给水排水管道系统-第11章--给水排水管道材料和附件.ppt

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第11章给水排水管道材料和附件1.1给水管道材料,管道材料应该符合以下要求：

密闭性能好减少水量漏失，降低产销差率，避免管网检修时外界污水渗入。

化学稳定性管道内壁具有耐腐蚀性，不会受到水中各种物质的侵蚀，同时也不会向水中析出有毒有害物质。

水力条件好内壁光滑、不易结垢、减少水头损失，降低常年供水电耗。

施工维修方便尽可能缩短维修所造成的停水时间。

建设投资省管网建设费用占总费用的50%-70%，管材的价格占管道综合工程50%以上。

使用寿命长管网扩建对城市交通、环境产生很大影响，一般按永久性工程设施进行设计。

金属管材,1）钢管（SteelpipeSP）直缝焊接钢管螺旋焊接钢无缝钢管不锈钢管镀锌钢管钢塑复合管,2）铸铁管（CastironpipeCIP）灰口铸铁管（GCIP）离心灰口铸铁管半连续灰口铸铁管稀土铸铁管延性铸铁管（球墨铸铁管DCIP）退火球墨铸铁管铸态球墨铸铁管3）有色金属管铜管铝管,非金属管材,1）水泥压力管（CP）石棉水泥管（ACP）自应力管（SSCP）预应力管（PCP）管芯缠丝预应力管（三阶段管）振动挤压预应力管（一阶段管）钢筒预应力管（PCCP）,2）塑料管硬聚氯乙烯管（UPVC）聚乙烯管（PE）高密度聚乙烯管（HDPE）中密度聚乙烯管（MDPE）低密度聚乙烯管（LDPE）聚乙烯夹铝复合管（HAH）交联聚乙烯管（PEX）聚丙烯管（PP）聚丁烯管（PB）工程塑料管（ABS）玻璃钢管（GRP）,大口径钢管通常选用A3镇静钢钢板焊制，管材及管件容易加工，强度高，韧性好，能承受高的内外压，对复杂地形适应性强。

钢管刚度小，易变形，衬里及外防腐成本高，必要时还需作阴极保护，施工过程中焊接工作量大，有缺陷的焊缝会出现应力集中，出现爆裂事故。

管节拼装时纵向焊缝要错开300mm以上。

出厂前应逐根作水压试验，试压值为管线试验压力的1.25倍。

镀锌钢管存在锈蚀问题，影响水质和使用年限，已经停止在饮用水方面的应用，主要用于消火栓和自动喷水灭火系统。

生活用水采用的镀锌钢管为内衬聚乙烯或聚丙烯的镀锌钢管。

镀锌钢管衬塑有两种方式，一种是内部衬涂聚乙烯，另一种是在薄镀锌钢管内部挤压聚乙烯管。

前一种方式涂衬层既不容易粘牢，也不容易衬匀；后一种方式效果较好，钢塑复合管的连接管件内部，也都衬有聚乙烯。

灰口铸铁管口径小、材质不稳定，发生爆管事故较多，在供水工程中基本不再采用。

球墨（延性）铸铁管用低硫、低磷的优质铸铁熔炼后，经球化处理，使其中的碳以球状游离石墨的形式存在，消除了片状石墨引起的金属晶体连续性被割断的缺陷，既保留了铸铁的铸造性、耐腐蚀性，又增加了抗拉性、延伸性、弯曲性和耐冲击性。

石棉水泥管六十年代在部分城市使用过，目前基本不再使用。

自应力管用425号或525号普通硅酸盐水泥、325号或425号矾土水泥和二水石膏，按适当比例加工制成，所用钢筋为低碳冷拨钢丝或钢丝网，规格一般在100600mm之间，强度较低，容易出现二次膨胀及横向断裂，工艺简单，制管成本较低，在小城镇及农村供水系统中使用较普遍。

预应力管包括一阶段管、三阶段管、钢筒预应力管三种，相对于金属管而言工艺简单、造价低，使用比较普遍；但管道重量大、运输安装不方便。

钢筒预应力管是钢筒与混凝土的复合管，管芯为混凝土，在管芯外壁或中部埋入厚1.5mm的钢筒，采用机械张拉在管芯上缠绕一层或两层施加环向预应力的高强度钢丝，然后在外部喷水泥砂浆保护层。

