淺談市政給水排水管道設(shè)計(jì)技術(shù)措施

倪曉倫 趙建偉

材料選用強(qiáng)度應(yīng)能承受各種外部荷載。由于給水排水管道通常是沿公路或鐵路埋地敷設(shè)的,有的甚至需要穿越公路或鐵路,為保證其運(yùn)行安全,應(yīng)選擇強(qiáng)度有保證的管材。管道水密性的好壞,直接影響到管網(wǎng)運(yùn)行成本及運(yùn)行安全。如果水密性較差,漏水會(huì)直接沖刷地層泡軟管道基礎(chǔ)。則管道漏水現(xiàn)象嚴(yán)重,水量損失較大,其運(yùn)行成本增加。輸配水管道材質(zhì)的選擇,應(yīng)根據(jù)管徑、內(nèi)壓、外部荷載和管道敷設(shè)區(qū)的地形、地質(zhì)、管材的供應(yīng),按照運(yùn)行安全、耐久、減少漏損、施工和維護(hù)方便、經(jīng)濟(jì)合理以及清水管道防止二次污染的原則,進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等綜合分析確定。

1 管材要求

(1)鑄鐵管:鑄鐵管屬于壓力流水管道,即管道中的水是在壓力的作用下進(jìn)行流動(dòng)的,故而其埋深只需滿(mǎn)足冰凍線(xiàn)、地面荷載和跨越障礙物即可,對(duì)管道內(nèi)部的水力要素沒(méi)有影響。因此溝槽較淺,以放坡開(kāi)槽為主,盡量不加支撐,便于用機(jī)械分散下管。由于鑄鐵管的管節(jié)較長(zhǎng),一般為5～6m,其接口間距也相應(yīng)增大。為了減少開(kāi)挖土方量,一般開(kāi)挖的寬度較小,但接口部必須滿(mǎn)足接口施工工藝要求,應(yīng)加寬和加深。

(2)鋼管:鋼管鋼材有焊接鋼管和無(wú)縫鋼管兩種。以防腐蝕性能來(lái)說(shuō)可分為保護(hù)層型、無(wú)保護(hù)層型與質(zhì)地型;按壁厚又有普通鋼管和加厚鋼管之分。國(guó)內(nèi)最大鋼管直徑可達(dá)DN4000,每節(jié)鋼管的長(zhǎng)度一般在10m左右。金屬管道應(yīng)考慮防腐措施。金屬管道內(nèi)防腐宜采用水泥砂漿襯里,金屬管道外防腐宜采用環(huán)氧煤瀝青、膠粘帶等涂料。金屬管道敷設(shè)在腐蝕性土中以及電氣化鐵路附近或其他有雜散電流存在的地區(qū)時(shí),為防止發(fā)生電化學(xué)腐蝕,應(yīng)采取陰極保護(hù)措施(外加電流陰極保護(hù)或犧牲陽(yáng)極)。

(3)非金屬管材:自應(yīng)力鋼筋混凝土管采用離心工藝制造,依靠膨脹作用張拉環(huán)向和縱向鋼絲,使管體混凝土在環(huán)向和縱向處于受壓狀態(tài)。該管材試驗(yàn)壓力規(guī)定可在覆土不大于2.0m的埋地給水管道上應(yīng)用。自應(yīng)力鋼筋混凝土管是借膨脹水泥在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中發(fā)生膨脹,張拉鋼筋,而混凝土則因鋼筋所給予的張拉反作用力而產(chǎn)生壓應(yīng)力,能很好地承受管內(nèi)的水壓,在使用上,具有與預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管相同的優(yōu)點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管是將鋼筋混凝土管內(nèi)的鋼筋預(yù)先施加縱向與環(huán)向預(yù)應(yīng)力后,制成的雙向預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,具有良好的抗裂性能,其耐土壤電流侵蝕的性能遠(yuǎn)較金屬管好。

(4)聚乙烯管。常用的口徑為DN32～DN500,聚乙烯管的優(yōu)點(diǎn)是:化學(xué)穩(wěn)定性好,不受環(huán)境因素和管道內(nèi)輸送介質(zhì)成分的影響,耐腐蝕性好;水力性能好,管道內(nèi)壁光滑,阻力系數(shù)小,不易積垢;相對(duì)于金屬管材表現(xiàn)密度小、材質(zhì)輕;施工安裝方便,維修容易。同時(shí)由于該管屬柔性管,對(duì)小口徑管可用盤(pán)管供應(yīng),連接時(shí)采用熱熔對(duì)接,連接方式可采用電熱熔、熱熔對(duì)接焊和熱熔承插連接。管道敷設(shè)既可采用通常使用的直埋方式施工,也可采用插入管敷設(shè)(主要用于舊管道改造中的插入新管,省去大型開(kāi)挖工作量。

2 管道接口的設(shè)計(jì)

