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摘要：城市供水管道设计与施工关系到整个城市供水系统的安全、稳定、高效运行。本文探讨了城市供水系统的设计与施工问题。
关键词：城市供水；管道设计；质量控制
Abstract: urban water supply pipeline design and construction of urban water supply system, to the whole of the relationship between the safe, stable and efficient operation. This paper discusses the urban water supply system design and construction problems.
Key words: the urban water supply; Piping design; Quality control
中图分类号：TU81 文献标识码：A文章编号：
我们需要认识到，城市化建设规模的不断扩大、城市人口的急剧增长一方面带给了经济社会无限的动力与机遇，另一方面也给整个城市的生态环境带来了严峻的挑战。笔者认为，供水管道为整个城市工程供水系统中的传输带与枢纽部分，在整个供水系统工程施工中所占据的投资比例也是最大的。据此，如何在确保城市工程供水系统相关规范与技术要求的基础上，对城市工程的供水管道加以全面、系统的质量控制，已成为当前相关工作人员亟待解决的问题之一。笔者现结合实践工作经验，就这一问题谈谈自己的看法与体会。
一、供水系统的设计
1.1供水系统分区
当供水范围很大时,有时会存在供水距离很长或供水分区内存在局部高点的情况,若仍采用统一的供水系统则会出现管网末端或局部高点上的水压过小,甚至供水不能到达局部高点的问题。这时最好的方法就是进行压力分区,将高程相差不大的地点及位置相对集中的区域划分到一个供水分区,给水通过低区供到高区的加压泵站的进水池,由加压泵站二次加压向高区供水,个别高点满足不了最小服务水头时由其地块内部的单体设计时解决。高区和低区在末端可通过常闭的阀门进行分隔,这样可增加特殊时期的供水保障。
1.2供水管网布置
给水工程进行管网布置时应先分析给水厂和用户的位置关系,先进行干管的布置,再进行支管的布置。干管布置时应遵循主干路优先,靠近大用户的原则,若建设单位有市政道路的近期实施计划时,干管也应尽量布置在这些路上。
1.3管网平差
常用的方法有哈代•克罗斯(Hardy-cross)法、牛顿•菜福逊(Newton-Raphson)法、线性理论法(Linear-Theory)。目前大多采用软件辅助进行管网平差,极大地提高了运算速度和准确性。无论采用何种方法,我们都需要先对给水管网的管径进行预估,再输入节点流量、节点高程及管道长度等参数,分别进行高日高时计算、消防校核、事故校核。若建设单位有市政道路的近期实施计划时,还应对近期实施的给水管网进行平差校核。
1.4供水管道的设计
管道的位置既要考虑将来检修和维护的方便,又要考虑各種管线的施工顺序(一般都是靠近机动车道的管道先施工),还要考虑到消火栓和排泥阀井的布置要求,所以目前在全国大多数地区将给水管道布置在人行道距侧石较近的位置或隔离带内。这样能巧妙地满足《建筑设计防火规范》中“消火栓距路边不应大于2.0m”的要求,同时排泥湿井中的水可就近流入雨水口。管道的埋深设计时应考虑到管道的结构安全、防冻的要求、与其他管道交叉时的避让及造价因素。简单地说就是不能太深,同时要保证结构安全和在本地区常年冻土层以下。若是在丘陵地区或山区由于道路纵坡较大,某个路口可能前后高差近2m,这时在设计文件中应对最小覆土做出要求,以防因设计时疏漏了路口纵坡,而使给水管道埋深过浅。给水管道的节点相对于排水管道少,大致有阀门井、消火栓、放气阀井、排泥阀井和预留支管等。阀门的布置以能控制给水,尽量少为原则,因为多一个节点就会多一个漏水的可能性。