给水排水管网设计第11章

第11章给水排水管道材料和附件给水管道材料•给水管道可分金属管(铸铁管、钢管等)和非金属管(预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管、塑料管等)。•在管网中的专用设备包括；阀门、消火栓，通气阀、放空阀、冲洗排水阀、减压阀、调流阀、水锤消除器、检修人孔、伸缩器、检测设备等。•(1)铸铁管•分为灰铸铁管和球墨铸铁管•连接方式主要有两种形式：承插式和法兰式，11.1给水排水管道材料•1）灰铸铁管•连续铸铁管或称灰铸铁管，有较强的耐腐蚀性，可用在直径较小的管道上，同时采用柔性接口。•2）球墨铸铁管•球墨铸铁管采用推入式楔形腔圈柔性接口，也可用法兰接口，目前球墨铸铁管产品规格DN200～DN400。11.1给水排水管道材料•承插式接口适用于埋地管线，接口材料，一般可用橡胶圈、膨胀性水泥或石棉水泥，特殊情况下也可用青铅接口。•法兰接口的优点是接头严密，检修方便，常用以连接泵站内或水塔的进、出水管为便接口不漏水，在两法兰盘之间嵌以3～5mm厚的橡胶垫片。•在管线转弯、分支、直径变化以及连接其他附属设备处，须采用各种标准铸铁水管配件。11.1给水排水管道材料•（2）钢管•有无缝钢管和焊接钢管两种。管壁内外都需有防腐措施，并且造价较高。•在给水管网中，通常只在管径大和水压高处以及因地质、地形条件限制或穿越铁路、河谷和地震地区时使用。•钢管用焊接或法兰接口。所用配件如三通、四通、弯管和渐缩管等，由钢板卷焊而成，也可直接用标准铸铁配件连接。11.1给水排水管道材料•（3）预应力和自应力钢筋混凝土管•预应力钢筋混凝土管分普通和加钢套筒两种，在设置阀门、弯管、排气、放水等装置处，须采用钢管配件。•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，其用钢量比钢管省，价格比钢管便宜。接口为承插式，承口环和插口环均用扁钢压制成型，与钢筒焊成一体。11.1给水排水管道材料•铜板套筒加强混凝土管（称为PCCP管），目前制造的最大管径达DN2600，单根管材长度为6m，工作压力0.2～2.5MPa•国内生产的自应力管规格在100～600mm之间，目前主要用于小城镇及农村供水系统中•（4）玻璃钢管•新型的非金属材料。•在此基础上发展起来了玻璃纤维增强塑料夹砂管（简称玻璃钢夹砂管或RPM管），RPM管直管的公称直径DN600～2500mm；工作压力PN0.6～2.4MPa。11.1给水排水管道材料•（5）塑料管•塑料管有多种，如聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料管（ABS）、聚乙烯管（PE）和聚丙烯塑料管（PP），硬聚氯乙烯塑料管（UPVC）等。11.1给水排水管道材料•硬聚氯乙烯（UPVC）管是一种新型管材，其工作压力宜低于2.0MPa，用户进水管约常用管径为DN25和DN50，小区内为DN100～200，管径一般不大于DN400。管道接口在无水情况下可用胶合剂粘接，承插式管可用橡胶圈柔性接口，也可用法兰连接。11.1给水排水管道材料•聚乙烯（PE）管•PE是聚乙烯塑料，最基础的一种塑料，给水常用HDPE管，•优点：连接可靠；低温抗冲击性好；抗应力开裂性好；耐化学腐蚀性好；耐老化，使用寿命长；耐磨性好；可挠性好；水流阻力小；搬运方便；多种全新的施工方式11.1给水排水管道材料•PP（聚丙烯）管•ABS管等11.1给水排水管道材料PPR管•PP（聚丙烯）管，PPR管，ABS管等•一般情况下，铸铁管、钢管、承插式钢筋混凝土管可以不设基础。在岩石或半岩石地基处，管底应垫砂铺平夯实，砂垫层厚度，金属管和塑料管至少为100mm，非金属管道不小于150～200mm。•上述各种材料的给水管管顶以上的覆土深度，金属管道的管顶覆土深度通常不小于0.7m。非金属管的管顶覆土深度应大于1～1.2m，覆土必须夯实，以免受到动荷载的作用而影响水管强度。