給水管道工程設(shè)計(jì)中管道材料的選擇

吳燕

（安慶供水集團(tuán)公司，安徽 安慶 246004）

引言

有關(guān)調(diào)查研究顯示，當(dāng)前我國工程中對于給水管道的設(shè)計(jì)選擇還存在著多種影響因素，這些因素對給水管道材料的選擇造成了一定的誤判，進(jìn)而對給水管道工程的施工質(zhì)量造成一定的影響，因此在給水管道工程建設(shè)中，施工方需要嚴(yán)格地根據(jù)當(dāng)前國家政策及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對給水管道工程的建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等工作進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管，通過因地制宜合理選擇給水管材，在工程給水水管網(wǎng)系統(tǒng)中推廣塑料管道。

一、在管材的選擇之中應(yīng)當(dāng)考慮的各種因素

（一）管道配件選擇不當(dāng)

現(xiàn)代城市建筑中，給水高層建設(shè)會耗費(fèi)較多資金，水系統(tǒng)主要利用各種管道及附屬結(jié)構(gòu)出生活污水，建筑設(shè)計(jì)者需要根據(jù)規(guī)范做好給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，目前建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題主要包括管道配件問題、水污染問題等。城市給水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃通常以增強(qiáng)供水管網(wǎng)壓力的方式為主，高層建筑物給水管道設(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)人員選擇合適的給水應(yīng)用設(shè)施，保證給水構(gòu)件應(yīng)用質(zhì)量。實(shí)際設(shè)計(jì)中，受人工成本等因素限制，部分設(shè)計(jì)人員對管道工作判斷出現(xiàn)平偏差會導(dǎo)致出現(xiàn)管道泄漏等問題。

（二）材料使用的具體位置及施工方法

一種管道材料具體適合使用于什么地方，不僅需要考慮到它本身的特點(diǎn)，還需要觀察、研究周圍的自然地理環(huán)境、社會條件、居住在那里的人民的生活水平以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度等方面的影響。除此以外，所要鋪設(shè)的建筑物的不同是使用功能、建筑物是特性和施工標(biāo)準(zhǔn)也直接影響著水管道的材料選擇；比如說在我國南部和北部地區(qū)冬日土壤的凍結(jié)深度、室外館的凍結(jié)深度、地下水的分布情況等。并且因?yàn)橥坏貐^(qū)的室外管網(wǎng)所采用的管道路可能有所不同，酒店、居民樓的使用性質(zhì)差異較大，相同的管道可能不太適用，不同的管道系統(tǒng)所采用的管道材料也可能不同。所以應(yīng)當(dāng)參考到管道的暗包裝、明包裝、管道的加工以及地下的安裝、運(yùn)輸水的溫度和水流量的不同，來合理地選擇不同的管道進(jìn)行施工。

（三）水管道的不同連接方法

一旦疏忽了對管道連接的定制選擇，就很容易發(fā)生在施工過程中需要增加投資、施工難度提升等一系列的難題。由于管道的生產(chǎn)所需要的模具比較多、進(jìn)行施工的周期較長、施工所需要的投資較大，許多企業(yè)都不能或是沒有完成對生產(chǎn)管道的基礎(chǔ)設(shè)備，這給施工的企業(yè)帶來了很大的不便。

（四）給水管道泄漏

部分建筑物可能出現(xiàn)供水不足、供水系統(tǒng)能耗較大等問題，原因可能是用戶未掌握水流速度導(dǎo)致水資源浪費(fèi)。一些建筑物給水系統(tǒng)距離較近，建筑物供水系統(tǒng)包括熱水供應(yīng)，部分給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理會導(dǎo)致等待時(shí)間長。建筑物設(shè)計(jì)未對熱水循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)化，熱水循環(huán)管道設(shè)計(jì)中未采取保溫措施。建筑總體給水管道通常設(shè)置在地下深處，給水管道發(fā)生泄漏會對周圍土地造成污染。部分建筑物給水系統(tǒng)水壓設(shè)置不足，建筑物給水設(shè)計(jì)不合理會影響居民生活質(zhì)量。

二、給水管材選擇

（一）各種水管材的簡介

現(xiàn)階段在我國，用于水管道的常用管材有混凝土管和鋼筋混凝土管、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管、合成材料管材和玻璃鋼管等管材。

