1、清泉坝区给排水项目设计方案清泉坝区给排水项目设计方案1给水工程1.1设计采用的规标准（1）室外给水设计规（GB50013-2006）（2）给排水管道施工及验收规（GB50268-2008）（3）给水排水工程管道结构设计规（GB50332-2002）1.2 工程概况清泉坝区供水由顺庆二水厂提供，该区给水管网长度总长度为18.5公里，管径为DN400DN600。1.3管材的选择1.3.1 管材选择原则 管材性能可靠，能承受要求的压和外荷载。 管材来源有保证，管件配套方便，运输费用低。 施工机具及安装方便。 使用年限长，维修工作量少。 输水能力能长期保持相同条件下，工程造价低。1.3.2管材选择 目
2、前，可用于供水行业的管材品种较多，输配水工程中常用的管材有：球墨铸铁管、预应力钢筋砼管、预应力钢筒砼管、钢管和PE管等，对于本次道路配套给水管网，管道口径均在400mm以下，故对小口径常用的几种管材进行综合论述。（1）球墨铸铁管：目前，各种管径的球墨铸铁管已广为自来水公司所采用。球墨铸铁管衬了水泥砂浆，管输水符合卫生要求；若输送水的水质不稳定，则砂浆表面应刷涂卫生级树脂保护，从而并不比非金属管材差.球墨铸铁管可承受水压力超过2.0Mpa以上，它比非金属管材强.球墨铸铁管系延伸率、刚度、抗拉强度均较大的金属管道，承受土壤静荷载及地面动荷载的能力通常比其它管材强。球墨铸铁管的管件规格齐全，能适应新
3、安装需要，也能适应运行管道上不停水引接分支的需要，它比非金属管材解决起来方便。 球墨铸铁管系柔性接口，折装方便、承受局部沉陷的能力好，特别在有地下水或管有少量余水的状况下维修容易，它比非金属管材维修难度小。球墨铸铁管通常外表面首先喷涂锌层，再喷涂沥青保护，这方面比非金属管材弱，但比钢管强。（2）预应力钢筋砼管：此种管材造价低，抗震性能及水力条件好，一般不需作防腐处理。预应力钢筋砼管较适合我国的经济状况而应用普遍，是输水工程的主选管材之一。其缺点是管材制作过程中存在弊病，如三阶段管喷浆质量不稳定，易脱落和起鼓；笨重、运输及安装极为不便，且长距离运输，其损耗较大，唯抗渗性能差，修补率高。预应力混凝
4、土管口径一般工压在0.40.8 MPa。（3）钢管：应用最为广泛的管材之一，适应性广，加工使用灵活、方便，可承受较高的压。一般选用螺旋焊缝与直缝焊接钢管。小口径管道多采用直缝焊接钢管。但其造价较高，防腐处理要求严格，焊缝多，对焊接的质量要求高。（4）PE管：在我国属新兴管材品种，九十年代，国有近十家企业从国外引进了设备和技术，现已形成了相当大的生产规模。其主要特点是：重量轻、柔韧性好抗老化、好迁移、防腐性能好、壁光滑、阻力小；但价格较高，此种管材的管道基础设置多且要求高，目前在各类水司的小口径管道应用比较广泛，其供水的安全可靠性较高。新修订的给水用PE管产品国标中，采用高密度聚乙烯管，管材分P
5、E63、PE80、PE100三个级别，它们在20下，在50年后还能保持最小强度达6.3MPa、8.0MPa、10.0Mpa，对于允许最大设计应力分别为5MPa、6.3MPa、8MPa。（5）玻璃钢管这种管材有两类制造工艺：离心浇注成型法、纤维缠绕法，为了提高管材的刚度，以上三类制管工艺均可在制管过程中加砂。玻璃钢管刚度小，管道基础要求较严，必要时需作砂垫层，但它重量轻，抗腐蚀，安装容易，是它的优点。玻璃钢管破裂维修，通常采用玻璃钢粘补，它必须在干燥的环境下作业，这正是供水管道难以具备的条件。输水用的玻璃钢管，它的衬层应耐磨、有韧性、表面光洁、厚度适当、树脂固化效果好，不允许存在裂纹。否则影响其
