给水管管材、管网附件和附属构筑物的选择技巧

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：铸铁管铸铁管按材质可分为灰铸铁管和球墨铸铁管。球墨铸铁管质量较轻，很少发生爆管、渗水和漏水现象。此外，输水管道尚应按事故检修的需要设置阀门。在输水管道和给水管网中主要使用的阀门形式有两种：闸阀和蝶阀。为了降低造价，配件和附件应布置紧凑。阀门井的平面尺寸取决于水管直径以及附件的种类和数量，但应满足阀门操作和安装拆卸各种附件所需的最小尺寸。

1.给水管管材

输配水管道材质的选择，应根据管径、内压、外部荷载和管道敷设区的地形、地质、管材的供应，按照运行安全、耐久、减少漏损、施工和维护方便、经济合理以及清水管道防止二次污染的原则，进行技术、经济、安全等综合分析确定。给水管道按材质不同可分为金属管（铸铁管和钢管）和非金属管（预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管、塑料管等）。金属管道应考虑防腐措施，金属管道内防腐宜采用水泥砂浆衬里，外防腐宜采用环氧煤沥青、胶粘带等。金属管道敷设在腐蚀性土中以及电气化铁路附近或其他有杂散电流存在的地区时，为防止发生电化学腐蚀，应采取阴极保护措施（外加电流阴极保护或牺牲阳极）。输配水管道的管材及金属管道内防腐材料和承插管接口处填充料应符合现行国家标准《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》（GB/T 17219—1998）的规定。

（1）铸铁管铸铁管按材质可分为灰铸铁管和球墨铸铁管。灰铸铁管有较强的耐腐蚀性，但质地较脆，抗冲击和抗振能力差，接口易漏水，易产生水管断裂和爆管事故，且质量较大。与灰铸铁管相比，球墨铸铁管力学性能有很大提高，其强度接近于钢管，抗腐蚀性能远高于钢管。球墨铸铁管质量较轻，很少发生爆管、渗水和漏水现象。球墨铸铁管采用推入式楔形胶圈柔性接口，也可用法兰接口，施工安装方便，接口的水密性好，有适应地基变形的能力，抗振效果也好，因此是一种理想的管材。

（2）钢管钢管的特点是能耐高压、耐振动、质量较轻、单节管段的长度大和接口方便，但承受外荷载的稳定性差，耐腐蚀性差，管壁内外都需要有防腐措施，造价较高。通常只在大管径和水压高处，以及受地质、地形条件限制或穿越铁路、河谷和地震区时使用。

（3）预应力和自应力钢筋混凝土管预应力钢筋混凝土管能够节省钢材和造价，管壁光滑不易结垢，但质量大，不便于运输和安装；预应力钢筒混凝土管是在预应力钢筋混凝土管内放入钢筒，其用钢材量比钢管省，价格比钢管便宜。其接口为承插式，承口环和插口环均用扁钢压制成形，与钢筒焊成一体，是一种比较理想的管材；自应力钢筋混凝土管会后期膨胀，可能使管材疏松，最大管径600mm，可用在郊区或农村等水压较低的次要管线上。

（4）玻璃钢管玻璃钢管是一种新型管材，具有耐腐蚀、水力性能好（粗糙系数小）、重量轻（钢材的1/4左右，预应力钢筋混凝土管的1/10～1/5）、双胶圈接口水密性能好、施工简便等优点。为了降低价格，提高管道的刚度，国内一些厂家生产夹砂玻璃钢管，在原水输送和城市给水管网中被应用。

（5）塑料管塑料管近年来发展很快，如UPVC、ABS、PE及PP管材等。塑料管具有内壁光滑不结垢，水头损失小，耐腐蚀，重量轻，加工和接口方便等特性。以UPVC为例，由于其管质轻，采用柔性接口易于施工，可减少开槽土方量，减轻劳动强度，节省工时和施工费用。与等径钢管、铸铁管及混凝土管相比，由于其水头损失小，输水能力增加。

2.管网附件

（1）阀门阀门在输水管道和给水管网中起分段和分区的隔离检修作用，并可用来调节管线中的流量或水压。在输水管（渠）道的始点、终点、分叉处以及穿越河道、铁路、公路段，应根据工程的具体情况和有关部门的规定设置阀门。此外，输水管道尚应按事故检修的需要设置阀门。

在输水管道和给水管网中主要使用的阀门形式有两种：闸阀和蝶阀。闸阀的闸板有楔式和平行式两种，根据阀门使用时阀杆是否上下移动，可分为明杆和暗杆，一般选用法兰连接方式。蝶阀的外形尺寸小于闸阀，结构简单，开启方便，其连接方式有对夹和法兰连接两种方式。密封有橡胶和金属等密封形式，且有中线、偏心等不同结构形式。闸阀和蝶阀均有手动和电动之分。

（2）止回阀止回阀是限制压力管道中的水流朝一个方向流动的阀门。止回阀一般安装在水压大于196kPa的水泵出水管上，防止因突然断电或其他事故时水倒流而损坏水泵设备。