根据《室外给水设计规范》“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”,确定市政道路上阀门间的最大间距。消火栓的布置应满足《建筑设计防火规范》中的相关要求,当给水管位距侧石距离大于2m时,还应设计支管安装的消火栓,将消火栓引向路边,若采用地下式消火栓时还应考虑消火栓井对其他地下管线的影响。放气阀井布置在管道的最高点或者输水管道的每隔一定的距离处,这就需要在进行管道纵断面设计时避免出现大的起伏,尽量保持同一个坡度,使放气阀井的个数合理。排泥阀井布置在管道的最低处,方便检修时能放空管道或冲洗管道后及时将“脏水”排出。
1.5基础和回填要求
根据所选用的管道及接口情况,确定管道基础形式及回填要求,要遵守所选用管材的规程或国标,还有《给水排水管道工程施工及验收规范》中的相关要求。
二、城市工程供水管道施工常见问题的质量控制要点
2.1 管道位置发生偏移或积水
经研究发现，城市工程供水管道施工发生位置偏移或积水故障大多是由设计测量过程中的人为误差、施工走样或是供水管道避让既有建筑物这三类因素所引起的。这带给我们的启示在于:供水管道系统在施工前期需要特别重视交接桩复测与保护作业。与此同时，管材在施工作业时需要特别关注沟槽和平基的轴线和纵坡测量检验工作，当供水管道施工不得不避让既有建筑物时，相关人员应在适当的位置增设连接井，并将连接井转角角度控制在135°及以上。
2.2沟槽开挖与支护施工中的质量控制
大量的实践研究结果表明，土方开挖的工作任务在整个城市工程供水管道施工作业中所占的比重是非常大的，沟槽开挖与支护施工中的质量控制同样是我们在确保整个城市工程供水管道施工质量与运行安全性中需要特别加以关注的要点之一。首先，沟槽开挖与支护施工作业需要以推土机、轮胎式挖掘机的机械挖掘作业配合人工开挖作业同时进行，在土方材料需要运输的施工现场配备相应的自卸式汽车，尽可能的缩短土方运输周期;其次，建筑施工单位需要在沟槽开挖与支护项目施工前期，对建设区域内的地下既有管道、电缆与其他构筑物的位置进行探测，并将探测数据资料加以记录与确认，进而确保沟槽开挖与支护项目的施工作业能够持续、高效进行;当供水管道的施工作业区域地下水水位偏高或是施工期间降雨状况高发时，沟槽的开挖与支护作业还需要特别关注到排水系统的畅通性，工作面应始终高于水位2m以上，以此防止沟槽长期积水而造成的浮管故障。
2.3管基制作施工中的质量控制
当沟槽开挖与支护项目施工作业顺利完成之后，相关工作人员就可以根据设计与施工图纸的具体要求对供水管道中的管基进行制作与施工。笔者认为，管基在施工作业中，土质基地不宜裸露过久，并且在土质保养、施工气候、混凝土无法远距离运输等影响因素的制约之下，相关工作人员需要采取一定的技术措施将混凝土的强度等级进行提升或是采取添加早强剂的手段，使整个管基达到一定强度之后再进行下管施工作业。
2.4管材安装施工中的质量控制
为了确保城市工程供水管道施工后期的供水管道闭水试验能够正常运行，工程项目安装管材在进入工地之前需要对管道有无裂缝、孔眼等渗透可能性进行详细检测，一旦发现上述问题及故障，我们需要对这部分管材进行及时的修复或更换；管材下管作业之前，需要对管基中心线、边线等参数的尺寸、高程进行测量，与供水管道设计图纸中的相关数据进行核对，确保下管施工中的各项参数指标均能够符合国家相关施工标准与规范要求。
2.5沟槽回填施工中的质量控制
在整个沟槽回填项目施工中我们需要特别关注到一点:回填作业必须在整个城市工程项目供水管道施工隐蔽工作验收合格之后再依照一定的顺序有效开展。首先，在胸腔部分还土项目施工作业中，还土作业需要在供水管道两侧同时进行对称回填，机械式回填无疑是最安全也是最高效的回填方式;其次，在胸腔部分、管顶以上0．5m处以及检查井周围的回填作业需要采取人工回填与机械回填相结合的方式，在小范围人工回填作业顺利完成之后，再利用机械进行大面积的沟槽回填;最后，对于那部分靠近建筑物或是排水管顶面需铺设路面的沟槽回填施工作业而言，施工人员需要特别对淤泥、腐殖土及冻土进行筛选排除，一般来说，对于那部分需要敷设在路面供水管道来说，沟槽回填的压实度需要确保在90%以上，而附着在建筑物旁的沟槽回填压实度则需要控制在83%以上。