11.1给水排水管道材料11.1给水排水管道材料管材常用管径规格DN(mm)公称压力(Mpa)UPVC20、25、32、40、50、63、75、90、110、125、160、200、225、315、400、500、6300.4、0.6、0.8、1.0、1.25、1.6PE63、90、110、125、160、200、250、3000.4、0.6、0.8、1.0、1.25、1.6ABS15~3000.4、0.6、0.8、1.0PP-R、PP-C≤1001.25、2.5排水管道材料•一般采用预制的圆形管道铺成，口径一般小于2m。当管道设计断面较大时，采用沟渠。排水管道和沟渠统称为管渠。管渠必须不漏水，不能渗入，亦不能渗出。•（1）非金属管道•一般是预制的圆形断面管道，最常用的排水管道是混凝土管，钢筋混凝土管和陶土管。低压石棉水泥管也有使用，瓦管（不上釉的陶土管）和沥青混凝土管在某些地方已经采用。11.1给水排水管道材料•1）混凝土管•适用于排除雨水、污水。管口通常有承插式，企口式和平口式。混凝土管的管径一般小于450mm，长度一般为1m，用捣实法制造的管长仅0.6m。•缺点是抗蚀性较差，既不耐酸也不耐碱；抗渗性能也较差；管节短、接头多。11.1给水排水管道材料11.1给水排水管道材料图11.4混凝土和钢筋混凝土排水管道的管口形式(1)承插式；(2)企口式；(3)平口式•2）钢筋混凝土管•口径500mm以及更大的混凝土管通常都加钢筋，口径700mm以上的管子采用内外两层钢筋，钢筋的混凝土保护层为25mm。•钢筋混凝土管适用于排除雨水、污水等。•管径从500mm至1800mm，最大直径可达2400mm，长度在1～3m之间。•钢筋混凝土管的管口有三种做法：承插、企口和平口。采用顶管法施工时常用平口管，以便施工。11.1给水排水管道材料•3）陶土管•特别适用于排除酸性废水。不宜敷设在松土中。•管径一般不超过600mm，管长在0.8～1.0m之间。•4）塑料排水管•塑料排水管的制造材料亦主要是聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚乙烯（PE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、硬聚氯乙烯（UPVC）等，其中PE、HDPE和UPVC管的应用较广。管道内径从15mm到4000mm。11.1给水排水管道材料11.1给水排水管道材料铸铁管生产进口不锈钢管双壁大口径缠绕塑料排水管预应力混凝土排水管柔性接口机制排水管UPVC排水管（2）金属管•铸铁管和钢管，只有在外力荷载很大或对渗漏要求特别高的场合下才采用金属管。在压力管线（上和施工特别困难的场合，亦常采用金属管。•采用的金属管主要是铸铁管。采用钢管时必须衬涂刷防腐涂料，并注意绝缘。•（3）沟渠•通常在现场浇制或砌装。使用的材料可为混凝土、钢筋混凝土，砖、石、混凝士块，钢筋混凝土块等。11.1给水排水管道材料（1）圆形；（2）半圆形；（3）马蹄形；（4）拱顶矩形；（5）蛋形（6）矩形；（7）弧形流槽的矩形；（8）带低流槽的矩形；（9）梯形11.1给水排水管道材料•路面狭窄地区的排水沟槽以及排洪沟道常采用矩形断面形式。•凹底矩形断面的管渠，适用于合流制排水系，以保持一定的充满度和流速。减轻淤积的程度。•梯形断面适用于明渠，它的边坡取决于土壤性质和铺砌材料。11.1给水排水管道材料•主要有调节流量用的阀门、供应消防用水的消火栓、监测管网流量的流量计等，其他还有控制水流方向的单向阀、安装在管线高处的排气阀和安全阀等。•（1）阀门•阀门口径一般和水管的直径相同，但当管径较大以致阀门价格较高时，为了降低造价，可安装口径为水管直径0.8倍的阀门。•阀门内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，可分为明杆和暗杆两种。11.2给水管网附件•明杆阀门适宜于安装在泵站内。暗杆适用于安装和操作地位受到限制之处。•直径较大的阀门有齿轮传动装置，并在闸板两侧接以旁通阀，以减小水压差，便于启闭。开启阀门时先开旁通阀，关闭阀门时则后关旁通阀。•蝶阀结构简单，开启方便，旋转90°就可全开或全关。可用在中、低压管线上。11.2给水管网附件蝶阀•（2）止回阀•限制压力管道中的水流朝一个方向流动的阀门。阀门的闸板可绕轴旋转，水流方向相反时，闸板因自重和水压作用而自动关闭。