6、抗渗性，结构层的纤维有可能游离至水中，影响输水的卫生条件。一般而言，大口径玻璃钢管在源水引用管道上，国外使用较多。而在供水管网中使用较少。 管材的比较（1）供水的安全可靠性管材质量是保证安全供水的重要因素，现分述如下：钢管：根据实践经验，钢管的安全性能（抗震、承受外压）最好，但外防腐质量影响其使用寿命，故在施工时对防腐质量要求十分严格。球墨铸铁管：球墨铸铁管安全性能较好，能承受较大负荷，不需作防腐蚀处理，其接口为柔性接口，具有伸缩性和曲折性，适应基础不均匀沉陷，是比较理想的管材。PE管：PE管柔韧性好抗老化，耐腐蚀性能较好，无需防腐处理，但管道基础设置要求高，供水安全性较好。国目前已逐步推广使
7、用。预应力钢筋砼管：管材基本上不需要防腐。但在施工时需保证接口质量。安全可靠性取决于管材的质量和施工质量，供水安全性差。玻璃钢管：重量轻，抗腐蚀，安装容易，供水安全性较好。(2) 市场供应情况钢管可采购钢板就地加工制作，无需从外地购置和长距离运输；球墨铸铁管国生产厂家较多，在有国较先进的生产厂家；PE管在附近无生产厂家，外地采购运输距离也较远；砼管可在附近地区采购；玻璃钢管 。(4) 施工条件各种管材的土石方工程量相差不多；现场运输、吊装的费用，砼管最大，钢管、球墨铸铁管次之，PE管最低；现场的外壁防腐工作量，钢管较大，其他管材防腐工作量较少；PE管对埋设要求较高。(4) 管道运行、维护费用由
8、于PE河和玻璃钢管管壁光滑，粗糙系数较其他管材低40%，同管径下比较单位长度动力消耗少。因此这两种管的运行费用最低；钢管的日常维护费较高，包括防腐层的定期修补、加强等费用，其他管材的维护费则较少。主要给水管材性能比较一览表 表5-1 管材项目钢 管球墨铸铁管PE管预应力钢筋砼 管玻璃钢管安全可靠性最好较好较好较差较好日常维护及接管方式配件可灵活制作，接管容易有标准配件，接管容易无标准配件，接管不容易有标准配件，接管容易需在干燥下接管，不容易接口形式焊接（刚性）柔性热熔粘接柔性柔性运行状况不漏水 不爆管不易漏水不易爆管不易漏水不易爆管易漏水易爆管不漏水不爆管埋深及承压能力可深埋承压能力高可深埋承
9、压能力高不可深埋承压能力差可深埋承压能力高不可深埋承压能力低抗震性一般较好较好差好对水质影响易结垢，需作衬易结垢，需作衬无影响无影响无影响重量较轻较重轻重轻市场供应本地可生产采购外地采购附近可生产外地采购防腐外壁均需防腐特殊地段需考虑外防腐成品不需防腐成品不需防腐成品不需防腐施工条件安装、起吊、运输较方便安装、起吊、运输较方便安装、起吊、运输方便安装、起吊、运输麻烦安装、起吊、运输方便管壁粗糙系数0.0130.0130.00840.0130.0084使用经验丰富丰富较丰富丰富较丰富发展趋势不宜推广使用有发展前途，用于输配水有发展前途，用于输配水不推广使用有发展前途，用于原水输水 管材工程综合造
10、价比较 表5-2（万元/Km）常用管材DN150DN200DN300DN400DN600预应力钢筋砼管23.2031.9042.3065.75钢管59.2271.7096.30220.4球墨铸铁管33.3446.4863.9284.46140.73玻璃钢管45.3759.5380.54101.55高密度聚乙烯管（PE管）31.8643.3958.21102.98246.33注：按地区价格。从上述比较中可以看出：对于DN150-DN600给水管道，在以上5种管材中，从其使用寿命、抗老化性能、强度、抗冲击性能力、管道重量等技术性能角度来看，球墨铸铁管、钢管、PE管均满足本次设计的要求；但综合来源可