（二）管材比選及選用

針對工程水的功能需要及地質(zhì)情況，參考類似工程的工程實(shí)施情況，我們主要對重力流的HDPE 管、UPVC 管、鋼筋混凝土管做以下比較。HDPE 及UPVC管的水力條件好，便于運(yùn)輸及施工、使用壽命長，且防腐性能好，但綜合造價(jià)較大，鋼筋混凝土管耐沖擊性較好，綜合造價(jià)較小，性能穩(wěn)定。隨著塑料管材的日益普及和應(yīng)用成熟，管材價(jià)格也在下降，現(xiàn)在D600 以下的HDPE 管與鋼筋混凝土管價(jià)格差別不大，對于D600 及以上的管道HDPE 管則無價(jià)格優(yōu)勢，而對于D600 及以上的管道HDPE 管則無價(jià)格優(yōu)勢，而且考慮到國內(nèi)塑料管材產(chǎn)品不一，有的管材彈性變形極限較?。ㄓ绕涫谴罂趶剑?dǎo)致有些情況下安全系數(shù)較低。根據(jù)工程實(shí)際情況，D600 以下管段數(shù)量不大，為節(jié)省工程成本，在工程中水管推薦均采用鋼筋混凝土管。鋼筋混凝土管道采用承插式，“O”型橡膠圈接口。

三、給水管道施工工程里所選用的各種管道的材料

（一）合理選擇管道材質(zhì)

目前，我國開始限制建筑給水管道的最大壓力值，通常根據(jù)用戶用水量制定值域。給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以用戶用水量為參考數(shù)據(jù)，對污水進(jìn)行集中處理，減少環(huán)境污染。實(shí)際應(yīng)用水超過額定水量會對機(jī)器造成損壞。給水管道減壓處理中需要綜合考慮多種因素，供水管道工程涉及多種設(shè)備，管道的選材通常選用金屬材質(zhì)，但金屬管道長期使用對人體健康造成危害，可以選用PVC 管道避免出現(xiàn)生銹情況，保證水資源清潔。在給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中綜合考慮相關(guān)因素，能夠保證水資源最大利用率。

（二）PPR 管

PPR 又被稱作隨機(jī)聚丙烯，它是由碳、氫這兩個要素所構(gòu)成的。因此這種管子在生產(chǎn)的化學(xué)成分方面，相對于其他來說是比較衛(wèi)生的。因?yàn)镻PR 比較安全衛(wèi)生的這一優(yōu)點(diǎn)，使得它也可以被添加到飲用水的系統(tǒng)之中。同時(shí)這種管子也具有較好的耐防腐蝕性。在陽光照射之下的抗紫外線的能力比較強(qiáng)。但是長期使用下這種管道容易老化，就需要定時(shí)地進(jìn)行管道的更換。PPR 管同樣適用于放污水的情況下，PPR 管道具有雙壁波形管。電力工程師在施工的過程中經(jīng)常使用它的主要原因是其本身具有PPR部件、有良好的絕緣能力、優(yōu)秀的抗壓能力以及牽引力。

（三）PE 管材

應(yīng)用PE 管材與傳統(tǒng)的給水管材相比，該管材的接頭處強(qiáng)度過大，因此可以承受較大的水壓，同時(shí)管材在連接中還可以采用熱熔連接方式，提高給水工程施工中的便捷性。但是PE 管材在實(shí)際應(yīng)用中及脆化溫度較低，因此需要將該管材在溫度-60℃～60℃范圍內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用才較為安全。所以在我國北方地區(qū)冬季施工中，通常會使用PE 管材，來避免在給水工程施工中出現(xiàn)管道脆裂的問題。該管材還具備良好的耐腐蝕性能，土壤中的微生物和化學(xué)物質(zhì)難以對管道材料進(jìn)行降解，土壤中的細(xì)菌、真菌也難以在管材內(nèi)外部生長，因此該管材可以埋設(shè)在土壤中。管材內(nèi)部光滑的表面還可以為給水效率提供保障，大幅度減小給水管路在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的壓力耗損，在給水工程中，施工人員可以結(jié)合具體施工情況采用多元化的非開挖技術(shù)進(jìn)行操作，使PE 管材在工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用。

（四）鋼筋混凝土管

柔性連接，但管材、基礎(chǔ)是剛性的，發(fā)生較大不均勻沉降容易使接頭拉頭，易漏水，造成二次污染。剛性管，怕地質(zhì)沉降，在酸性條件下較易腐蝕。管材重，基礎(chǔ)一般為素砼，需要養(yǎng)護(hù)，工期長。小管徑綜合造價(jià)中等，大管徑綜合造價(jià)低。

