大口径给水管线的设计及施工要领3-30

大口径给水管线设计要点及建议连云港市自来水有限责任公司徐艳玲任学斌[摘要]本文通过对管线设计中确定管位、穿越障碍、管道基础、管道抗震等的论述,结合本地实例工程，阐述了大口径给水管线设计的主要实施过程以及在设计中遇到的一些问题的解决办法，以此提高设计质量。[关键词]大口径基础处理防腐一、前言随着连云港市市域经济和空间整体的发展，东部城区的总体定位及发展势态也有了极大的改变。城市建设的发展，使得城市用水量不断提高，特别是东部城区用水量不断扩大，现有供水管线已不能满足用水量的要求，亟需对管网整体布局进行规划性调整，打开第三条通往东部城区的输水通道。该条管线自第三水厂开始，至于临港产业区新东方加压站，共计铺设DN1400管道约1.4公里，DN1200、DN1000管道约10公里，整条管线以球墨铸铁管为主。在整个工程的施工过程中，我们积累了一些对于较大口径管道设计的建议和看法，在此记录以供大家商榷。二、工程地形地质条件连云港市境位于鲁中南丘陵和淮北平原结合部，地势由西北向东南倾斜，依次为低山丘陵、残丘陇岗、山前倾斜平原、洪积冲积平原、沿海滩涂，东部主要为洪积冲积平原、滨海平原及沿海滩涂，中、东、南部平原区河渠沟洫纵横交织。本次管线工程从茅口水厂经大浦化工区至新东方加压站，地质条件依次降低，海於层越来越浅。局部地段地质条件极差，管线所在位置多为以前的盐碱地，且地下水位普遍高，海淤浅，易发生浮管。三、设计过程及建议设计方案的优劣决定着工程项目技术水平的高低和造价费用是否经济。由于临港产业区靠近海边，海於层比较浅（0.6－0.8m以下），在现有的地质条件下要保证大口径管线工程施工顺利实施、工程质量以及工程费用经济，在管线设计时必须要精心准备、仔细斟酌、细致优化。1．勘察定线勘察定线即实地勘察工程沿线地形、地质、地貌等情况，确定管位是确定设计方案是否合理的关键所在，决定着整个设计的优劣、工程造价的高低以及施工的难易程度。通常城市内管道的定线原则是：根据城市总体规划及单项专项规划定位，必要时可以根据沿线其他相关市政工程（道路及其他管线）现状情况予以调整。总的管线布置力求线路最短，对于这种主干管线应尽量避免通过河谷、山脊、滑坡、塌方及其他工程地质不良地段，为了保证今后的施工和维修时不影响交通，避免管道承受过大荷载，管道应尽量避免横穿铁路、公路，多争取沿公路、铁路的绿化带边沿敷设。同时，根据城市道路的布局对不同的可行性线路进行经济分析比较，优化最佳选择线路。2.设计方案的选定在管位确定之后，管线设计就进入方案选定阶段。在保证技术可行的前提下，方案选定尚应考虑以下几个因素。（1）施工可操作性。方案设计时，首先在相应比例的地形图上将管线按预定线路标示出来，然后结合现场踏勘情况，充分考虑到施工因素，如材料的运输进场、材料的堆放、施工机械的使用、临边的维护、对交通的影响等等。在方案选定阶段就将与施工相关的因素考虑周到，同时根据施工具体情况适时修改方案，保证设计的合理性。（２）运行的便捷性。进行方案设计时，还应考虑到施工完毕后管线的运行及管理，除按规范设排气井、泄水井、阀门井、检查井等方便检修、调度外，还应注意与周围环境相结合。如泄水井的设置，要考虑泄出水的去向，尽量排到附近的雨水管、排水渠或河流中。在保证技术合理的情况下，尽量使管线工程利于今后的维修、管理。如在保证荷载、满足冰冻深度要求，满足管线构筑物如阀门井、消火栓井、排气井的安装要求前提下，合理确定管道埋深，减少覆土厚度，以便降低工程造价，方便今后管道维修。3.设计中应注意的问题（1）障碍物跨越。对于给水管线供水范围大、涉及区域广、穿越障碍多的工程项目，在设计阶段就应详尽查看沿线障碍分布情况，并尽可能摸清地下设施（各种道路配套地下管线、井室构筑物规格及规模），做出跨越障碍的预警方案。遇到大的障碍（如排水方涵、大口径排水管线、大尺寸通讯及电力井室等）时，在保证埋深的条件下，采用特殊处理方式确保管线顺利通过。若无法满足管道埋深，又不能从障碍下面通过时，可通过砌管沟、设盖板、增加盖板及管沟侧壁强度等方法来实现。