三、结语
伴随着现代科学技术的进步与经济社会持续发展，城市化建设规模的不断扩大使得城市工程建设在整个经济社会建设、完善中所占据的地位日益重要。供水管道作为整个供水系统中的最核心组成部分，关系到整个城市工程安全、稳定的运行。本文对城市工程供水管道施工过程中的质量控制要点进行了详细分析，希望为今后相关研究工作的开展提供一定的意见与建议。
参考文献：
[1]郑成志,高金良,陈兵,何文杰。城市供水管道失效后果评价模型[J]。哈尔滨工业大学学报,2012,(2)。
[2]杨松。浅谈城市供水工程中PE给水管的施工[J]。黑龙江科技信息,2012,(6)。
[3]董巍。城市供水管网漏失分析与解决途径[J]。黑龙江科技信息,2012,(3)。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：城市供水；管道设计；质量控制
Abstract: urban water supply pipeline design and construction of urban water supply system, to the whole of the relationship between the safe, stable and efficient operation. This paper discusses the urban water supply system design and construction problems.
Key words: the urban water supply; Piping design; Quality control
中图分类号：TU81 文献标识码：A文章编号：
我们需要认识到，城市化建设规模的不断扩大、城市人口的急剧增长一方面带给了经济社会无限的动力与机遇，另一方面也给整个城市的生态环境带来了严峻的挑战。笔者认为，供水管道为整个城市工程供水系统中的传输带与枢纽部分，在整个供水系统工程施工中所占据的投资比例也是最大的。据此，如何在确保城市工程供水系统相关规范与技术要求的基础上，对城市工程的供水管道加以全面、系统的质量控制，已成为当前相关工作人员亟待解决的问题之一。笔者现结合实践工作经验，就这一问题谈谈自己的看法与体会。
一、供水系统的设计
1.1供水系统分区
当供水范围很大时,有时会存在供水距离很长或供水分区内存在局部高点的情况,若仍采用统一的供水系统则会出现管网末端或局部高点上的水压过小,甚至供水不能到达局部高点的问题。这时最好的方法就是进行压力分区,将高程相差不大的地点及位置相对集中的区域划分到一个供水分区,给水通过低区供到高区的加压泵站的进水池,由加压泵站二次加压向高区供水,个别高点满足不了最小服务水头时由其地块内部的单体设计时解决。高区和低区在末端可通过常闭的阀门进行分隔,这样可增加特殊时期的供水保障。
1.2供水管网布置
给水工程进行管网布置时应先分析给水厂和用户的位置关系,先进行干管的布置,再进行支管的布置。干管布置时应遵循主干路优先,靠近大用户的原则,若建设单位有市政道路的近期实施计划时,干管也应尽量布置在这些路上。
1.3管网平差
常用的方法有哈代•克罗斯(Hardy-cross)法、牛顿•菜福逊(Newton-Raphson)法、线性理论法(Linear-Theory)。目前大多采用软件辅助进行管网平差,极大地提高了运算速度和准确性。无论采用何种方法,我们都需要先对给水管网的管径进行预估,再输入节点流量、节点高程及管道长度等参数,分别进行高日高时计算、消防校核、事故校核。若建设单位有市政道路的近期实施计划时,还应对近期实施的给水管网进行平差校核。
1.4供水管道的设计