（五）鋼管道

鋼管包含了鋼板的直線焊接管以及鋼板的螺旋焊接管，這種管道通常是用作供水管；因?yàn)樗哂辛己玫臋C(jī)械強(qiáng)度，在拉伸、曲度、抵抗沖擊、防震能力等方面占據(jù)了優(yōu)勢。它的接口連接通常是焊接，所以事故發(fā)生后能夠迅速地得到修復(fù)。管道可在附近的工廠進(jìn)行加工，管道的單位重量比較輕；這使得它更便于運(yùn)輸和施工，管道需要實(shí)施內(nèi)外防護(hù)的措施。鋼管道的優(yōu)點(diǎn)是其管道的強(qiáng)度高、作業(yè)壓力大、管道運(yùn)行比較安全可靠。這種管道安裝起來更加方便、適應(yīng)性強(qiáng)，可填埋于各種障礙物內(nèi)，在進(jìn)行內(nèi)外防腐后的使用壽命更長。但是管道仍然需要進(jìn)行防腐處理，且防腐、購買的成本較高。

四、給水管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）給水管道參數(shù)設(shè)計(jì)

結(jié)合海綿城市相關(guān)理念，在給水管道設(shè)計(jì)中，一方面需要對給水管道布局進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。為了減少管道連接處滲漏、拐角堵塞問題，在布局時(shí)需要盡量使用直線布局，而且拐角盡量設(shè)置在易檢修位置，并配置檢修井，確保給水管道布局的合理性。為了確保給水管道和其他已有地下管線間距的合理性，可以利用綜合物探技術(shù)、BIM 技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測，基于檢測結(jié)果調(diào)整布局，以提高布局方案的實(shí)用價(jià)值。另一方面，對給水管道材料進(jìn)行優(yōu)選，一般情況下，可選管道材料包括混凝土管道、鑄鐵管道、不銹鋼管道等，在綜合考慮管道壓力、輸送距離、地域氣候等因素后，篩選恰當(dāng)尺寸、適宜厚度的管道材料，在應(yīng)用前也需要做好質(zhì)量校核，待滿足城市供給水需求后再進(jìn)行使用。

（二）解決建筑物內(nèi)水壓不穩(wěn)的對策

為了使建筑物內(nèi)水壓不穩(wěn)問題能夠有效解決，滿足人們的用水需求和用水要求，在實(shí)際工作中需要不斷地優(yōu)化給水工程設(shè)計(jì)的方案，從多個角度入手，提高給水管道使用的效果和舒適度。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，不同種類的用水器具要盡可能地進(jìn)行并聯(lián)，特別是對于水壓較大的建筑區(qū)域來說，要特別考慮這一問題，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作開展之前，需要認(rèn)真地分析不同用水器具方面的用水需求和在水壓方面的要求，提高設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和針對性。在建筑給水管道中可以設(shè)置環(huán)形通氣管道，不斷地增加管道內(nèi)的氣流量，防止管道內(nèi)出現(xiàn)真空的情況，也在一定程度上減少了管道出現(xiàn)堵塞問題的發(fā)生。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，要更加科學(xué)有序地設(shè)置好衛(wèi)生間的給水管道直徑，防止建筑在后續(xù)使用時(shí)出現(xiàn)堵塞等情況。在實(shí)際工作中要特別注意管材的直徑，一定不要選擇過窄的管材進(jìn)行日常的施工，防止在后續(xù)使用時(shí)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的堵塞，影響人們的日常使用。

（三）設(shè)置雨水管道

雨水是經(jīng)自然循環(huán)形成的水資源，收集雨水投入生活用水可節(jié)約水資源。建筑物給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以設(shè)置收集雨水收集池，設(shè)計(jì)雨水管道引入沉淀池對雨水集中處理。雨水循環(huán)利用中，初降雨水不能亂用，可以補(bǔ)充地下水。建筑給水的節(jié)能減排設(shè)計(jì)中，需要注意水資源污染問題，合理考慮給水系統(tǒng)污水處理。蓄水池長期無人清理會長滿水銹，需要保持蓄水池清潔避免發(fā)生水資源污染，還應(yīng)重視污水排放問題，禁止污水隨意排入地，對自然水資源造成污染。給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要集中處理污水，對回收利用水資源二次處理保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

（四）室內(nèi)管道設(shè)計(jì)

為了提升室內(nèi)管道設(shè)計(jì)的合理性，在傳統(tǒng)室內(nèi)管道設(shè)計(jì)中，廚房用水管道和衛(wèi)生間管道會分隔開，這樣也在很大程度上造成了水資源浪費(fèi)。結(jié)合海綿城市理念，可以將廚房用水管道與衛(wèi)生間管道關(guān)聯(lián)在一起，將廚房用水作為衛(wèi)生間沖洗用水，從而減少水資源浪費(fèi)。而且在室內(nèi)管道設(shè)計(jì)中，也需要做好管道降噪處理，一般情況下，會在管道內(nèi)安裝降噪設(shè)備，安裝位置會根據(jù)BIM 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行確定。也可以使用螺旋降噪管道，將室內(nèi)管道噪聲控制在較小范圍內(nèi)，從而營造良好的用水環(huán)境，同時(shí)，減少拐角設(shè)計(jì)，以降低管道滲漏問題的發(fā)生概率。