对于河流的跨越，可以采用拱管或顶管的方式穿越。对于本次工程由于该地区淤泥层较浅（0.6－0.8m以下），且淤泥层厚度（8－10m左右）大，若采用钢管顶管，一则施工难度大；二则不利于维护保养，所以最终确定采用拱管跨越。（2）地基处理。在管位确定后，对沿线进行地质勘探，充分了解地基岩层的成因、构造，或可能发生的影响场地稳定性的不良地质现象，从而对场地工程地质做出正确评价，采取相应的技术对策。通常球墨铸铁管道可直接铺设在干燥结实的原状土上，如遇到不良地质时，应相应对管基做处理。对于埋设于地下的柔性管道，其管道刚度一般均小于管周土体刚度。其受力特点是管土共同工作，且主要依靠管周土的抗力承受外荷载。管底垫层及胸腔回填土的质量、沟槽土质等对柔性管道的运行是非常重要。因此对于柔性管道的设计应包括回填土设计。本次工程采用的做法为：在沟槽开挖后，先铺双层竹芭（连成整体作条带基础），上铺50cm山场碎石进行压实，再铺20cm石粉垫层灌水夯实，平整至设计标高后铺设管道。回填时用石粉回填至管顶以上10cm，然后素土回填至道路要求标高，最后回填道路要求的山场碎石土，期间要特别注意回填时管道两侧要分层夯实。注意要点：由于管道基础要做换填处理，因此沟槽开挖后超挖的深度根据基础压实后实测的沉降数据进行适当调整；应有效控制山场碎石的换填厚度和密实度；施工时应短距离开挖、压实、安装、回填夯实。对于井室密集的新东方大道与花果山北路交叉口，因有四只大口径蝶阀井，而此处基础太差，无法正常安装阀门、砌筑井室及浇注阀门支墩，因此将此处基础处理由原来的山场土换填改为打粉喷桩加强基础，具体要求如下：粉喷桩直径为0.5米，长8.0米，沿四通的两个方向分别对称打入双排桩，以四通为界每边基础处理长度为5.0米，桩间距为1.2米（中心到中心）；井室处可根据井室尺寸适当增加桩数，打入粉喷桩后可直接铺石粉垫层和浇注井室底板。（3）抗震。不同地区基本地震烈度不同，与之相应的管道工程设防烈度也不同。进行管道抗震设计时应按照国家《室外给排水和燃气热力工程抗震设计规范》（GB50332－2002）要求来进行。不同地区、不同土质的管线工程设计时应区别对待，设计要有针对性，尽可能因地制宜、降低造价、便于施工。（4）竖向设计。对于管道在纵断面上反映出来的竖向设计，即使是在平坦地区，埋管时也应人为地沿道路坡形做成上升和下降的坡度，以便于在管道坡度顶点处设置排气阀，管道低凹处设置排水阀，其间设置蝶阀。排气阀一般以每公里设置一个为宜，如果管线起伏变化较多，可适当增设。（5）钢管防腐及管道防腐层加厚。对于长距离输水管线来说，所跨越的土壤自然条件差异较大。由于各种原因，管道将会遭到不同程度的腐蚀破坏。尽管我们用的球墨铸铁管和钢管内外都作了防腐处理，但是其防腐厚度不应该是一个不变的定值，应该根据实际情况做适当的调整。本次工程由于管线经过的地方靠近海边，土壤里腐蚀性阴离子含量高，再者有很大一部分地段是过去的晒盐场，土壤中腐蚀性阴离子含量更高，所以对管道的防腐要求很高。为此我们对钢管、球墨铸铁管及配件都采取了加厚防腐层的做法，对于球墨铸铁管及配件通过和厂家合作采用了喷锌层加厚+沥青漆+PE管套的做法，为管道安全运行保驾护航。（6）设计要有延展性。任何一个设计都不可能是一成不变的，需要经过实际的检验和施工的验证。所以在设计过程中要有一定的弹性延展空间。在有了一个设计思路之后如果有可能就应该主动和相关的施工人员、一线人员沟通交流，换位思考，在施工过程中对于自己也模糊的东西应该勤于现场，不放过任何疑惑和细节，及时调整不合理的部分，把设计工作延伸到整个工程过程中，从而不断提升设计技战术，把设计工作做细、做到位。四、结束语对于大口径给水管线的建设，是一项系统的工作，不仅仅是设计人员的能力体现，也是真个工程建设过程乃至运行后综合水平的反映。首先在设计时应合理确定管线位置、选择管材，制定技术可行、经济合理、着重管理运行的设计方案；其次施工时要合理安排工序，科学合理地制定施工组织设计，严格规范施工，思想上重视，行动上体现，才能保障建设出合格的好工程。