管道工程技術論文
管道工程在許多城鎮基礎設施建設中都有建設，下面是小編整理了，有興趣的親可以來閱讀一下!
篇一
輸水管道工程設計
[摘要] 輸水管道工程在許多城鎮基礎設施建設中都有建設，輸水管道的建設能夠解決城鎮的供水問題，推進當地經濟快速增長及工業產業穩步的發展;同時也將極大的改善城市居民的生活環境，提高人民生活水平和健康水平。輸水管道工程設計中管道佈置、管道條數及連線管的確定、流量、管徑的確定、管材確定、管道埋深、管溝開挖、管道基礎的設計、管道穿越障礙物的設計、管道附屬構築物的設計、管道支墩的設計等方面的問題是輸水管道工程設計中非常重要，也是設計人員必須要考慮的問題。本文結合本人的工作實踐就輸水管道工程設計談幾點體會。
[關鍵詞] 輸水管道 管道佈置 連通管 流量 管徑 管材 管道埋深 管溝 管道基礎 附屬構築物 管道支墩
輸水管道是指從水源輸送原水至淨水廠或配水廠的管道，當淨水廠遠離供水區時，從淨水廠至配水管網間的幹管也可作為輸水管考慮，輸水管按其輸水方式可分為重力輸水和壓力輸水。一般輸水管在輸水過程中沿程無流量變化
城鎮輸水管道工程設計首先要依據室外給水設計規範、施工規範、給水排水設計手冊等相關規範和手冊;然後要結合地區地理、氣候特點等實際情況，從技術可行性、經濟合理性出發綜合考慮、設計。
1、管道佈置
輸水管線定線時，必須與城市建設、規劃相結合，儘量縮短管線的長度，減少拆遷，少佔良田，少毀植被，保護環境，保證供水安全;
選線時，應選擇最佳的地形和地質條件，儘量沿現有或規劃道路敷設，以便施工和檢修;
管線儘量減少與鐵路、公路和河流的交叉;避免穿越滑坡、岩層、沼澤、高地下水位和河流淹沒等沖刷地區，以降低造價和便於施工、維護及管理。
2、輸水管道條數及連通管的確定
輸水管道一般不宜少於兩條，當有安全貯水池或其它安全供水措施時，也可修建一條輸水乾管。
實踐中為提高供水可靠性，常採用在平行管線之間增設連通管並裝置必要的閥門的方式，這樣，當管線某段損壞時，無需整條管線全部停止執行，而只需用閥門關閉損壞的一段進行檢修。採用這種措施可以提高事故時的流量。輸水乾管和聯通管管徑及聯通管根數，應按輸水乾管任何一段發生故障時仍能通過事故用水量計算確定。城鎮的事故水量為設計水量的70%。
當採用重力供水時，位置水頭一定，若兩條平行敷設的輸水管線，其管材、直徑和長度均相等時，為滿足當輸水管損壞時事故流量為設計水量的70%。聯通管需設定2個，將輸水管等分成三段。
當採用水泵供水時的壓力輸水管，若兩條平行敷設的輸水管線，其管材、直徑和長度均相等時，為滿足當輸水管損壞時事故流量為設計水量的70%。聯通管需設定 >1個，聯通管具體設定個數通常是通過公式計算來確定的。
3、輸水管道流量、管徑的確定
輸水管道工程確定其水量規模是首要內容，即不能預測規模偏大，造成建成工程不能充分發揮效益;又不能造成預測規模滯後，影響城鎮建設和經濟發展，因而合理確定水量規模十分重要。
***1***流量確定
從水源至淨水廠的原水輸水管道設計流量Q，一般按照淨水廠最高日平均時供水量QT加上淨水廠自用水量和輸水管道的漏失水量計算。
從淨水廠至管網的清水輸水管道設計流量，應按最高日最高時用水條件下，由淨水廠負擔的供水量計算確定。
***2***管徑確定
輸水管道管徑按最高日平均時供水量QT加上淨水廠自用水量和輸水管道的漏失水量通過水力計算確定。
輸水管管徑D=***4Qm/πVe***1/2
其中Qm ――最高日平均時供水量加上淨水廠自用水量和輸水管道的漏失水量。
Ve――管道經濟流速.根據選用管材及當地的敷管單價和動力價格,通過計算確定。
從上式可知，管徑的確定與流量和流速有關，流量已知，尚需確定流速，流速的確定是根據平均經濟流速來定。一般大管徑DN≥400時為0.9-1.4m/s。中小管徑DN=100-400mm時為0.6-1.0m/s。
4、管材確定
由於輸水管道管徑一般較大，並且距離長，對供水安全性影響較大，故管材選擇主要應考慮工程安全性強，管道綜合造價適中，效能比較好的管材，一般用於輸水管道的管材有PE給水管、球墨鑄鐵管、玻璃鋼管和預應力鋼筋混凝土輸水管等。
在施工過程中具體選用什麼管材可通過管材技術經濟比較分析，並通過各地的工程地質情況來確定。
5、管道埋深、管溝開挖、管道基礎
***1***管道埋深
對於非冰凍地區管道的管頂埋深主要由外部荷載、管材強度、管道交叉以及土壤地基等因素決定。金屬管道的覆土深度一般不小於0.7米，當管道強度足夠或者採取相應措施時，也可小於0.7米。
對於新疆地區，大部分城市和城鎮都屬於冰凍區，冰凍區管道的管頂埋深除決定於上述因素外，還需要考慮土壤的冰凍深度，應通過熱力計算確定。當無實際資料時，可採用經驗值。如下表：
