“互聯(lián)網(wǎng)+城鄉(xiāng)供水”改造工程中不同管網(wǎng)方案比較和選擇

白玉亮

摘要：通過對涇源縣“互聯(lián)網(wǎng)+城鄉(xiāng)供水”提升改造工程管網(wǎng)中不同管材、管線穿路方式和閥井結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了分析比較，得出了輸供水壓力管道采用球墨鑄鐵管和PE管兩種管材、管線穿路方式采用破路開挖并恢復(fù)的方式進(jìn)行施工、聯(lián)戶閥井采用邊預(yù)制邊安裝施工的大塊預(yù)制鋼筋砼閥井、分水閥井采用現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)型式、管網(wǎng)監(jiān)測閥井采用監(jiān)測井與分水井結(jié)合布置，從而為其他同類工程建設(shè)提供了參考。

關(guān)鍵詞：“互聯(lián)網(wǎng)+城鄉(xiāng)供水”? 不同管網(wǎng)? 管材? 閥井結(jié)構(gòu)? 比較和選擇

中圖分類號： TU991.33???? 中圖分類號：A

Comparison and Selection of Different Pipe Network Schemes in the "Internet+ Urban and Rural Water Supply" Reconstruction Project

—Taking the "Internet+ Urban and Rural Water Supply" Upgrading and Reconstruction Project in ?Jingyuan Countyas an Example

BAI Yuliang

（1.Water Resources Service Center of Jingyuan County， Guyuan， Ningxia Hui Autonomous Region， 756400 China）

Abstract： By the analysis and comparison of different pipe materials， pipeline routing methods and valve pit structures in the pipeline network of the "Internet+ urban and rural water supply" upgrading and reconstruction project in Jingyuan County， this paper concludes that the pressure pipeline for water transmission and supply uses the two pipe materials of the nodular cast iron pipe and the PE pipe， the pipeline routing method is to construct by the way of road breaking， excavation and restoration， the joint valve pit uses the large prefabricated reinforced concrete valve pit which is installed while prefabricated， the water diversion valve pit adopts a cast-in-place concrete structure type， and that the monitoring valve pit of the pipeline network is arranged in combination with the monitoring pit and the water diversion pit， so as to provide reference for other similar engineering construction.

Key Words： "Internet+ urban and rural water supply"; Different pipe networks; Pipe material; Valve pit structure; Comparison and selection

經(jīng)過《涇源縣農(nóng)村飲水安全水源提升改造工程》《涇源縣農(nóng)村飲水管網(wǎng)提升改造工程》《涇源縣縣城供水支管改擴建工程》等工程的建設(shè)，系統(tǒng)解決了涇源縣城鄉(xiāng)飲水的水源問題以及管網(wǎng)破損老化問題，并為全縣人飲工程配套自動化、信息化系統(tǒng)。但是對照寧夏“互聯(lián)網(wǎng)+城鄉(xiāng)供水”示范?。▍^(qū)）建設(shè)要求，現(xiàn)狀涇源縣城鄉(xiāng)供水項目仍存在短板和不足，尤其是縣城部分供水管網(wǎng)和聯(lián)戶閥井不滿足現(xiàn)狀運行要求需進(jìn)行改造。經(jīng)調(diào)查，需更換支管道460 m，連通引入管長135 m，更換入巷管道2 333 m；新建縣城管網(wǎng)監(jiān)測井28座，分水井7座；改造聯(lián)戶閥井60座，新建聯(lián)戶閥井52座。

1管材比選

1.1管材選擇

涇源縣“互聯(lián)網(wǎng)+城鄉(xiāng)供水”提升改造工程中管道管徑40～150 mm，最高壓力等級2.0 MPa。

1.2管材特性

根據(jù)流量、管徑、工作壓力等因素，重點比選了鋼管（3PE）、球墨鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCP管）、鋼絲網(wǎng)骨架PE管及PE管，其特性簡述如下。

1.2.1鋼管（3PE）

鋼管（3PE）主要特點為適應(yīng)地形變化能力較強，承壓能力好，通過內(nèi)外防腐處理可具有良好的防腐性能。適應(yīng)壓力一般在3.0 MPa以上，主要適用管徑2 000 mm以下、壓強3.0～16MPa的管道，對于大管徑高壓強管道造價較低^[1]。

鋼管（3PE）自身抗腐蝕性差于球墨鑄鐵管道，而且接頭采用焊接，現(xiàn)場施工較復(fù)雜，施工費用較高，對施工隊伍要求較高，且需現(xiàn)場做接口處二次防腐處理。

1.2.2球墨鑄鐵管道

球墨鑄鐵管的主要特點為適應(yīng)地形變化能力較強，易安裝，接口采用雙膠圈，接口密封效果好，通過內(nèi)外防腐處理可具有良好的防腐性能。而且承壓能力好，壓力在0.6～8.0 MPa之間，適用管徑在100～2 000 mm之間的供水管道。對于大管徑、高壓強管道造價較低。主要缺點管材重，出廠前需做內(nèi)外防腐處理。