11、靠、维护维修简单、施工方便、工程综合造价低等因素，在DN300口径的管道，PE管价格与球墨铸铁管相当，而在DN300口径的管道，PE管价格要比球墨铸铁管贵，且目前PE管质量参差不齐，质量上难有保证，而球墨铸铁管质量可靠，安装方便，目前地区配水管网基本均采用球墨铸铁管，故本次设计选择球墨铸铁管。1.4 附属设施1.4.1控制阀门（1）功能：在输配水管道上设立阀门的目的,是为了控制水的流向，调节水的流量，在管道上出现故障时，立即关闭有关阀门，使出现故障的管段断流以便进行检修。（2）布置原则:在输水干管和配水主管上设置控制阀门。（3）阀门型号:DN600选用手动蝶阀，充分运用蝶阀体积小、重量轻、启闭
12、快、设置深度较浅的特点，DN200-DN500管径选用软密封闸阀。DN600 SD341X-10 卧式安装DN300 SZ45X-10 立式安装（4）阀门的主要要求 所有阀门均带有伸缩节并配有尺寸标准的榫头供地面操作； 要求阀门启闭灵活、启闭方向统一（顺时针转动为阀门关闭，逆时针转动为阀门开启）、关闭严密； 阀门不用明杆阀门，阀门应设立启闭指示器，启闭指示器所指示的位置应与阀门的启闭程度一致，当操作者面向启闭件时，应能清晰地观察到阀门的启闭程度，启闭指示件安装牢固、调整正确、指示清晰、经久耐用； 蝶阀应有启闭限位装置，限位装置应能承受二倍最大操作转矩的撞击； 阀杆应用含铬量不低于11.5%的不
13、锈钢制造； 阀杆填料结构设计应考虑耐久性，考虑不停水更换、维护及保养。1.4.3空气阀（1）功能 冲水期间排出空气，防止通水不畅或空气受压，引起水锤； 正常运行时排出空气，避免形成气团妨碍通水； 管道排放期间进气（正常排放或维护排放）防止管道出现负压。（2）布设原则：本设计在的输配水管线的最高点设有复合式排气阀与控制蝶阀。（3）规格与型号复合式排气阀 型号CARX控制转向蝶阀 型号FBCX（4）排气阀设置排气阀均采用在主管道上直背，单独设置排气井方式。1.4.4泄水阀（1）功能：在管道上设立泄水的目的：一方面在冲洗管道时，能把管沉淀杂物、泥砂冲刷排净；另一方面在管道检修时，能把管存水放空。（2
14、）布置原则：泄水阀设置在每个检修管段的最低点，及倒虹吸管的最低处。本设计仅考虑输水管放空的排水阀门，它的口径和数量应确保该管段的水能在1-3h放空。本设计在两个主阀之间的管段最低点设有放空排水阀门，采用直接放空排水。对于放空排水阀的口径，当阀门全开时可按下式计算： Q=10000TD2 式中:Q-排水阀排出的总水量（m3） T-排水时间（h） D-排水阀口径（m） H-排水阀前管道的水头值（m）本设计在DN300DN400输配水管线设置泄水阀，口径为D100DNN150。（3）规格与型号泄水阀采用软密封闸阀，型号为SZ45X-10。 （4）排水方式排水井尽量在雨水篦子附近设置，直接排入附近的雨
15、水管道。1.5 室外消火栓按照国家相关规的规定，结合沿途生活、生产及消防用水实际，在配水管道上设置室外消火栓。室外消火栓间距120m；各主要交叉路口优先设置；同时根据市政工程特点，每120m左右将用户预留支管与消火栓合并设置，过街用户预留支管口径为DN100。1.6管道埋深一般情况下，根据管径及在道路上所处位置的不同，各种管径管顶覆土深度为车道下管顶覆土考虑为1.5m，人行道下管顶覆土考虑为1.0-1.2m。局部超深地段可采用增加钢管壁厚或外包混凝土处理，超浅地段外包混凝土或砌筑管廊。1.7管道基础管道基础应置于坚实的原状土层上，地基承载力R100Kpa，沟槽回填土土质及密实度必须符合设计要求
