城市供水管網(wǎng)工程施工優(yōu)化策略

馬子恒

中國電建市政建設(shè)集團(tuán)有限公司 天津 300384

引言

城市供水管線系統(tǒng)作為重要基礎(chǔ)設(shè)施，是城市規(guī)劃建設(shè)管理的重要資源保障。隨著城市規(guī)模擴(kuò)大和現(xiàn)代化程度不斷提高，城市供水管線分布更加密集，涉及更多方面，數(shù)量更龐大，要求更精細(xì)。部分學(xué)者對供水管網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)行了相關(guān)研究，雖然國內(nèi)對供水管網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究與建設(shè)，但尚未有統(tǒng)一的定論，且不同環(huán)境下建設(shè)要求也不同。本文詳細(xì)介紹其設(shè)計(jì)及布置方案，可為國內(nèi)相似地區(qū)的供水管網(wǎng)建設(shè)提供參考。

1 供水管網(wǎng)規(guī)劃

為了給城市的正常供水提供一個(gè)良好的環(huán)境，就必須保障供水管網(wǎng)的建設(shè)質(zhì)量，這樣一來也能夠提高城市居民的幸福感。管網(wǎng)規(guī)劃工作的開展，在分析其是否實(shí)用的同時(shí)，還應(yīng)該考慮其經(jīng)濟(jì)性，為了達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計(jì)效果，就必須找出實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性之間的平衡點(diǎn)。在選購材料設(shè)備的時(shí)候，應(yīng)該將質(zhì)量作為首要條件，在必要的情況下，必須為保障材料設(shè)備的質(zhì)量增加經(jīng)濟(jì)投入。在鋪設(shè)管道的過程中，管材種類和數(shù)量的選擇必須結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，將浪費(fèi)現(xiàn)象控制在合理范圍內(nèi)。規(guī)劃工作的開展需要從整個(gè)市政管網(wǎng)的建設(shè)層面出發(fā)，具體規(guī)劃工作的實(shí)施，需要結(jié)合城市的可持續(xù)發(fā)展理念落實(shí)各項(xiàng)工作[1]。

2 供水管網(wǎng)運(yùn)行中存在的問題

2.1 外部問題

溫度作為一個(gè)外部因素，對管網(wǎng)影響很大。再結(jié)合本地情況，可以得知溫度的變化不僅僅表現(xiàn)在管道中水溫的變化，還會(huì)改變管道自身的溫度，熱脹冷縮，管道在極熱和極寒的考驗(yàn)下就會(huì)開裂，導(dǎo)致漏損點(diǎn)出現(xiàn)。另一個(gè)外部因素便是埋深，如上文所述，車輛的重力和建筑的重壓，三四十年前預(yù)留的覆土厚度已經(jīng)不能夠保障管道了，加上施工的不規(guī)范或建筑超重，超出的負(fù)荷就會(huì)使不堪重負(fù)的管道破損。

2.2 內(nèi)部問題

一方面，在漏損點(diǎn)點(diǎn)數(shù)定量的情況下，管網(wǎng)水壓愈高，漏損的速度就會(huì)越快，漏損量就越大；另一方面，管網(wǎng)水壓對新漏點(diǎn)的出現(xiàn)也有很大的影響。管道的供水壓力波動(dòng)上升，會(huì)產(chǎn)生壓力差，狀態(tài)差的管道便會(huì)出現(xiàn)漏水點(diǎn)，但即使管道狀態(tài)優(yōu)良時(shí)，如果壓力一定時(shí)段有略微大幅度的上升， 依然會(huì)讓管道承壓不足而產(chǎn)生新的漏點(diǎn)甚至爆管。如此往復(fù)，管網(wǎng)的漏損量可想而知。這其中也有管道設(shè)計(jì)不合理的原因，不合理的設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致“卡脖子”等現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)。隨著城鎮(zhèn)發(fā)展，城區(qū)框架在被不停地拉伸，老舊的供水管道沒有新添或改擴(kuò)，就會(huì)導(dǎo)致管道粗細(xì)不均勻，管道狀態(tài)趨于承壓的極限，這樣主管道與支管道就有落差[2]。