1.2.3預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCP管）

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCP管）加工工藝簡單、造價低，較適合我國的經(jīng)濟狀況而應(yīng)用普遍^[3]，在寧夏區(qū)內(nèi)的重要供水工程中已有很多應(yīng)用，PCP管采用滾動膠圈密封，止水效果較好。但管材制作過程中也存在弊病，如三階段管噴質(zhì)量不穩(wěn)定，易脫落和起鼓；一階段管在試駕預(yù)應(yīng)力時不易控制（特別在插口端部），且因體積重量大造成運輸安裝都不方便，使其應(yīng)用受到限制。一階段預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管口徑一般在DN2000以下，三階段預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管口徑最大可達(dá)DN3000，一般工作壓力為0.2～1.2 MPa之間^[2]。

1.2.4鋼絲網(wǎng)骨架PE管道

鋼絲網(wǎng)骨架PE管是以高強度鋼絲左右螺旋纏繞成型的網(wǎng)狀骨架為增強體，以高密度聚乙烯（HDPE）為基體，并用高性能的HDPE改性粘結(jié)樹脂將鋼絲骨架與內(nèi)、外層高密度聚乙烯緊密地連接在一起的一種新型管材，具有防腐^[4]、不結(jié)垢、光滑低阻、保溫不結(jié)蠟、耐磨、質(zhì)量輕等塑料管的共同特點，為柔性材料，適應(yīng)地形變化能力較強，主要適用于直徑小于500 mm、壓強1.6～4.0 MPa，地形復(fù)雜地段。用法蘭盤接頭的鋼絲網(wǎng)骨架管可以滿足2.0～4.0 MPa的管道要求。

1.2.5PE管

采用給水聚乙烯（PE100）為材質(zhì)，具有良好的衛(wèi)生性能，水流阻力??；耐腐蝕性、耐低溫、抗磨損性能卓越；韌性好，抗應(yīng)力開裂性好，斷裂伸長率一般超過350%，對管基不均勻沉降的適應(yīng)能力非常強，抗震性能良好^[5]。DN63mm以下的管材采用熱熔承插焊接，DN63mm及以上的管材采用熱熔對接焊接、電熔連接和機械連接。管徑DN20～DN1000mm，壓力等級0.6～1.6 MPa。

1.3管材比選

1.3.1價格比較

對管材價格進(jìn)行比較，見表1。

對于直徑DN500mm與DN450mm管道，壓力等級1.0 MPa，價格差異：鋼絲網(wǎng)骨架PE管<預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCP管）<球墨鑄鐵

對于直徑DN350mm管道，壓力等級1.0 MPa，價格差異：鋼絲網(wǎng)骨架<球墨鑄鐵1.3.2管道性能比選

對管材性能進(jìn)行比較具體見圖1。

（1）管道特性：球墨鑄鐵管>3PE鋼管>鋼絲網(wǎng)骨架PE管>PE管>預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCP管）。（2）適應(yīng)地形變化能力：3PE鋼管>球墨鑄鐵管>PE管>鋼絲網(wǎng)骨架PE管>預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCP管）。（3）管道防腐性能：PE管>鋼絲網(wǎng)骨架PE管>球墨鑄鐵管>3PE鋼管>預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCP管）。（4）管道施工難易程度：3PE鋼管>鋼絲網(wǎng)骨架PE管>PE管>球墨鑄鐵管>預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCP管）。（4）接口密封效果：3PE鋼管>PE管>鋼絲網(wǎng)骨架PE管>球墨鑄鐵管>預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCP管）。

1.3.3管材選擇

綜上所述，根據(jù)管道流量、壓力、地形條件等因素，參照各種管材綜合性能和管材價格對比，本工程輸供水壓力管道采用球墨鑄鐵管和PE管兩種管材，其中：壓力等級＞1.6 MPa時均選用球墨鑄鐵管；壓力等級≤1.6 MPa時，選用PE管。

2管線穿路方案比選

涇源縣“互聯(lián)網(wǎng)+城鄉(xiāng)供水”提升改造工程涉及管道鋪設(shè)的主要包括460mDN150支管道更換，135mΦ110-160引入管連通管道和2333mΦ40-50入巷管道更換。由于支管和引入管均位于涇源縣主街道上，各管段距離較短且路下情況較為復(fù)雜；同時需更換入巷管的巷道普遍狹窄為1.5～2.0m之間且巷道拐角較多，無法滿足拉管施工，因此設(shè)計均采用破路開挖并恢復(fù)的方式進(jìn)行施工。

3閥井結(jié)構(gòu)比選

3.1聯(lián)戶閥井結(jié)構(gòu)比選

由于聯(lián)戶閥井?dāng)?shù)量多、分布廣，是管網(wǎng)部分制約工程投資和工期的主要因素，現(xiàn)階段在根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查基礎(chǔ)下以及能夠滿足設(shè)備安裝需求情況下，為合理優(yōu)化閥井選型，設(shè)計在目前常用閥井現(xiàn)澆鋼筋混凝土閥井、大塊裝配式預(yù)制鋼筋砼閥井、小塊裝配式預(yù)制鋼筋砼閥井、圓形磚混結(jié)構(gòu)閥井等4種型式之間進(jìn)行比選，下面分別從閥井造價、重量、施工工期、施工難度、防水性能等方面進(jìn)行綜合比選，見圖2。