（五）資源的優(yōu)化性配置

在給水設(shè)計(jì)工作中，要防止出現(xiàn)水資源浪費(fèi)問題的發(fā)生，從而使得給水設(shè)計(jì)效率和水平能夠得到有效提高，在實(shí)際工作中需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員全面地分析整個區(qū)域的用水情況和水資源的分布情況，更加科學(xué)有序地規(guī)定好最終的設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)中要充分地保證城市的基本生活和周邊農(nóng)業(yè)的正常供水，需要充分地考慮區(qū)域管道類型和區(qū)域管道數(shù)量等相關(guān)內(nèi)容，并且還要細(xì)致地劃分水管的種類，從而保證最終給水設(shè)計(jì)的合理性。另外還需要強(qiáng)化不同地區(qū)在用水平和方面的控制力度，結(jié)合不同地區(qū)的用水需求量進(jìn)行更加科學(xué)有序地設(shè)計(jì)，在重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域可以適當(dāng)?shù)厝谌霟o污染的地下水，并且采用雨水收集技術(shù)，滿足這一地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求以及要求。

（六）附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對給水系統(tǒng)附屬設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其內(nèi)容包括水泵結(jié)構(gòu)、增壓結(jié)構(gòu)、檢查井等。目前，城市供水距離較遠(yuǎn)，若采用源頭加壓供水，需要保持供水管道內(nèi)處于較大壓力，而且隨著運(yùn)輸距離的增加，供水壓力會有所損耗，這會造成高層或超高層建筑用戶供水壓力不穩(wěn)問題。因此，結(jié)合海綿城市中的節(jié)能理念，會在區(qū)域內(nèi)設(shè)置雙泵系統(tǒng)，即在小區(qū)內(nèi)布設(shè)水泵和加壓系統(tǒng)，待供水到達(dá)指定區(qū)域后，會利用加壓系統(tǒng)對供水進(jìn)行加壓，使其壓力維持在穩(wěn)定的供給區(qū)間，滿足高層建筑用水需求。同時(shí)，布設(shè)給水系統(tǒng)時(shí)，還需要在合適位置布置檢查井，并對檢查井井口直徑、深度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而滿足系統(tǒng)檢修需求。此外，還需要做好消防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，基于實(shí)際情況確定管道尺寸、承壓上限、消防栓節(jié)點(diǎn)位置等參數(shù)，從而提高區(qū)域運(yùn)行安全性。

五、給水管道施工工程里管道材料的應(yīng)用考慮特性

（1）性能可靠性。如果選錯管道的話會產(chǎn)生漏水，這不但會影響到人們的生活，還會給人們的經(jīng)濟(jì)利益造成在損傷。那么怎樣判斷管道是否有良好的性能呢？主要憑借以下三個方面：首先要確保管道在達(dá)到足夠的溫度和壓力的情況的穩(wěn)定性。第二是要考慮到防止腐蝕、耐沖擊、污染水質(zhì)等方面的能力。第三是要在確保施工安全的情況下，適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)工程的質(zhì)量，節(jié)約工程成本預(yù)算。（2）綠化性。環(huán)保是在進(jìn)行供水管道的選擇時(shí)需要考慮的重要因素之一，在進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)盡量選擇可循環(huán)利用的管道；以避免造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。鋼管和銅管回收率比較高，塑料管不能回收，所以應(yīng)盡量不要選擇使用塑料管。（3）安全衛(wèi)生?，F(xiàn)在健康和安全對于人們來說已經(jīng)越來越重要了，所以在選擇供水管道的材質(zhì)時(shí)，管道的健康和安全性能已經(jīng)變成了人們的首要考慮因素。質(zhì)量好的管道能夠抑制水中的微生物，不會給水質(zhì)造成二次污染，比質(zhì)量差的管道更為安全、可靠。

結(jié)語

綜上所述，在給水管道工程施工中，對于管道材料的選擇是給水管道工程中最為重要的環(huán)節(jié)，特別是隨著當(dāng)前人們對水資源需求量的不斷增加。管道施工方應(yīng)當(dāng)注重管道材料使用中的便捷性和安全性，通過結(jié)合給水工程的具體施工情況和管道的使用情況，科學(xué)選用最為合理的管道材料，可以提高工程施工中的安全性和經(jīng)濟(jì)效益。