16、，以达到设计土壤变形模量要求。各种管材基础要求如下：（1）钢管:钢管主要用于穿河，因此采用混凝土包封。（2）球墨铸铁管:要求在无尖锐土石和无盐类的原土层上敷设（要求沟底平坦、密实、无坚硬块状物体），当原土层有尖锐土石和盐类时,应敷设10cm砂垫层或细土垫层。1.8管道支墩所有支墩按照柔性支墩考虑，管道最大设计水压力为1.5倍工作压力或管道静压的大值，抗力安全系数1.5。支墩采用C15素砼。1.9管材的防腐（1）钢质管道防腐 本工程防腐采用水泥砂浆衬，具体技术要求详见：给水排水管道工程施工及验收规（GB50268-2008）和埋地给水钢管道水泥砂浆衬里技术标准（CECS 10：89）。（2）钢质
17、管道外防腐本工程埋地钢制管道外防腐采用加特强级环氧煤沥青防腐层，其结构为：六油二布，干膜厚度0.6mm。环氧煤沥青涂料外防腐层结构：底漆面漆面漆玻璃布面漆面漆-玻璃布面漆面漆。（3）钢质管道阴极保护本设计钢制管道采用镁阳极做为牺牲阳极法的阴极保护，设计年限按20年计算。可采用8Kg镁阳极，具体支数由计算确定。镁阳极埋设深度不应小于1.5米，埋设间距2.0米。2 排水工程 2.1设计依据及技术规（1）市政公用工程设计文件编制深度规定建设部（2）室外排水设计规（GB50014-2006）（3）城市工程管线综合规划规（GB50298-98）；（4）给水排水管道工程施工及验收规 GB502682008
18、；(5)泵站设计规（GB50265-2010）（6）其他国家现行的有关规、标准及规定。2.2设计原则1）污水管道按近期规划服务面积布置，水量规模按远期规模设计，并充分考虑实际污水量的增长情况。2）污水量按其服务面积及比流量确定，污水变化系数根据该管道的平均流量按规选取。3）雨水管道顺应地势尽量采用就近排入水体，以缩短管线距离和减少管线埋深。4）尽量利用现有地形条件铺设管道，以减少埋深及泵的提升，并量避免穿越障碍物，尽量采用自流形式。5）雨、污水管一般沿城市现有道路和规划道路敷设。6）按地势划分区域，并与规划协调衔接。7）结合现状实际情况进行设计。2.3 排水体制根据规划，该片区采用雨污分流制。
19、2.4 排水管线设计特点（1） 充分利用已建排水主管高程，尽量不采用跌水方式接入，保证道路下排水管道的设计埋深，便于今后用户接管。（2）在局部地势较陡的地方，充分利用路面坡度，通过加大管道坡度，降低管径，节约工程造价。2.5 排水管道平面布置清泉坝区外侧是嘉陵江，因此雨水采取就近排放的原则，从而减小管径，降低造价。根据室外排水设计规（GB50014-2006）要求，道路宽度小于50米，管线可采用单侧布置，清泉坝区所有道路均小于50米，雨污均采用单侧布置，雨水就近排入嘉陵江，污水通过提升泵站排入滨江路污水管道，最终排入污水厂进行处理，达标排放，具体管位详见管位标准横断面图。2.6 雨污水管道计算
20、2.6.1雨水管道计算（1）雨水量计算公式市没有单独的暴雨强度公式，因此本次设计参照市暴雨强度公式。根据各计算管段汇水面积和市暴雨强度公式计算设计流量。暴雨强度公式：式中：q降雨强度 L/sha； P降雨重现期，并应与道路协调。特别重要地区和次要地区可酌情增减。t过流时间min， t= t1+m t2，t110（min）,m：暗管m=2,明渠m=1.2；（2）雨水量计算Q=qF （ L/s）式中：综合径流系数：=0.650.7（居住、商务），=0.35（绿地、公园）；q降雨强度 L/shaF 汇水面积（ha）（4）基本参数取值 重现期：P=2.0年； 径流系数：居住、商务：=0.650.7；
