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  长距离输水管道设计中应注意的的重要问题_电力/水利_工程科技_专业资料。长距离输水管道设计中应注意的重要问题 [摘要]长距离管道输水是解决水源分布不均衡的有效措施之一。 目前,长距离输水管道设计中存在着诸多问题。在保证安全性的前提 下,应进行合理选材、管路设计、管道防腐、

  长距离输水管道设计中应注意的重要问题 [摘要]长距离管道输水是解决水源分布不均衡的有效措施之一。 目前,长距离输水管道设计中存在着诸多问题。在保证安全性的前提 下,应进行合理选材、管路设计、管道防腐、沟槽支护、等,同时要 符合经济性的要求。 本文就长距离输水管道设计中应注意的问题进行 了讨论。 [关键字]长距离输水管道 管路设计 优化 一、 输水管道系统设计 区域供水是一个系统工程,在满足主要供水目标100%供水量的同 时,需要对途径的水源匮乏地区进行给水分流,确保供水效率的最大 化。现代长距离输水管道多采用双管供水,在其中一条管道出现故障 时,另一条管道作为备用,以满足70%以上供水量的要求。 二、 输水方式选择 综合考虑当地的自然环境和社会经济条件,在保证水质和水量的 前提下,选择合理的长距离输水方式。早些年的输水工程,大多利用 天然地形,采用明渠(槽)开挖的形式。随着全球气候的变化,生活 污水和工业污水对环境的污染日益严重,明渠(槽)以及天然河道输 水不仅不能保证给水量,同时在输送途中也易受环境的污染。因此, 现代输水工程多采用长距离封闭式的专用管道输水模式。 输水方式分 重力流和压力流两种,在地势条件允许的情况下,应充分利用自然水 头,尽可能采用能耗更低、更经济的重力流输水模式。对于不得不采 取压力流的情况,应进行管道水锤防护设计,确保管道不会因内部压 力骤变而损坏。 三、管线选择 输水管道担负着将源水送往城市的输水任务,管线长,投资大, 因此,在选择管线时应根据下列原则确定: 1、是应尽量做到线路短、起伏小、土石方工程量少、造价经济、 少占农田或不占农田; 2、是管线走向的位置应符合城市规划要求,并尽可能沿现有道 路或规划道路敷设,以利施工和维护; 3、是尽可能地减少拆迁; 4、是应尽量避免穿越河谷、山脊、沼泽、重要铁路和泄洪地区; 5、是管线应充分利用水位高差,当条件许可时优先考虑重力流 输水; 6、是管线应考虑近远期结合和分期实施的可能。 四、管道材料的选择及保护 长距离输水工程大口径管道的管材有钢管、球墨铸铁管、预应力钢 筋砼管(PCP)和预应力钢筒砼管(PCCP)、玻璃钢管等,下面就这几种管 材分别论述: 1、钢管 钢管应用历史较长,范围较广,它的强度高,管材和管件易加工, 管厂建设周期短,特殊地段(如顶管、过河段)一般都采用钢管,但钢 管的刚度小,易变形,衬里及外防腐要求严,必要时需作阴极保护, 施工过程中组合焊接工作量大,与水泥压力管相比,造价较高。大口 径钢管有两种成形工艺,即直缝焊管与螺旋焊管。螺旋焊接钢管采用 卷板,利用螺旋管焊接生产线一次成型,但螺旋焊接钢管的焊缝较直 缝焊接钢管的焊缝长,这就意味着薄弱环节多,可靠性差,因此输水 管道常采用直缝焊接钢管。 2、球墨铸铁管 离心球墨铸铁管由于性能优异,具有优良的抵抗外部荷载能力、 能满足各种地质情况要求;球墨铸铁管可承受内水压力超过2.0Mpa 以上,它比非金属管材强;球墨铸铁管内衬为水泥砂浆,管内输水符 合卫生要求;安装、运输方便快捷,能够满足施工工期的要求;防腐 性能优异,使用寿命长,球墨铸铁管通常有50~100年的使用寿命, 比化学管材及钢管使用寿命长;维修费用低,输水能力强,越来越广 泛用于城镇供水行业及城镇燃气行业, 离心球墨铸铁管作为一个比较 成熟的产品, 从制造、 设计、 施工安装应用等均已形成了系列的国家、 国际标准,是输水、输气的首选管材。但大口径管道铸造难度大,造 价略高,管道制造周期长,并且大口径球墨铸铁管管壁簿,承、插口 端容易变形,影响管道敷设。 3、预应力钢筋混凝土管(PCP) 预应力钢筋混凝土管按生产工艺分为:一阶段管和三阶段管。 (1)一阶段管 一阶段管的制管过程是先把作为环向预应力钢丝的钢筋骨架放到 装配好的管模中,布置上纵向钢筋,用电热法或机械法使纵向钢筋获 得预应力,然后浇注砼,此后向特制的橡胶内膜中注水升压,使胶模 膨胀,砼、外模和钢筋一道膨胀变形,把砼中水份排挤掉。环向钢筋 获得了预应力,并立即进行蒸汽养护,待砼凝固后将内模中的水压泄 放,脱外模即成产品。目前国内生产的最大口径达2m,这种管材的 特点是强度及抗渗性较好,管壁较薄,但外模合缝处容易漏浆,修补 率高,承口要磨削加工。 (2)三阶段管 三阶段管是指一根管材分三个阶段制成,先做成一个带纵向预应 力的砼管芯,管芯外缠环向预应力钢丝,然后作水泥沙浆保护层。此 种工艺建厂费用低,宣于流动性生产,唯抗渗性能差,修补率高,管 体笨重。 