3 供水管網(wǎng)布置設(shè)計(jì)

3.1 確定合理的布置方案

在對供水沒有特別要求的小型城市中可以用到樹狀管的布設(shè)方法，主要是因?yàn)闃錉罟艿某杀镜?、管線長度比較短再加上其結(jié)構(gòu)比較簡單，在此基礎(chǔ)之上，樹狀管還具有供水可靠的特點(diǎn)，但是，在安全性方面要比環(huán)狀管低。而在對供水要求比較高的大型城市中，適合使用環(huán)狀管的管道布設(shè)方法，主要是因?yàn)榄h(huán)狀管的供水安全性較高，而且管線也相對較長，但是，這種布置方法的成本消耗也相對較高。城市管道布設(shè)方式的選擇應(yīng)該根據(jù)城市的用水需要以及實(shí)際經(jīng)濟(jì)狀況進(jìn)行，使供水管道的布設(shè)能夠?yàn)槿藗兊娜粘Ｉa(chǎn)生活提供便利。值得注意的是，布置工作的開展還需要嚴(yán)格把控管線的間距。

3.2 管材設(shè)計(jì)

因?yàn)殄冧\鋼管的剛度強(qiáng)，其能夠承受不同類型的樁基荷載，為管道的安全使用提供可靠的保障，因此，通常將其用作傳統(tǒng)供水管網(wǎng)材料。但是，鍍鋅鋼管使用一段時(shí)間之后就會(huì)出現(xiàn)鍍鋅層脫落的現(xiàn)象，從而在管道上發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，使水質(zhì)和衛(wèi)生器具受到嚴(yán)重污染。由此可見，在實(shí)際落實(shí)供水管網(wǎng)設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，應(yīng)該將鑄鐵管和鋼管作為首選材料，并且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，要致力于對新型給水管材的開發(fā)研究。此外，還需要考慮使用鋁合金管材等新型材料，以此來延長管道的使用壽命，增強(qiáng)管道的強(qiáng)度，以便為城市居民用水安全提供可靠的保障，這樣一來也能夠滿足預(yù)期的管網(wǎng)設(shè)計(jì)要求。

3.3 施工技術(shù)設(shè)計(jì)

在充分保障管道質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，提升其經(jīng)濟(jì)效益，盡可能減少各種運(yùn)行費(fèi)用和各種投資，降低供水價(jià)格，起到提升經(jīng)濟(jì)效益的作用。具體建設(shè)工作的開展，需要嚴(yán)格控制壽命期費(fèi)用，合理計(jì)算各項(xiàng)建設(shè)費(fèi)用，并且要基于設(shè)計(jì)方案開展動(dòng)態(tài)化計(jì)算工作，在詳細(xì)分析靜態(tài)投資的同時(shí)，根據(jù)動(dòng)態(tài)投資制定高效的費(fèi)用管控措施[3]。

3.5 供水調(diào)度設(shè)計(jì)