PCCP管与钢管比较壁厚远大于钢管，刚性强，能承受较大的外荷载，对基础及回填土要求不高；采用钢制承插口柔性连接，可边开挖、边安装、边试压、边覆土，施工快捷；有13的借转角，适应于软土地区由于基础处理不均匀而产生的不均匀沉降；内壁表面光滑，水头损失小；耐腐蚀性好，寿命一般可达60a以上；管线综合造价和维修费用低；可节约钢材40%70%。

PCCP管与普通预应力混凝土管相比PCCP管的抗渗性能由内置的焊接钢筒保证，普通预应力混凝土管的抗渗能力取决于混凝土的密实性；PCCP管采用钢制承插口，可以保证工作面间隙差1.6mm，而普通预应力混凝土管承插口工作面间隙差12mm，其水密性和耐久性都不如PCCP管；施工过程中可利用钢制承插口采用多种形式的限制性接头或现场焊接接头，减少因需平衡推力而设置止推挡墩的费用。

水泥管材的缺点：

1、水泥工业对环境造成的污染严重，生产加工能耗高，浪费资源。

2、重量大、不便于运输、施工复杂、工程周期长。

3、连接质量低、易泄漏（PCCP管除外）。

4、与塑料管道相比，水泥管道光滑度较差，可能在内壁滋生细菌，影响水质。

5、寿命短，水泥管抗腐蚀性差。

塑料给水管制造能耗低（以长度计，仅为金属管道的18.7）、内表面光滑、水力条件优越、不生锈、不结垢、水质卫生、没有管道二次污染、重量轻、加工和接口方便、安装劳动强度低、节约综合施工费用；但管材强度低、对基础及回填土要求较高、膨胀系数较大、需考虑温度补偿措施、抗紫外线能力较弱、存在应变腐蚀问题（以蠕变系数来表示）。

热固性塑料管（GRP）通常是指玻纤维增强树脂塑料管，又称玻璃钢管。

玻璃钢管的特点是强度较高，重量轻，耐腐蚀，不结垢，内壁光滑，阻力小，在相同管径、相同流量条件下，比金属管道和混凝土管道水头损失小，节省能耗。

但玻璃钢管生产工艺复杂，价格较高，相对而言管壁薄，属于柔性管道，对基础与回填要求较高，也存在应变腐蚀问题。

管道接口,钢管：

焊接、法兰连接、承插连接；铸铁管：

法兰连接、承插连接；混凝土管：

一般采用承插连接；塑料管：

法兰连接、承插连接、溶剂粘结、热熔或电熔连接。

管材、管件的接口原则上不推荐刚性接口，在爆管抢修中，也尽量安装柔性快速抢修接头。

11.2给水管网附件,闸阀具有流体阻力小、开闭所需外力较小、介质的流向不受限制等优点；但外形尺寸和开启高度都较大、安装所需空间较大、水中有杂质落入阀座后阀不能关闭严密、关闭过程中密封面间的相对摩擦容易引起擦伤现象。

闸阀：

是指关闭件（闸板）由阀杆带动，沿阀座密封面作升降运动的阀门。

蝶阀：

是指启闭件（蝶板）绕固定轴旋转的阀门。

蝶阀具有操作力矩小、开闭时间短、安装空间小、重量轻等优点；蝶阀的主要缺点是蝶板占据一定的过水断面，增大水头损失，且易挂积杂物和纤维。

止回阀：

是指启闭件（阀瓣或阀芯）借介质作用力，自动阻止介质逆流的阀门。

根据启闭件动作方式不同，可进一步分为旋启式止回阀、升降式止回阀、消声止回阀、缓闭止回阀等类型。

排气阀：

用来排除集积在管中的空气，以提高管线的使用效率。

在间歇性使用的给水管网末端和最高点、给水管网有明显起伏可能积聚空气的管段的峰点应设置自动排气阀。

消火栓：

是安装在给水管网上，向火场供水的带有阀门的标准接口，是市政和建筑物内消防供水的主要水源之一。

室外消火栓有双出口和三出口两种形式，出水口直径有65mm、80mm、100mm和150mm四种规格。

至少一个出水口直径不小于100mm。

安装间距不超过120米。

与市政供水管网的连接形式：

.位于主水管旁，引水平专用分支管并设控制阀门连接消火栓。

.消火栓设立在非专用于消火栓的分支管道上，与主控阀安装在一个井室内。

.直接在输配水管道上加三通，消火栓直立于管道上。

地上消火栓部分露出地面，目标明显、易于寻找、出水操作方便，适应于气温较高地区，但容易冻结、易损坏，有些场合妨碍交通，容易被车辆意外撞坏，影响市容。

地上消火栓有两种型号，一种是SS100，另一种是SS150。

SS100消火栓的公称通径为100mm，一个100mm的出水口，两个65mm的出水口；SS150消火栓的公称通径为150mm，一个150mm的出水口，两个65mm或80mm的出水口。