(1)剛性接口:剛性接口是承插鑄鐵管的主要接口形式之一,由嵌縫材料和密封填料組成。剛性接口是往插口縫隙中填打油麻和填料,過(guò)去常用青鉛,現(xiàn)在大都使用石棉水泥,粘合力很強(qiáng)。剛性接口填料分為內(nèi)側(cè)填料與外側(cè)填料,內(nèi)側(cè)填料為接口內(nèi)層填料,外側(cè)填料為接口外層填料。內(nèi)側(cè)填料放置于管口縫隙的里側(cè),以保證管口嚴(yán)密,不漏水,并起擴(kuò)圓作用和防止外側(cè)填料如水泥等漏人管內(nèi)。因此,內(nèi)側(cè)填料材料應(yīng)柔軟,有彈性和疏水性,常用的材料有油麻、橡膠圈等。油麻的制作,采用松軟、有韌性、清潔、無(wú)麻皮的長(zhǎng)纖維麻、加工成麻辮,浸放在5%石油瀝青、95%的汽油配制的溶液中,浸透、擰干,并經(jīng)風(fēng)干而成的油麻,具有較好的柔性和韌性,不會(huì)因敲打而斷碎。填麻深度及用量,油麻的填塞深度與密封材料的性質(zhì)有關(guān),若以石棉水泥為密封材料時(shí),填麻深度約為承接口總深的1/3;以鉛為密封材料時(shí),其填麻深度約距承口水線(xiàn)里緣5mm為宜。

(2)外側(cè)填料:外側(cè)填料要保證接口有一定強(qiáng)度,并能承受沖擊和少量接口彎曲,可采用石棉水泥、膨脹水泥、鉛和鉛絨等。目前經(jīng)常采用石棉水泥作為接口材料。石棉水泥或橡膠圈一石棉水泥接口能承受1～1.2MPa的水壓力。但是石棉水泥為剛性接口,接口承受彎曲應(yīng)力和溫度應(yīng)為性能較差,接口經(jīng)養(yǎng)護(hù)硬化后才能通水試壓,接口作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度大。石棉水泥是一種最常用的密封填料,有較高的抗壓強(qiáng)度,石棉纖維對(duì)水泥顆粒有較強(qiáng)的吸附能力,水泥中摻人石棉纖維可提高接口材料的抗拉強(qiáng)度。水泥在硬化過(guò)程中收縮,石棉纖維可阻止其收縮,提高接口材料與管壁的黏著力和接口的水密性。填料制作,所用填料中,應(yīng)采用具有一定纖維長(zhǎng)度的機(jī)選4F級(jí)溫石棉和42.5以上強(qiáng)度級(jí)的硅酸鹽水泥。使用之前應(yīng)將石棉曬干彈松,不應(yīng)出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象,其施工配合比為石棉:水泥=3:7,加水量為石棉水泥總重的10%左右,視氣溫與大氣濕度酌情增減水量。拌合時(shí),先將石棉與水泥干拌,拌至石棉水泥顏色一致,然后將定量的水徐徐倒進(jìn),隨倒隨拌,拌勻?yàn)橹埂?/p>

(3)柔性接口:剛性接口抗彎性能較差,受外力作用容易使密封填料產(chǎn)生裂縫,造成向外漏水事故,尤其在松軟地基和地震區(qū),接口破壞率較高,因此,可采用柔性接口方式,以減少漏水事故的發(fā)生。常用的柔性密封材料多為橡膠圈,由于鑄鐵管材的種類(lèi)不同而具有多種形式。楔形橡膠圈接口當(dāng)管道承口的內(nèi)壁為斜槽形時(shí),插口端部可做成坡形,此時(shí)可在承口斜槽內(nèi)嵌入起密封作用的楔形橡膠圈,使接口對(duì)于承插口的橢圓度、尺寸公差、插口軸向相對(duì)位移及角位移具有一定的適應(yīng)性。工程實(shí)踐表明,此種接口抗震性能良好,并且可以提高施工速度,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。其他橡膠圈接口隨著鑄鐵管管材種類(lèi)的不同,其接口橡膠圈也有多種形式,常見(jiàn)的有角唇形、圓形、螺栓壓蓋形和中缺形膠圈接口,不論采用何種形式的承插鑄鐵管或何種形式的橡膠圈,都必須做到鑄鐵管的承插口形狀與合適的橡膠圈配套,不得盲目選用,否則不是無(wú)法使用,就是造成接口漏水。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述由于市政給排水設(shè)施的功能和特性,使其工程規(guī)模大,投資額大,施工難度大,工期長(zhǎng)且在運(yùn)行中消耗大量的能源和資源按一般工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。因此,在實(shí)際工作中,如果能對(duì)上述的幾個(gè)問(wèn)題認(rèn)真加以改進(jìn),對(duì)于緩解城市路面積水,保證排水系統(tǒng)的安全運(yùn)行,減少水體污染,減輕維護(hù)管理的工作量,將起到積極的作用。市政道路排水工程設(shè)計(jì)具有重要的地位,確保更科學(xué),合理的給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)將給施工提供更好的條件。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮月明,李寧寧.市政給排水工程施工管理探析[J].輕工設(shè)計(jì),2011(5):105～105.