供水企業(yè)技術(shù)人員構(gòu)建兼?zhèn)漕A(yù)警、展示、輔助決策等功能的供水應(yīng)急響應(yīng)平臺(tái)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)緊急事件，并立即報(bào)警、智能處理。細(xì)化來說，應(yīng)急響應(yīng)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案如下：一是供水應(yīng)急平臺(tái)，負(fù)責(zé)供水應(yīng)急的全過程管理工作，包括供水調(diào)度、供水調(diào)度緊急事件預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)、視頻會(huì)商等管理內(nèi)容。二是供水應(yīng)急響應(yīng)流程。根據(jù)供水企業(yè)的供水流程，實(shí)施全周期應(yīng)急管理。在橫向，通過多個(gè)部門的信息共享與協(xié)調(diào)配合，完成各項(xiàng)供水應(yīng)急管理工作；在縱向，劃分各個(gè)層級(jí)的應(yīng)急響應(yīng)責(zé)任，切實(shí)落實(shí)信息化供水應(yīng)急響應(yīng)。三是供水應(yīng)急管理響應(yīng)機(jī)制，依托于供水調(diào)度各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)，構(gòu)建全周期數(shù)據(jù)庫，記錄供水調(diào)度及供水應(yīng)急管理全過程的數(shù)據(jù)，為供水應(yīng)急管理提供數(shù)據(jù)支持，以便構(gòu)建信息化供水應(yīng)急管理響應(yīng)機(jī)制。四是供水應(yīng)急響應(yīng)數(shù)據(jù)庫，根據(jù)供水企業(yè)的供水管網(wǎng)、所轄區(qū)域的水資源分布狀況，全面采集水系數(shù)據(jù)、地理信息、供水管網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)等信息，統(tǒng)一數(shù)據(jù)的格式、坐標(biāo)系與分類，為應(yīng)急事件響應(yīng)與管理提供數(shù)據(jù)保障，提高響應(yīng)速度與管理質(zhì)量。

4 供水管網(wǎng)布置的技術(shù)措施

4.1 輸水管網(wǎng)和配水管網(wǎng)

為了能夠給城市居民用水提供便利，需要集中水源到水廠，該項(xiàng)工作的開展需要用到輸水管網(wǎng)。就城市居民的用水現(xiàn)狀看來，由于輸水管網(wǎng)具有可遠(yuǎn)距離運(yùn)輸以及管徑不變的特點(diǎn)，處于安全方面考慮，用戶管網(wǎng)和輸水管網(wǎng)并沒有直接連接起來，而是需要以設(shè)置兩根輸水管的方法實(shí)現(xiàn)二者之間的有效連接，以便其中一根管線出現(xiàn)問題之后造成整個(gè)管網(wǎng)癱瘓。水廠也是重要的水源，可將輸水管網(wǎng)看作從連接水源到水廠之間的管線。配水管網(wǎng)能夠和輸水管網(wǎng)配合使用，向用戶的供水管網(wǎng)分配水源。對于由很多段管道連接而成的管網(wǎng)，需要全面結(jié)合流量以及坡度等各方面的因素來確定管徑。為了能夠讓用戶直接使用自來水，就需要和用戶進(jìn)行連接，將這種管線稱為進(jìn)戶管。分配管主要敷設(shè)在城市的道路下方，其主要作用是向各個(gè)小區(qū)的總管道分配有鋼管運(yùn)輸而來的水源，從而為用戶用水提供便利。通常用到的干管的管徑是100mm，而對于一些用水量比較大的城市而言，干管的管徑可達(dá)到200mm。作為市政供水管網(wǎng)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，干管的布置非常關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)配水管網(wǎng)的時(shí)候，應(yīng)該以用戶的用水情況為依據(jù)進(jìn)行。

4.2 管材的更新?lián)Q代

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，大量三線城市或者農(nóng)村，大多使用的是水泥管和鑄鐵管，而鑄鐵管在相同的條件下，漏點(diǎn)卻是最多的，漏水發(fā)生率也是最高的，平均每鋪設(shè)10km的鑄鐵管，漏水情況便會(huì)發(fā)生四五次。水泥管、鋼管和鑄鐵管的漏失率首當(dāng)其沖。參考一些發(fā)達(dá)國家過往的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)供水的漏失也大多都是鋼管和鑄鐵管以及水泥管造成的。例如，德國曾對其幾十個(gè)城市收集數(shù)據(jù)，漏損發(fā)生頻率最高的便是鋼管，高達(dá)0.26件每km*a，鑄鐵管緊跟其后為0.23件每km*a。也不單單只是一個(gè)國家有這種規(guī)律，國際普遍反響的聲音讓很多國家開始投入使用GRP管道，唯一美中不足的是其價(jià)格居高不下，成本太高。近年來，我們國家也陸陸續(xù)續(xù)開始大面積減少或禁止使用鋼管、鑄鐵管等，帶來了很好的效果。當(dāng)然，我們要繼續(xù)將眼光放在新材料、有著良好前景的塑料環(huán)保等材料上，加快試驗(yàn)，加快更新管網(wǎng)的速度[4]。

