words： "Internet+ urban and rural water supply"; Different pipe networks; Pipe material; Valve pit structure; Comparison and selection

經過《涇源縣農村飲水安全水源提升改造工程》《涇源縣農村飲水管網提升改造工程》《涇源縣縣城供水支管改擴建工程》等工程的建設，系統解決了涇源縣城鄉飲水的水源問題以及管網破損老化問題，并為全縣人飲工程配套自動化、信息化系統。但是對照寧夏“互聯網+城鄉供水”示范省（區）建設要求，現狀涇源縣城鄉供水項目仍存在短板和不足，尤其是縣城部分供水管網和聯戶閥井不滿足現狀運行要求需進行改造。經調查，需更換支管道460 m，連通引入管長135 m，更換入巷管道2 333 m；新建縣城管網監測井28座，分水井7座；改造聯戶閥井60座，新建聯戶閥井52座。

1管材比選

1.1管材選擇

涇源縣“互聯網+城鄉供水”提升改造工程中管道管徑40～150 mm，最高壓力等級2.0 MPa。

1.2管材特性

根據流量、管徑、工作壓力等因素，重點比選了鋼管（3PE）、球墨鑄鐵管、預應力鋼筋混凝土管（PCP管）、鋼絲網骨架PE管及PE管，其特性簡述如下。

1.2.1鋼管（3PE）

鋼管（3PE）主要特點為適應地形變化能力較強，承壓能力好，通過內外防腐處理可具有良好的防腐性能。適應壓力一般在3.0 MPa以上，主要適用管徑2 000 mm以下、壓強3.0～16MPa的管道，對于大管徑高壓強管道造價較低^[1]。

鋼管（3PE）自身抗腐蝕性差于球墨鑄鐵管道，而且接頭采用焊接，現場施工較復雜，施工費用較高，對施工隊伍要求較高，且需現場做接口處二次防腐處理。

1.2.2球墨鑄鐵管道

球墨鑄鐵管的主要特點為適應地形變化能力較強，易安裝，接口采用雙膠圈，接口密封效果好，通過內外防腐處理可具有良好的防腐性能。而且承壓能力好，壓力在0.6～8.0 MPa之間，適用管徑在100～2 000 mm之間的供水管道。對于大管徑、高壓強管道造價較低。主要缺點管材重，出廠前需做內外防腐處理。

1.2.3預應力鋼筋混凝土管（PCP管）

預應力鋼筋混凝土管（PCP管）加工工藝簡單、造價低，較適合我國的經濟狀況而應用普遍^[3]，在寧夏區內的重要供水工程中已有很多應用，PCP管采用滾動膠圈密封，止水效果較好。但管材制作過程中也存在弊病，如三階段管噴質量不穩定，易脫落和起鼓；一階段管在試駕預應力時不易控制（特別在插口端部），且因體積重量大造成運輸安裝都不方便，使其應用受到限制。一階段預應力鋼筋混凝土管口徑一般在DN2000以下，三階段預應力鋼筋混凝土管口徑最大可達DN3000，一般工作壓力為0.2～1.2 MPa之間^[2]。

1.2.4鋼絲網骨架PE管道

鋼絲網骨架PE管是以高強度鋼絲左右螺旋纏繞成型的網狀骨架為增強體，以高密度聚乙烯（HDPE）為基體，并用高性能的HDPE改性粘結樹脂將鋼絲骨架與內、外層高密度聚乙烯緊密地連接在一起的一種新型管材，具有防腐^[4]、不結垢、光滑低阻、保溫不結蠟、耐磨、質量輕等塑料管的共同特點，為柔性材料，適應地形變化能力較強，主要適用于直徑小于500 mm、壓強1.6～4.0 MPa，地形復雜地段。用法蘭盤接頭的鋼絲網骨架管可以滿足2.0～4.0 MPa的管道要求。

1.2.5PE管

采用給水聚乙烯（PE100）為材質，具有良好的衛生性能，水流阻力小；耐腐蝕性、耐低溫、抗磨損性能卓越；韌性好，抗應力開裂性好，斷裂伸長率一般超過350%，對管基不均勻沉降的適應能力非常強，抗震性能良好^[5]。DN63mm以下的管材采用熱熔承插焊接，DN63mm及以上的管材采用熱熔對接焊接、電熔連接和機械連接。管徑DN20～DN1000mm，壓力等級0.6～1.6 MPa。

1.3管材比選

1.3.1價格比較

對管材價格進行比較，見表1。

對于直徑DN500mm與DN450mm管道，壓力等級1.0 MPa，價格差異：鋼絲網骨架PE管<預應力鋼筋混凝土管（PCP管）<球墨鑄鐵

對于直徑DN350mm管道，壓力等級1.0 MPa，價格差異：鋼絲網骨架<球墨鑄鐵1.3.2管道性能比選

對管材性能進行比較具體見圖1。

（1）管道特性：球墨鑄鐵管>3PE鋼管>鋼絲網骨架PE管>PE管>預應力鋼筋混凝土管（PCP管）。（2）適應地形變化能力：3PE鋼管>球墨鑄鐵管>PE管>鋼絲網骨架PE管>預應力鋼筋混凝土管（PCP管）。（3）管道防腐性能：PE管>鋼絲網骨架PE管>球墨鑄鐵管>3PE鋼管>預應力鋼筋混凝土管（PCP管）。（4）管道施工難易程度：3PE鋼管>鋼絲網骨架PE管>PE管>球墨鑄鐵管>預應力鋼筋混凝土管（PCP管）。（4）接口密封效果：3PE鋼管>PE管>鋼絲網骨架PE管>球墨鑄鐵管>預應力鋼筋混凝土管（PCP管）。