止回阀有旋启式、微阻缓闭式和多功能水泵控制阀等形式，为减轻水锤对管道和设备的损害，应考虑选择具有防止水锤作用的止回阀。

（3）排气阀和泄水阀输水管（渠）道隆起点上应设排气设施，管线竖向布置平缓时，宜间隔1000m左右设一处通气设施。配水管道可根据工程需要设置排气阀。排气阀在管线投产时或检修后通水时排出管内空气，以免空气积聚在管中影响管线正常运行。排气阀还有在管路出现负压时向管中进气的功能，从而起到减轻水锤对管路的危害。

输水管（渠）道、配水管网低洼处及阀门间管段低处，可根据工程的需要设置泄、排水阀，用以排除管道中的沉淀物以及检修时放空管道内的存水。泄水阀的直径，可根据放空管道中积水所需要的时间计算确定。

（4）消火栓消火栓分地上式和地下式，根据当地气象条件选择。消火栓应根据有关防火规范要求设置，配水管网上两个阀门之间独立管段内消火栓的数量不宜超过5个。

3.附属构筑物

（1）阀门井管网中的附件一般安装在阀门井内。为了降低造价，配件和附件应布置紧凑。阀门井的平面尺寸取决于水管直径以及附件的种类和数量，但应满足阀门操作和安装拆卸各种附件所需的最小尺寸。井的深度由水管埋设深度确定。但是，井底到水管承口或法兰盘底的距离至少为0.1m，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0.3m以上，以便于接口施工。

阀门井一般用砖砌，也可用石砌或用钢筋混凝土建造。

阀门井的形式根据所安装的附件类型、大小和路面材料而定。例如直径较小、位于人行道上或者位于简易路面以下的阀门，可以采用阀门套筒；而在寒冷地区，因阀杆易被渗漏的水冻住而影响开启，一般不采用阀门套筒。安装在道路下的大阀门，可采用阀门井。位于地下水位较高处的阀门井，井底和井壁应不透水，在水管穿越井壁处应保持足够的水密性。阀门井应有抗浮的稳定性。

（2）支墩非整体连接管道在垂直和水平方向转弯处、分叉处、管道端部堵头处以及管径截面变化处都会产生拉力，接口可能因此松动脱节而使管线漏水，因此在这些部位需设置支墩以承受拉力和防止事故。支墩的设置应根据管径、转弯角度、管道设计内水压力和接口摩擦力，以及管道埋设处的地基和周围土质的物理力学指标等因素计算确定。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。

（3）管线穿越障碍物给水管线通过铁路、公路和河谷时，必须采取一定的措施。

管线穿越铁路时，其穿越地点、方式和施工方法，应按照有关铁道部门穿越铁路的技术规范，根据铁路的重要性，采取如下措施：穿越临时铁路或一般公路，或非主要路线且水管埋设较深时，可不设套管，但应尽量将铸铁管接口放在铁路两股道之间，并用青铅接口，钢管则应有防腐措施；穿越较重要的铁路或交通频繁的公路时，水管需放在钢筋混凝土套管内，套管直径根据施工方法而定，大开挖施工时应比给水管直径大300mm，顶管法施工时应比给水管的直径大600mm。穿越铁路或公路时，水管管顶应在铁路轨底或公路路面以下1.2m左右。管道穿越铁路时，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，应根据河道特性、通航状况、河岸地质地形条件、过河管材料和直径以及施工条件选用。

给水管架设在现有桥梁下穿越河流最为经济，施工和检修比较方便，通常水管架在桥梁的人行道下。

倒虹管从河底穿越，其优点是隐蔽，不影响航运，但施工和检修不便。倒虹管设置一条或两条，在两岸应设阀门井。阀门井顶部标高应保证遭遇洪水时不致淹没，井内有阀门和排水管等。倒虹管顶在河床下的深度，一般不小于0.5m，但在航道线范围内应不小于1m。倒虹管一般用钢管，并需加强防腐保护。当管径小、距离短时可用铸铁管，但应采用柔性接口。

大口径水管由于质量大，架设在桥下有困难时，或当地无现成桥梁可利用时，可建造水管桥，架空跨越河道。水管桥应有适当的高度以免影响航行。架空管一般用钢管或铸铁管，为便于检修可以用青铅接口，也可采用承插式预应力钢筋混凝土管。在过桥水管或水管桥的最高点，应安装排气阀，并且在管桥两端设置伸缩接头。在冰冻地区应采取适当的防冻措施。

钢管过河时，本身也可作为承重结构，称为拱管，施工简便，并可节省架设水管桥所需的支撑材料。一般拱管的矢高和跨度比为1/8～1/6，常用的是1/8。拱管一般由每节长度为1～1.5m的短管焊接而成，焊接的要求较高，以免吊装时拱管下垂或开裂。拱管在两岸有支座，以承受作用在拱管上的各种作用力。

给水管管材、管网附件和附属构筑物的选择技巧

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