•止回阀一般安装在水压大于196kPa的泵站出水管上，防止因突然断电或其他事故时水流倒流而损坏水泵设备。•微阻缓闭止回阀和液压式缓冲止回阀还有防止水锤的作用。11.2给水管网附件旋启式止回法•（3）排气阀和泄水阀•排气阀安装在管线的隆起部分，使管线投产时或检修后通水时，管内空气经此阀排出。平时用以排除从水中释出的气体，以免空气积在管中，以致减小过水断面积和增加管线的水头损失。长距离输水管一般随地形起伏敷设，在高处设排气阀。•排气阀口径与管线直径之比一般采用1:8～1:12。排气阀放在单独的阀门井内，也可和其他配件合用一个阀门井。•在管线的最低点须安装泄水阀，它和排水管连接，以排除水管中的沉淀物以及检修时放空水管内存水。11.2给水管网附件•泄水阀和排水管的直径，由所需放空时间决定。放空时间可按一定工作水头下孔口出流公式计算。为加速排水，可根据需要同时安装进气管或进气阀。11.2给水管网附件(a)阀门构造；(b)安装方式11.2给水管网附件i=0.02最高地下水位123有地下水时无地下水时1-11145平面泄水阀•其它阀门11.2给水管网附件法兰闸阀螺纹闸阀球阀截止阀•（4）消火栓•消火栓分地上式和地下式，每个消火栓的流量为10～15L/s。•地上式消火栓一般布置在交叉路口消防车可以驶近的地方。地下式消火栓安装在阀门井内。11.2给水管网附件（1）阀门井•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。井的深度由水管埋设深度确定。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，也可用石砌或钢筋混凝土建造。阀门井应有抗浮稳定性。11.3给水管网附属构筑物阀门井（2）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，在这些部位须设置支墩以承受拉力和防止事故。11.3给水管网附属构筑物当管径小于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。水平方向弯管支墩11.3给水管网附属构筑物（3）管线穿越障碍物•给水管线通过铁路、公路和河谷时，必须采取安全防护措施。•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，并用青铅接头，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，水管须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，顶管法施工时应较给水管的直径大600mm。11.3给水管网附属构筑物•穿越铁路或公路时，水管管顶应在铁路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，井内设闸门或排水管等。•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。给水管架设在现有桥梁下跨越河流最为经济。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。•倒虹管在两岸应设阀门井。阀门井顶部标高应保证洪水时不致淹没。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，但在航道线范围内不应小于1m。11.3给水管网附属构筑物•倒虹管一般用钢管，并须加强防腐措施，倒虹管直径按流速大于不淤流速计算，通常小于上下游的管线直径，以降低造价和增加流速、减少管内淤积。•大口径水管可建造水管桥，架空管一般用钢管或铸铁管，为便于检修可以用青铅接口，也有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，并且在桥管两端设置伸缩接头。在冰冻地区应有适当的防冻措施。•钢管过河时，本身也可作为承重结构，称为拱管，一般拱管的矢高和跨度比约为1/6～l/8，常用的是1/8。11.3给水管网附属构筑物11.1给水排水管道材料DN500倒虹吸DN600距离(m)管底标高(m)地面标高(m)放空管最高水位最低水位13.1010.60DN1