4、预应力钢筒混凝土管(PCCP) 预应力钢筒砼管是在带钢筒(薄钢筒的厚度约1.5ram左右)的砼 管芯上,缠绕一层或二层环向预应力钢丝,并作水泥砂桨保护层而制 成的管子。预应力钢筒砼管的特点是:由于管芯中嵌入了一层薄擘钢 筒具有较好的抗渗性;由于承插端的工作面是定型钢制口环,几何尺 寸误差小,承插工作面间隙仅l~2mm,O型胶圈占满凹型槽内,密封 性能良好,在内水压力下,胶圈无法冲脱,往往滴水不漏,从而改善 了一阶段、三阶段管胶圈安装不到位则容易冲脱、承插口容易滴水的 问题;此类管材承内水压力高、埋土深度大:此类管材的管件配套齐 全、简便、可靠。但是该管重量大,运输、施工和维修管理不便,由 于是半柔性管,对管道基础要求较高。 5、玻璃钢管 玻璃钢管是指玻纤维增强树脂塑料管。玻璃钢管的特点是强度较 高,重量轻,耐腐蚀,不结垢,内壁光滑阻力小,在相同流量条件下 比其它管材管道水头损失小、节省能耗;管道接口为承插式,并设置 胶圈, 安装方便: 玻璃钢管与其它塑料管一样, 均存在应变腐蚀问题: 玻璃钢管刚度小,管道基础要求较严,必要时需作砂垫层,但它重量 轻,抗腐蚀,安装容易;玻璃钢管破裂维修,通常采用树脂粘补,它 必须在干燥的环境下作业,这正是供水管道难以具备的条件;管材始 终存在废旧料的再生回收、焚烧处置的问题,热塑性塑料管及热固性 塑料管的最终焚烧处置大多数对环境造成不同程度的危害。 五、水锤的防护技术与安全措施 长距离输水采用压力流输水时,在泵站系统为防止水锤的危害, 一般采用调压井,水锤消除器、液控蝶阀、缓闭止回阀、旁通管泄压 等形式。水在输水管道中运行时,实际上是水气两相流。因此在长距 离输水管道设计时,应依据输水管道的纵向布置,分析研究计算可能 出现的不同工况下水的流动状态,选择合适的位置( 一般在驼峰处) 布置一定数量的排气阀,在管线的水平段,排气的问题更突出,因此 在设计时一般人为地把管线布置成一个高点,设置排气阀,而且水平 距段根据经验一般在600m ~ 1000m 设置一处。长距离输水工程在 工艺设计时,采用安全、合理、经济的水锤防护措施,效果较好,但 不能做到全部去除,因此在管道的结构设计中也对此问题有所考虑。 我国的给水排水管道结构设计规范( 报批稿) 中已明确,管道的设计 内压力为管道工作压力的1.4 ~ 1. 5 倍主要解决管道的试压与管道 产生的残余水锤的危害,保证输水工程的安全。 六、管道基础处理及沟槽支护 1、管道基础处理 淤泥土质在管底以下lm内时,应全部清除淤泥土质并换填好粘土 或粉土,换填至管底高程,分层夯实,密实度系数不小于0.9。 当管底地基在lm~4m范围内的淤泥土层时,应满槽施工打入直径 为100mm的松木桩,间距为300mm呈梅花形布置。再在松木桩上顶 换填碎块石(块径小于300mm),厚度为400mm。然后在碎块石顶面换 填200mm厚的石粉渣。 当管底地基为大于4m以上范围的淤泥土层时,可采用水泥搅拌桩 方式。桩径D=550mm,间距为纵向1.2m,横向1m,共4排。桩顶为 管道中心,桩底为穿过淤泥土层、至下一土层2m以上。 当管道遇到大面积水塘,可采用钢筋混凝土支架跨越管道结构方 式。钢筋混凝土支架可采用钻孔灌浇桩形式。如果场地条件允许可采 用预应力钢筋混;疑土预制管桩的形式,施工快且节省工程费用。 2、沟槽支护 所有管道基槽开挖时,必须做好施工降水,做好基槽坑边的支护, 基坑边不能堆放弃土,不能有重型及大型机械设备,以免增大对基坑 支护的侧压力。由于南方地区地下水位较高,特殊地段的沟槽支护方 式常采用拉森钢板桩支护,这种支护方式既可以起到挡土作用,从而 减少开槽断面,也可以起到止水作用,便于施工,但费用较高。 七、穿越障碍物 1、管道穿越河流 管道在穿越河道时多采用沉管旌工方式,该方式具有施工速度 快、投资省的优点,但维修困难,需要水下作业。做过河管设计时需 要注意以下几点: 需要委托航道部门进行水下测量,并请航道部门提出河道的规划 断面及技术要求。 一般过河管管顶高程在规划河底高程以下1.0m, 并 且管道在河底的直线段应满足河道的规划断面宽度要求。 过河管沉管 施工时,两侧斜管段上口应高出河流的常水位,待管道沉到设计高程 后,局部进行抛石固定,然后去除管道上吊耳等突出物,以免船只抛 锚时刮到,然后沉管段沟槽内需回填碎石至现况河底,两侧河岸管道 视水位及设计高程关系,确定是否需要采用围堰施工;管道穿堤部分 需根据水利部门要求设钢筋混凝土包封,并且每隔3米设止水环1个。 管道施工完需要按航道部门要求设置标志, 沉管上下游河岸都需进行 衬砌。 2、管道穿越道路 管道穿越主要道路时一般采用顶管施工方式,一般道路采用开槽 施工。 参考文献: [1] 武自强,栗志刚.长距离输水管道设计方案[J];城市道桥与防 洪,2010年07期:75-76。 [2]罗宇丰.长距离输水管道设计若干问题探讨[J]; [3]王红梅.长距离输水工程项目设计的研究[J];职业技术 2016年