长距离输水管工程设计若干问题探讨

胡红霞

　　提　要 本文以成都市自来水六厂B 厂BOT项目DN2400输水管线工程设计为例,探讨城市输水管线设计中的若干问题,以确保输水管线工程设计的经济、合理。
　　关键词 输水管线 设计

一、 工程概况：

　　本工程地处四川盆地西部平原区，位于岷江冲洪积扇轴线部位的一级阶地上，地势平坦，地貌单一，场地由第四系全新统冲洪积层构成，地表覆盖第四系人工填土层。输水管线场地地质构造稳定，地表水丰富，地下水埋藏浅。
　　DN2400输水管起于郫县三道堰镇，起点地面标高为：566.98m，管线自北西向南东方向呈133°-160°延伸,经红光镇、团结镇、犀浦镇，金牛区与成都市三环路相接，终点地面标高为:510.33m。本设计充分利用起点与终点56.65m的高差，采用重力流输水，输水管全长27Km。

二、管道埋深：

　　由于输水管场地地表水丰富，地下水埋藏浅，因此本设计管顶最小覆土深度除应按照《给水排水工程结构设计规范》（GBJ 69-84）进行D2438×16钢管的强度、钢度和横截面稳定验算外，还应进行D2438×16钢管的抗浮验算。

三、钢管的安装焊接要求：

3.1 钢管安装
　　·钢管安装应按照《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268-97）标准进行。
　　·严禁在管道上任意开孔。
　　·组合钢管固定口焊接及两管段间的闭合焊接，应在无阳光直照和气温较低时施焊；夏季应在夜间气温≤25°C，冬季应在午间气温≥10°C时焊接闭合，其闭合段长度应为100～200米。
3.2 钢管焊接
　　·管道焊接应按照现行的《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB 50236-98）标准进行，焊缝质量应符合Ⅲ级要求。
　　·钢管焊缝检验X-射线探伤须符合GB3323-87标准，超声波探伤须符合GB11345-89标准。
　　管道防腐：
4.1 钢制管道内防腐
　　本设计给水管道内防腐采用天津高科技公司的8701型，干膜厚度为0.4mm环氧树脂衬里（执行美国: AWWA C210-92）。为确保管道内防腐的质量，还应满足下列条件：
　　·钢管应首先按照GB 8923—88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》做到喷砂（或抛丸）除锈，除锈等级达Sa2.5级。
　　·环氧树脂涂料喷涂采用真空泵进行。
　　·防腐层老化寿命要求不低于50年。
4.2 钢制管道外防腐
　　本设计给水管道外防腐采用中国有成熟经验的特加强级环氧煤沥青玻璃纤维布防腐。为确保管道外防腐的质量，钢管外防腐除应满足国家的有关标准规范外还应满足下列条件：
　　·钢管应首先按照GB 8923—88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》做到喷砂（或抛丸）除锈，除锈等级达Sa2.5级。
　　·绝缘性能好，防腐层作好三天后，电火花检测达10000伏以上，允许每平方米内有两点小于10000伏，但必须大于6000伏。
4.3 钢制管道阴极保护
　　本设计根据总体设计要求结合输水管道沿线勘测的土壤地质条件，采用镁合金做为牺牲阳极法的阴极保护措施，设计年限按25年计算。
　　·每500米设置一个牺牲阳极阴极保护测试桩。
　　·阳极组阳极之间间距为3米，阳极点埋设深度不小于1.5米，阳极点埋设位置距离管外壁2.2～4.2米。

四、输水管附属设施：

5.1 主阀门
　　本设计在输水管道和联络管连接处的两端设有控制阀门，所有主线上的控制阀门均带有DN400旁通阀，所有主阀门包括旁通阀都设有阀门伸缩器并配有方榫以供地面操作。
　　阀门能承受的工作压力，应大于或等于管道的最大实际压力值。本设计管道最大设计工作压力为0.6Mpa，因此本设计要求阀门的工作压力为0.6Mpa，检验压力为1.2 Mpa。
5.2 排气阀
　　为避免水中积累的气体压缩过水断面以及管道在排水时出现负压引发钢管几何变形。本设计在输水管线各管段的最高点设有DN300排气阀，在长距离缓坡管段上还设有DN100排气阀。
5.3 排水阀
　　管道上设立排水节点的目的：一方面在冲洗管道时能把管内沉淀杂物、泥沙冲刷排净；另一方面在管道检修时，能把管内存水放空。
　　本设计在管线临近或穿越主河道处均设有DN800冲洗排水阀门，以确保主管排水速度大于或等于0.7m/s。
　　仅考虑输水管放空的排水阀门，它的口径和数量应确保该管段的水能在1-3小时内放空。本设计在两个主阀之间的管段最低点设有DN600放空排水阀门。
　　对于通过排水阀排出的水量，当阀门全开时可按下式计算：
　　　　　　Q=10000TD² H
　　式中:Q-排水阀排出的总水量（m³）
　　　　T-排水时间（h）
　　　　D-排水阀口径（m）
　　　　H-排水阀前管道的水头值（m）
5.4 测流
　　本设计在位于两个主阀门之间的适当位置，设有DN100测流孔（测流孔前后平直管段应不小于30-50倍管径值），以供插入测流器。

五、 管道穿越障碍：

6.1 管道穿越河道
　　为防止管道上浮和水流冲刷，本设计对宽度超过4米的河道，河床底均设钢筋混凝土护底；管道在局部区域管顶覆土超过4米时，采用钢筋混凝土包封处理。
6.2 管道穿越立交桥
　　应保证输水管外壁与立交桥桩基外缘净距不小于2米，管顶覆土不小于2米，并且在输水管在穿越立交桥桩基时还应采用外包混凝土处理。
6.3 管道穿越铁路
　　本设计在管道穿越铁路时,均采用4m×3.8m钢筋混凝土箱涵,箱涵两端应封闭并设钢托架支承管道。

六、 体会：

　　管线在给水系统中占有相当重要的地位。因此，如何在保证给水管输水畅通、运行可靠的前提下，最经济合理的进行详细设计是每一个设计人员必须重视的问题。

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