經(jīng)比選，鋼筋砼現(xiàn)澆閥井結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，防水效果最好，但投資較高，施工較繁瑣；鋼筋砼預(yù)制閥井結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防水效果較好，投資一般，施工簡單且工期短；磚砌閥井施工簡單、投資最小，但其結(jié)構(gòu)最不穩(wěn)定且防水效果最差，近年已逐步淘汰。經(jīng)多方面比選，由于聯(lián)戶井?dāng)?shù)量較多，考慮到工期要求，設(shè)計聯(lián)戶閥井采用邊預(yù)制邊安裝施工的大塊預(yù)制鋼筋砼閥井。

3.2分水閥井結(jié)構(gòu)比選

對于管網(wǎng)分水閥井，由于主管、分水管的管徑尺寸各不相同，且分水閥井?dāng)?shù)量較少僅有7座，如采用預(yù)制井需制作多種磨具，生產(chǎn)較不便，單座投資在6 000～7 000元；磚砌閥井單座投資在4 000～5 000萬元，但對于大結(jié)構(gòu)閥井結(jié)構(gòu)安全性較砼閥井較差，近年在被逐步取代；現(xiàn)澆閥井由于閥井結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，適用于不同結(jié)構(gòu)尺寸，單座投資在8 000～10 000萬元不等。結(jié)合分水閥井性能，根據(jù)表2閥井型式比選，雖然現(xiàn)澆閥井投資較高，但結(jié)構(gòu)安全性較好，可滿足各種不同尺寸要求，所以最終確定采用現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)型式閥井作為管網(wǎng)分水閥井。

3.3管網(wǎng)監(jiān)測閥井布置方案比選

涇源縣“互聯(lián)網(wǎng)+城鄉(xiāng)供水”提升改造在管網(wǎng)工程分水口布設(shè)監(jiān)控井以便對管網(wǎng)流量和壓力進(jìn)行監(jiān)控，對于流量和壓力雙控點（含更換電動蝶閥）的布設(shè)，有“T”型和“+”型等連接方式，監(jiān)測設(shè)備的布置有與分水口結(jié)合布置和單獨布置兩種方案，對于“T”型接口，由于只需在支管上增設(shè)流量計、壓力表（需更換的電動蝶閥，由于連通管道原閥井基本完好，可在原分水閥井中更換），所以不必拆除原分水井，可單獨增加監(jiān)測井，而對于“+”型接口則有兩種方案。

方案一：監(jiān)測井單獨布設(shè)，電動蝶閥安裝于原分水閥井中，監(jiān)測井內(nèi)安裝流量計（含壓力表）、伸縮節(jié)、甲乙管等管件及閥件，經(jīng)過對閥井內(nèi)閥件的尺寸布置，并考慮運行使用所需空間，單獨布設(shè)監(jiān)測井最小尺寸為1.4 m×1.6 m，具體管件及閥件布置詳見圖3。

方案二：將監(jiān)測井和分水井結(jié)合布置，井內(nèi)安裝四通、電動蝶閥、伸縮節(jié)、流量計（含壓力表）、甲乙管等管件及閥件，此方案需將原分水井拆除，再重新澆筑閥井，流量計安裝需設(shè)置前5后3的管道直徑倍數(shù)，經(jīng)過對閥井內(nèi)閥件的尺寸布置，并考慮運行使用所需空間，將監(jiān)測井和分水井結(jié)合布置的“+”型接口所需閥井的最小尺寸為1.6 m×3.8 m，具體管件及閥件布置詳見圖4。

經(jīng)比選，單座1.4 m×1.6 m閥井投資為11 093元，單座1.6 m×3.8 m閥井投資為22 124元，將監(jiān)測井和分水井結(jié)合布置投資小于兩座監(jiān)測井單獨布置投資，同時由于涇源縣城管網(wǎng)基本位于街道瀝青路上布設(shè)，當(dāng)監(jiān)測井與分水井分開布置時需對兩個工作面進(jìn)行圍擋，對交通影響較大施工難度也較大。所以，經(jīng)綜合考慮，本次設(shè)計將監(jiān)測井與分水井結(jié)合布置，即拆除原分水井?dāng)U建為現(xiàn)澆混凝土閥井。

4 結(jié)語

綜上所述，通過對涇源縣“互聯(lián)網(wǎng)+城鄉(xiāng)供水”改造工程中不同管網(wǎng)方案比較和選擇，不但能夠最大限度地節(jié)約工程投資、減少工期，而且極大地方面了施工，在社會效益和經(jīng)濟效益方面取得了雙穩(wěn)定。

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