地下式消火栓隐蔽性强，不影响城市美观，受破坏情况少，寒冷地带可防冻，适用于较寒冷地区。

但目标不明显，寻找、操作和维修都不方便，容易被建筑和停放的车辆等埋、占、压，要求在地下消火栓旁设置明显标志。

地下式消火栓一般需要与消火栓连接器配套使用。

消火栓连接器主要由本体、闸体、快速接头等零部件组成，其材质为铸造铝合金。

地下消火栓有两种型号，SX65和SX100。

阀门井：

用于安装管网中的阀门及管道附件。

阀门井的平面尺寸，应满足阀门操作和安装拆卸各种附件所需的最小尺寸。

井深由水管埋设深度确定。

但井底到水管承口或法兰盘底的距离至少为0.10m，法兰盘和井壁的距离宜大于0.15m，从承口外缘到井壁的距离应在0.30m以上，以便于接口施工。

阀门井有圆形与方形两种，一般采用砖砌，也可用石砌或钢筋混凝土建造。

11.3给水管网附属构筑物,支墩：

承插式接口的管线，在弯管处、三通处、水管尽端的盖板上以及缩管处，都会产生拉力，接口可能因此松动脱节而使管线漏水因此在这些部位须设置支墩以承受拉力和防止事故。

但当管径小于300mm或转弯角度小于10且水压力不超过980kPa时，因接口本身足以承受拉力，可不设支墩。

管道穿越障碍物措施：

穿越临时铁路或一般公路，可不设套管，但应将接口放在两股道之间；穿越较重要的铁路或交通频繁的公路，须放在套管内，大开挖施工套管直径大300mm；顶管施工大600mm。

穿越铁路或公路时，管顶应在铁轨底或公路路面以下1.2m左右，两端应设检查井，井内设阀门或排水管等。

管线穿越河川山谷时，可利用现有桥梁架设水管，或敷设倒虹管，或建造水管桥，钢管过河时，也可设为拱管。

节点详图：

水塔：

水塔一般采用钢筋混凝土或砖石等建造，主要由水柜、塔架、管道和基础组成。

进、出水管可以合用，也可分别设置。

为防止水柜溢水和将柜内存水放空，须设置溢水管和排水管，管径可和进、出水管相同。

溢水管上不设阀门。

排水管从水柜底接出，管上设阀门，并接到溢水管上。

水池：

给水工程中，常用钢筋混凝土水池、预应力钢筋混凝土水池和砖石水池，一般做成圆形或矩形。

水池应有单独的进水管和出水管，安装位置应保证池内水流的循环。

此外应有溢水管，管径和进水管相同，管端有喇叭口、管上不设阀门。

水池的排水管接在集水坑内；管径一般按2h内将池水放空计算。

容积在1000m3以上的水池，至少应设两个检修孔。

11.4排水管渠及附属构筑物,排水管渠的断面形式要求,静力学上，具有一定的抗荷载能力，坚固稳定，抗压抗折，不破裂、不变形水力学上，尽可能大的排水能力，不淤积，不沉淀经济上，造价低管理维护上，便于疏通、清洗,排水管渠的断面形式,圆形,半椭圆形,马蹄形,水力特性好排水能力大抗压能力强便于预制节省材料,抗压能力强节省材料用于污水流量大且变化小管径大于2m,高度小于宽度可减小埋深造价低、易淤积适用大流量、变化小、出水位置受限制,排水管渠的断面形式,矩形,水力条件差可现场预制适用于排洪沟等明渠或路面狭窄地区,梯形,只适用于明渠,蛋形,下部窄流量小时流速也较大不淤积清通养护方便,排水管渠材料的要求,具有一定的强度，抗压抗折抗冲刷、耐磨损有抗腐蚀，浸蚀能力不透水内壁光滑、阻力小货源充足、价格便宜,常用的排水管渠,混凝土和钢筋混凝土管,陶土管,金属管,砖石浆砌或钢混大型管渠,石棉水泥管,其他管渠,包括木管,竹管,塑料管,玻璃钢管等,