1.3.3管材選擇

綜上所述，根據管道流量、壓力、地形條件等因素，參照各種管材綜合性能和管材價格對比，本工程輸供水壓力管道采用球墨鑄鐵管和PE管兩種管材，其中：壓力等級＞1.6 MPa時均選用球墨鑄鐵管；壓力等級≤1.6 MPa時，選用PE管。

2管線穿路方案比選

涇源縣“互聯網+城鄉供水”提升改造工程涉及管道鋪設的主要包括460mDN150支管道更換，135mΦ110-160引入管連通管道和2333mΦ40-50入巷管道更換。由于支管和引入管均位于涇源縣主街道上，各管段距離較短且路下情況較為復雜；同時需更換入巷管的巷道普遍狹窄為1.5～2.0m之間且巷道拐角較多，無法滿足拉管施工，因此設計均采用破路開挖并恢復的方式進行施工。

3閥井結構比選

3.1聯戶閥井結構比選

由于聯戶閥井數量多、分布廣，是管網部分制約工程投資和工期的主要因素，現階段在根據現場調查基礎下以及能夠滿足設備安裝需求情況下，為合理優化閥井選型，設計在目前常用閥井現澆鋼筋混凝土閥井、大塊裝配式預制鋼筋砼閥井、小塊裝配式預制鋼筋砼閥井、圓形磚混結構閥井等4種型式之間進行比選，下面分別從閥井造價、重量、施工工期、施工難度、防水性能等方面進行綜合比選，見圖2。

經比選，鋼筋砼現澆閥井結構最穩定，防水效果最好，但投資較高，施工較繁瑣；鋼筋砼預制閥井結構穩定，防水效果較好，投資一般，施工簡單且工期短；磚砌閥井施工簡單、投資最小，但其結構最不穩定且防水效果最差，近年已逐步淘汰。經多方面比選，由于聯戶井數量較多，考慮到工期要求，設計聯戶閥井采用邊預制邊安裝施工的大塊預制鋼筋砼閥井。

3.2分水閥井結構比選

對于管網分水閥井，由于主管、分水管的管徑尺寸各不相同，且分水閥井數量較少僅有7座，如采用預制井需制作多種磨具，生產較不便，單座投資在6 000～7 000元；磚砌閥井單座投資在4 000～5 000萬元，但對于大結構閥井結構安全性較砼閥井較差，近年在被逐步取代；現澆閥井由于閥井結構穩定，適用于不同結構尺寸，單座投資在8 000～10 000萬元不等。結合分水閥井性能，根據表2閥井型式比選，雖然現澆閥井投資較高，但結構安全性較好，可滿足各種不同尺寸要求，所以最終確定采用現澆砼結構型式閥井作為管網分水閥井。

3.3管網監測閥井布置方案比選

涇源縣“互聯網+城鄉供水”提升改造在管網工程分水口布設監控井以便對管網流量和壓力進行監控，對于流量和壓力雙控點（含更換電動蝶閥）的布設，有“T”型和“+”型等連接方式，監測設備的布置有與分水口結合布置和單獨布置兩種方案，對于“T”型接口，由于只需在支管上增設流量計、壓力表（需更換的電動蝶閥，由于連通管道原閥井基本完好，可在原分水閥井中更換），所以不必拆除原分水井，可單獨增加監測井，而對于“+”型接口則有兩種方案。

方案一：監測井單獨布設，電動蝶閥安裝于原分水閥井中，監測井內安裝流量計（含壓力表）、伸縮節、甲乙管等管件及閥件，經過對閥井內閥件的尺寸布置，并考慮運行使用所需空間，單獨布設監測井最小尺寸為1.4 m×1.6 m，具體管件及閥件布置詳見圖3。

方案二：將監測井和分水井結合布置，井內安裝四通、電動蝶閥、伸縮節、流量計（含壓力表）、甲乙管等管件及閥件，此方案需將原分水井拆除，再重新澆筑閥井，流量計安裝需設置前5后3的管道直徑倍數，經過對閥井內閥件的尺寸布置，并考慮運行使用所需空間，將監測井和分水井結合布置的“+”型接口所需閥井的最小尺寸為1.6 m×3.8 m，具體管件及閥件布置詳見圖4。

經比選，單座1.4 m×1.6 m閥井投資為11 093元，單座1.6 m×3.8 m閥井投資為22 124元，將監測井和分水井結合布置投資小于兩座監測井單獨布置投資，同時由于涇源縣城管網基本位于街道瀝青路上布設，當監測井與分水井分開布置時需對兩個工作面進行圍擋，對交通影響較大施工難度也較大。所以，經綜合考慮，本次設計將監測井與分水井結合布置，即拆除原分水井擴建為現澆混凝土閥井。

4 結語

綜上所述，通過對涇源縣“互聯網+城鄉供水”改造工程中不同管網方案比較和選擇，不但能夠最大限度地節約工程投資、減少工期，而且極大地方面了施工，在社會效益和經濟效益方面取得了雙穩定。

參考文獻

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