4.3 安裝敷設(shè)

施工企業(yè)在開挖溝槽的過程中可能會(huì)遇到凍土問題，因此，就需要采取科學(xué)合理的方式進(jìn)行有效管控。實(shí)際基坑的開挖，需要設(shè)置相應(yīng)的隔水層，并且還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況控制隔水層的厚度，如果隔水層難以承受水壓力，就很有可能出現(xiàn)基坑坍塌現(xiàn)象，對此需要采取有效的質(zhì)量控制措施。在凍土環(huán)境下的施工作業(yè)，還應(yīng)該明確周圍土質(zhì)的動(dòng)態(tài)情況，在敷設(shè)地下管道的時(shí)候，需要做好充分的準(zhǔn)備工作，對管材的使用質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)管材中存在的質(zhì)量問題，從而最大限度保障管道的建設(shè)質(zhì)量。施工過程中，施工企業(yè)對于機(jī)械設(shè)備的使用，應(yīng)該查看其型號(hào)是否滿足施工要求，并且，為了保障施工質(zhì)量，還需要使用先進(jìn)的施工技術(shù)。管道的敷設(shè)要求施工企業(yè)做好地下敷設(shè)質(zhì)量的控制工作，全面保障管道系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4.4 提高供水管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

一方面，應(yīng)先對市政供水管網(wǎng)建設(shè)中的各項(xiàng)施工要素進(jìn)行清單制作，明確開挖工程、管道工程、回填工程、路面處理工程等分項(xiàng)目中的生產(chǎn)要素后，可以對照具體的生產(chǎn)要素，對應(yīng)設(shè)置供水管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。減少指標(biāo)不足的問題，也形成生產(chǎn)要素與管理指標(biāo)之間的有效對應(yīng)，提高整體的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)水平。另一方面，應(yīng)從發(fā)展的角度對排水應(yīng)急問題進(jìn)行專門化分析，將防洪排澇工程、雨污管網(wǎng)改造工程等結(jié)合起來，在現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對各項(xiàng)資源的合理配置，利用配置資源的路徑，化解應(yīng)急能力的不足。

4.5 加強(qiáng)施工驗(yàn)收

實(shí)際驗(yàn)收工作的開展，應(yīng)該嚴(yán)格按照國家對各項(xiàng)建筑物給出的指標(biāo)進(jìn)行，并且要按照國家對建筑施工的驗(yàn)收要求詳細(xì)檢查，在對竣工工程項(xiàng)目進(jìn)行檢查的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)其不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，就要立刻和相關(guān)負(fù)責(zé)部門聯(lián)系，并且安排專業(yè)的施工人員再次進(jìn)行返修，以盡可能避免施工過程中出現(xiàn)更大的問題?？⒐を?yàn)收工作的開展，需要管道施工部門嚴(yán)格把控每一個(gè)環(huán)節(jié)的工作，仔細(xì)核查每一環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，一旦在某一環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，就需要重新對周邊工程質(zhì)量進(jìn)行核驗(yàn)，并且根據(jù)質(zhì)量問題的嚴(yán)重程度及時(shí)采取返工或者維修措施，確保每一環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量都嚴(yán)格滿足施工標(biāo)準(zhǔn)要求，這樣一來才能夠全面保障整個(gè)工程項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量[5]。

5 結(jié)束語

建議在當(dāng)前階段應(yīng)從調(diào)研問題、分析問題、解決問題的基本思路出發(fā)，按照系統(tǒng)性建設(shè)與配套性建設(shè)相結(jié)合的思路，解決市政工程供水管網(wǎng)建設(shè)過程中存在的問題，提高城市市政工程供水管網(wǎng)的整體效用與生產(chǎn)效率，擴(kuò)增其綜合效益與產(chǎn)出。