21、绿地、公园：=0.35； 地面集水时间：t=t1+mt2，t1=10分钟； 管道延缓系数：m=2.0；2.6.2污水管道设计（1）比流量根据规划，清泉坝区面积211.73公顷，污水最大日流量为2.55万吨/天，因此比流量为0.25l/ha.s。本次设计拟采用污水面积比流量进行设计计算。污水平均日面积比流量取值：0.25l/ha.s。（2）流量计算管段平均流量计算公式：Q平均=E F / 86.4（L/s）公式中：Q平均管段平均污水流量（L/s）E 面积比流量（m3/dha）F 管段所承担收集污水的面积（ ha）管段最大流量计算公式：Qmax=Q平均 Kz （L/s）公式中：Qmax管段最大设计
22、污水秒流量（L/s） Q平均管段平均污水流量（L/s）Kz 总变化系数管线流量计算中总变化系数按下列公式确定：Kz=2.7/Q0.11式中：Q为管线平均日过流量(L/s)依据上述公式计算的管段最大设计污水秒流量和选用的管道坡度和充满度确定管道直径和流速。2.7.排水管道水力计算（1）管线水力计算公式及设计参数流量公式Q=Av（m3/s）式中： A水流过水断面面积（m2）V流速（m/s）流速公式：式中：i水力坡降R水力半径（m）；R=A/PP湿周（m）式中n(管道粗糙系数)取值为：钢筋混凝土管：n=0.013玻璃钢夹砂管和聚乙烯缠绕管：n=0.009。其中，雨水管道按满流设计，污水管道按非满流设
23、计。流速V：为了保证管道不淤，污水管道流速不小于0.60m/s，雨水管道在满流时不小于0.75m/s。管道设计充满度、最小坡度按室外排水工程规确定。（2）最大设计充满度污水管道按不满流设计最大设计充满度，见表5.4-6。最大设计充满度表 表5.4-6管径或渠道(mm)最大设计充满度200-3000.55350-4500.65500-9000.7010000.752.8.管道埋深、纵坡及标高控制雨、污水系统的埋设高程决定了排水工程的土石方工程量，直接影响工程造价。决定雨、污水系统埋设高程的因素主要有：（1）施工及通车后的荷载，须保证管道不被压坏，车行道下管顶覆土至少要求0.7m。（2） 沿线两侧
24、地块排水支管接入的要求。（3）其他专业管线过街管从雨污水管顶跨越的高程要求。综合以上因素，本工程道路起点雨水管管顶覆土原则上按照1.6m控制。为减小开挖工程量，同时为不影响雨水系统两侧接管,污水系统高程按低于雨水系统高程控制。雨污水主管道全线利用地势高差采用重力流，管道纵坡尽量利用地势道路坡度，对于非金属管道，污水管道在设计充满度下流速为0.60m/sV5.0m/s，雨水管道按满流设计，设计流速：0.75m/sV5.0m/s。2.9管材、接口及基础（1）管材选用要求排水管道必须具有足够的强度，以承受外部的荷载和部的水压、外部荷载包括土壤的重量（静荷载）、以及车辆行驶所造成的荷载（动荷载）。当自
25、流管道发生淤塞或雨水管渠系统的检查井充水时，也可能引起部水压，因此自流排水管道也要适当考虑压力。此外，为了保证排水管道在运输和施工中不致破裂，也必须使管道具有足够的强度。除此之外，排水管道还应具有耐冲刷、耐磨损和抗腐蚀的性能，以免在污水或地下水的侵蚀作用（酸、碱或其它）下遭到损坏。排水管不允许渗漏，以防止污水渗出或地下水渗入；污水从管渠渗出，将污染地下水或邻近水体，或者影响附近房屋基础安全；而地下水渗入管渠，不但降低管道的排水能力，而且将增大污水泵站及处理厂构筑物的水力负荷。排水管道的壁应整齐光滑，使水流阻力尽量减小。排水管道宜就地取材，并考虑到预制管件及快速施工的可能，以尽量降低管道的造价及