（1）混凝土和钢筋混凝土管,优点：

制造方便，成本低，抗压能力强，适用于大管径缺点：

抗酸、碱和浸蚀能力低；抗渗透性能低；管节短，接头多，施工困难；重量大，搬运不便,承插式,企口式,平口式,

（2）陶土管,特点：

内外壁光滑；不透水性能好，耐磨损、抗腐蚀；强度低，抗压抗折能力差，管径较小，一般在300mm以下适用条件：

居民区室外排水管、工业废水中,（3）金属管（钢管和铸铁管）,特点：

成本高，较少采用；抗高压、抗渗透能力强；内壁光滑，阻力小；长度大，接头少；抗酸、碱腐蚀和抗地下水浸蚀能力低，需作防腐处理适用条件：

震区，对渗透要求高的地区,特点：

现场浇筑，抗压、抗震、抗腐蚀能力强，无法预制适用条件：

大管径，管径大于2.0m,（4）砖石浆砌或钢混大型管渠,（5）石棉水泥管,特点：

表面光滑、不透水；抗腐蚀性强；重量轻；质脆，易折断，不耐磨损,（6）其他管渠:

木,竹,塑料,玻璃钢等,管渠材料的选择,管渠材料应尽可能就地取材，便于供应和运输,考虑管材的造价,根据输送水质情况，进行比较选择,考虑管材的适用条件,排水管渠接口的要求,足够的强度不透水抗腐蚀、浸蚀具有一定的弹性,排水管渠接口的分类,柔性接口：

允许有3-5mm的纵向交错或较小的角度。

适用于地基软硬不一、受力不均匀，震区等地。

但施工复杂，造价高。

如沥青卷材、橡胶圈刚性接口：

不允许有相对的位移。

适用于地基条件好的地区，施工简单，应用广泛，如水泥砂浆接口半柔半刚性接口：

介于柔性和刚性之间，如石棉水泥接口,排水管渠基础的组成,管道,管座,基础,垫层,地基,排水管渠基础的种类,砂土基础适用于土壤条件非常好、无地下水的地区，管道直径小于600mm，管顶覆土厚度在0.7-2.0m之间的管道，不在车行道下的次要管道及临时性管道。

混凝土枕基建在管道接口处。

适用于土壤条件较好、无地下水的地区，是一局部基础。

混凝土带形基础沿管道全长敷设。

适用土壤条件差、震区、重要管道处。

按管座的形式，分为90度、135度、180度三种管座基础,排水管渠附属构筑物-雨水口,雨水口的作用:

收集雨水的构筑物,雨水口的组成,进水箅:

通常为铸铁制，也有混凝土制。

一般一个平箅雨水口可排泄1520L/s的地面径流量。

进水箅设在道路交叉口、低洼地、路侧边沟等处，间距2550m,井筒:

通常采用砖砌结构，或钢筋混凝土浇制，深度小于1.0m。

其形式有带沉泥井的和不带沉泥井的两种,连接管:

连接管的管径大于200mm，坡度大于0.01，长度小于25m。

在同一连接管上雨水口的个数不多于3个,排水管渠附属构筑物-检查井,为了便于对管道进行检查和清通，必须设置检查井。

检查井一般设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离的直线管渠上,检查井的组成,井底:

基础为卵石、碎石或混凝土浇筑，井底为半圆形或弧形，水力条件好，减小阻力,井身:

砖砌结构，水泥砂浆抹面。

通常为圆形，在大管径交汇处，可用矩形、扇形,井盖:

为铸铁或混凝土制。

为防止雨水流入，通常高于地面,排水管渠附属构筑物-倒虹管,穿越河流、洼地、铁路、地下构筑物时，需按下凹的折线方式敷设管道，称为倒虹管。

倒虹管由进水井、下行管、平行管、上行管和出水井组成,倒虹管设计时注意事项,进水井应设事故排出口，堵塞时污水有出路倒虹管与河流等障碍物尽量垂直布置，减小距离倒虹管布置时，一般并列设置两条倒虹管与河床底的垂直距离不小于0.5m,防止倒虹管淤积措施,设计流速规定为1.21.5m/s，最小不能小于0.9m/s在进水井设置冲洗措施，冲洗流速大于1.2m/s进入进水井前，应设置沉积槽上行与下行管与水平夹角不应大于30度最小管径为200mm在进水井中设置闸门，以调节流量在虹吸管内设置防沉装置,