設計時可根據當地的氣候特點以及凍土深度做相應的調整。
***2***管溝開挖
管溝開挖一般在地質條件良好、土質均勻、地下水位較低的地段開挖管溝，當管溝深度在地下水位以上時，管溝邊坡根基當地的土質情況的不同有所不同，從1：0.33――1：1.5不等。一般情況下老黃土的邊坡坡度較大，中密砂石的邊坡坡度較小。在地質條件較差、土質鬆軟、地下水位較高且富含地下水的地段開挖管溝，設計應該充分考慮必須採取的施工措施，施工措施之一是加大管溝邊坡的設定坡度;之二是採用鋼板樁支撐管溝，挖管溝不可能無限度地加大管溝邊坡從而形成大開挖的施工局面。
***3*** 管道基礎
輸水管道盡量敷設在土壤耐壓強度較高，未經擾動的天然地基上。
常用的管道基礎有以下三種情況:①天然弧形基礎，適用於地基承載力較高，無地下水位處。②砂墊層基礎，適用於岩石或半岩石層地基中，須鋪砂找平;對非金屬管及塑料管道，其厚度應不小於100mm;對於金屬管道其厚度不小於150-200 mm並均應夯實。一般宜採用中砂或粗砂作基礎材料。③混凝土基礎，適用於地基土壤鬆軟時***如遇流沙及沼澤的情況下，還應在基礎下面先做樁排架***。混凝土強度等級C15。
6、管道穿越障礙物
輸水管線在穿越鐵路、公路和河谷時，必須採取一定的措施。
當輸水管道穿越鐵路、公路時，一般在路基下垂直穿越，施工方式有頂管法及大開挖施工;輸水管道在穿越臨時性鐵路或一般公路或非主要路線，且水管埋設較深時可不設套管;如若穿越較重要的鐵路或交通頻繁的公路時輸水管道穿越段需設定鋼筋混凝土套管。套管直徑根據施工方法而定，大開挖施工時，應比給水管直徑大300毫米，如採用頂管法時應較給水管直徑大600毫米;當輸水管道穿越鐵路、及交通頻繁的公路時的兩端應設定檢查井;
當輸水管道穿越河道時，可分為河底穿越和河面跨越兩種情況。河底穿越的施工方法可採用圍堰，河底開挖埋置;水下挖泥，拖運，沉管敷設;頂管等施工方法。河面跨越可將管道敷設於車行***人行***橋樑上或設專用的管橋架設過河。
河底穿越的輸水管道一般敷設兩條，按一條停止工作，另一條仍能通過設計流量考慮。
7、附屬構築物
輸水管網敷設過程中的主要附屬構築物為分段和分割槽檢修閥門井、排氣閥井、洩水井、管道支墩。
***1***閥門井
輸水管的檢修閥門間距需根據事故搶修允許的排水時間確定。具體位置應結合地形起伏，穿越障礙及連通管位置等綜合考慮而定。一般情況下根據以下經驗值來確定：
***2***排氣閥井、洩水井
排氣閥的安裝是為了保證輸水管道在投產時或檢修後通水時，管內空氣可經此閥排出。平時用於排除從水中析出的氣體，以免空氣積在管中，減少過水斷面和增加管線的水頭損失，輸水管道排氣閥的設定位置一般在如下幾處：
①、長的上升管線每隔1000米;②、所有高點;③、長的下降管線每隔1000米;④、上升坡度下降點;⑤、水平管線或水力坡度管線末端;⑥、長的水平管線或長的水力坡度管線每隔1000米;⑦、水力坡度管線相對高點。
洩水閥的安裝是用以排除沉澱物以及檢修時放空管內的存水，一般情況下是安裝在輸水管道的低處。
***3***管道支墩
當管內水流通過承插接頭的彎頭、丁子支管頂端、管堵頂端等處產生的外推力大於介面所能承受的拉力時，應設定支墩。支墩不應修築在鬆土上;利用土體被動土壓承受推力的水平支墩的後背必須為原狀土，並保證支墩和土體緊密接觸，如有空隙需用與支敦相同材料填實，水平支墩後背土壤的最小厚度應大於墩底在設計地面以下深度的3倍。
一般情況下在管徑大於或等於300mm的供水管道在管道沿線安裝有彎頭、三通、異徑管、閥門等的部位，需按照供水管道安全需求設定管道的水平支墩、豎向支墩;在管徑大於600mm時還需在閥門井後設置拖拉支墩;當管徑小於300mm或轉彎角度小於10°，且水壓不超過980Kpa時，因介面本身足以承受拉力，可不設支墩。
8、結束語
輸水管道工程設計中除要求投資省、技術先進外還要充分考慮施工安裝方便等方面的要求，因此設計時要全面的調查城鎮的現狀情況，氣候情況及工程地質情況，合理的佈置城鎮輸水管道，確定輸水的輸水規模，管道埋深，儘量避免考慮不周，給城鎮帶來不必要的浪費。只要我們對每一個環節認真研究，並深入現場不斷總結經驗，就可避免失誤，使設計更趨完美。
參考文獻：
[1]《室外給水設計規範》GB/50013-2006.
[2]給排水設計手冊3-城鎮給水第二版，中國建築工業出版設出版.
[3]給排水設計手冊1-常用資料第二版，中國建築工業出版設出版.
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