26、运输费用。在本次工程设计中，管材的选择应从工程的规模、重要性、对管道直径及压力的要求、工程地质、外荷载状况、工程的后期要求、资金控制等方面进行综合分析比较后确定。由于管道建设所占投资的比重较大，且因管材选用不当造成事故或增加不必要资金的实例比较多，因此合理经济确定管材的选用对节省投资、方便施工、安全运行意义很大。（2）常用排水管材1）混凝土管和钢筋混凝土管混凝土管和钢筋混凝土管适用于排除雨水、污水，可在专门的工厂预制，也可在现场浇制。分混凝土管、轻型钢筋混凝土管、重型钢筋混凝土管3种。管道接口通常有承插式、企口式、平口式。混凝土管的管径一般小于450mm，长度多为1m，适用于管径较小的无压管；
27、当管道埋深较大或敷设在土质条件不良地段，为抵抗外压，对管径大于400mm的排水管，通常采用钢筋混凝土管。混凝土管和钢筋混凝土管便于就地取材，制造方便，而且可根据抗压的不同要求，制成无压管、低压管、预应力管等，在排水管道系统中得到普遍应用；混凝土管和钢筋混凝土管除用作一般自流排水管道外，钢筋混凝土管及预应力钢筋混凝土管亦可用作泵站的压力输水管和倒虹管。混凝土管和钢筋混凝土管的主要缺点是耐酸、碱腐蚀及抗渗较差，管节短、接头多、施工复杂；在地震强度大于8度的地区以及饱和松砂、淤泥和淤泥土质、冲填土、杂填土等地区不宜采用；此外，大口经管道的自重较大，运输、转搬都不便。2）土管土管由塑性粘土制成。为了防
28、止在焙烧过程中产生裂缝，通常（按一定比例）加入耐火粘土及石英砂，经研细、调和、制坏、烘干、焙烧等过程制成。土管可根据需要，制成无釉、单面釉、双面釉土管。若采用耐酸粘土和耐酸填充物，还可以制成特种耐酸土管。土管一般制成圆形断面，有承插式和平口式两种形式。普通土排水管（缸瓦管）最大公称直径可到300mm，有效长度800mm，适用于居民小区的室外排水管。耐酸土管最大公称直径国可做到800mm，一般在400mm以，管节长度有300、500、700、1000mm几种，适用于排除酸性废水。带釉的土管外壁光滑，水流阻力小，不透水性好，耐磨损，抗腐蚀。但土管质脆易碎，不宜远距离运输，不能承受压，抗弯、抗拉强度
29、低，不宜敷设在松土或埋深较大的地区。此外，由于管节短，产生较多的接口，增加施工难度和费用。由于土管耐酸抗腐蚀性好，适用于排除酸性废水、或管外有侵蚀性地下水的污水管道。3）金属管常用的金属管有铸铁管及焊接钢管。室外重力流排水管道一般很少采用金属管，只有当排水管道需承受高压、高外压或对渗漏有特殊要求的地方，如排水泵站的进出口管、穿越铁路、河道的倒虹管或靠近给水管道和房屋基础时，才采用金属排水管；在地震烈度大于8度或地下水位高，流砂严重的地区也采用金属管。金属管质地坚固，抗压、抗震、抗渗性能都好；壁光滑，水流阻力小；管子每节长度大，接头少；但价格昂贵，抗酸碱腐蚀及地下水浸蚀的能力差，因此，在采用钢管
30、时必须涂刷耐腐蚀的涂料并注意绝缘。4）塑料管随着新型建筑材料的不断发展，用于制作排水管道的材料也日益增多，特别是近年来高密度聚乙烯缠绕管（HDPE）、PVU-U双壁波纹管、钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管和夹砂玻璃钢等非金属管道开始大量应用于城市排水管网。塑料管道壁光滑，水流阻力小，具有良好的水力条件。另外塑料管还具有不透水性好，耐磨损，抗腐蚀和安装方便等优点。现将几种排水管材的优缺点比较列于表5.4-8。几种排水管材的优缺点比较 表5.4-8管材种类优 点缺 点适 用 条 件焊接钢管及铸铁管质地坚固、抗压、抗震性强，每节管子较长、接头少，1 价格高2 钢管对酸碱的防腐蚀性能较差，适用于受高压、高外压或对抗渗漏要求特别高的场合，如过河、过沟等，混凝土管及钢筋混凝土管1 造价较低，耗费钢材少；2 大多数是在工厂预制，也可现场浇制；3 可根据不同的压