管道的位置既要考虑将来检修和维护的方便,又要考虑各種管线的施工顺序(一般都是靠近机动车道的管道先施工),还要考虑到消火栓和排泥阀井的布置要求,所以目前在全国大多数地区将给水管道布置在人行道距侧石较近的位置或隔离带内。这样能巧妙地满足《建筑设计防火规范》中“消火栓距路边不应大于2.0m”的要求,同时排泥湿井中的水可就近流入雨水口。管道的埋深设计时应考虑到管道的结构安全、防冻的要求、与其他管道交叉时的避让及造价因素。简单地说就是不能太深,同时要保证结构安全和在本地区常年冻土层以下。若是在丘陵地区或山区由于道路纵坡较大,某个路口可能前后高差近2m,这时在设计文件中应对最小覆土做出要求,以防因设计时疏漏了路口纵坡,而使给水管道埋深过浅。给水管道的节点相对于排水管道少,大致有阀门井、消火栓、放气阀井、排泥阀井和预留支管等。阀门的布置以能控制给水,尽量少为原则,因为多一个节点就会多一个漏水的可能性。根据《室外给水设计规范》“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”,确定市政道路上阀门间的最大间距。消火栓的布置应满足《建筑设计防火规范》中的相关要求,当给水管位距侧石距离大于2m时,还应设计支管安装的消火栓,将消火栓引向路边,若采用地下式消火栓时还应考虑消火栓井对其他地下管线的影响。放气阀井布置在管道的最高点或者输水管道的每隔一定的距离处,这就需要在进行管道纵断面设计时避免出现大的起伏,尽量保持同一个坡度,使放气阀井的个数合理。排泥阀井布置在管道的最低处,方便检修时能放空管道或冲洗管道后及时将“脏水”排出。
1.5基础和回填要求
根据所选用的管道及接口情况,确定管道基础形式及回填要求,要遵守所选用管材的规程或国标,还有《给水排水管道工程施工及验收规范》中的相关要求。
二、城市工程供水管道施工常见问题的质量控制要点
2.1 管道位置发生偏移或积水
经研究发现，城市工程供水管道施工发生位置偏移或积水故障大多是由设计测量过程中的人为误差、施工走样或是供水管道避让既有建筑物这三类因素所引起的。这带给我们的启示在于:供水管道系统在施工前期需要特别重视交接桩复测与保护作业。与此同时，管材在施工作业时需要特别关注沟槽和平基的轴线和纵坡测量检验工作，当供水管道施工不得不避让既有建筑物时，相关人员应在适当的位置增设连接井，并将连接井转角角度控制在135°及以上。
2.2沟槽开挖与支护施工中的质量控制
大量的实践研究结果表明，土方开挖的工作任务在整个城市工程供水管道施工作业中所占的比重是非常大的，沟槽开挖与支护施工中的质量控制同样是我们在确保整个城市工程供水管道施工质量与运行安全性中需要特别加以关注的要点之一。首先，沟槽开挖与支护施工作业需要以推土机、轮胎式挖掘机的机械挖掘作业配合人工开挖作业同时进行，在土方材料需要运输的施工现场配备相应的自卸式汽车，尽可能的缩短土方运输周期;其次，建筑施工单位需要在沟槽开挖与支护项目施工前期，对建设区域内的地下既有管道、电缆与其他构筑物的位置进行探测，并将探测数据资料加以记录与确认，进而确保沟槽开挖与支护项目的施工作业能够持续、高效进行;当供水管道的施工作业区域地下水水位偏高或是施工期间降雨状况高发时，沟槽的开挖与支护作业还需要特别关注到排水系统的畅通性，工作面应始终高于水位2m以上，以此防止沟槽长期积水而造成的浮管故障。
2.3管基制作施工中的质量控制
当沟槽开挖与支护项目施工作业顺利完成之后，相关工作人员就可以根据设计与施工图纸的具体要求对供水管道中的管基进行制作与施工。笔者认为，管基在施工作业中，土质基地不宜裸露过久，并且在土质保养、施工气候、混凝土无法远距离运输等影响因素的制约之下，相关工作人员需要采取一定的技术措施将混凝土的强度等级进行提升或是采取添加早强剂的手段，使整个管基达到一定强度之后再进行下管施工作业。
2.4管材安装施工中的质量控制
为了确保城市工程供水管道施工后期的供水管道闭水试验能够正常运行，工程项目安装管材在进入工地之前需要对管道有无裂缝、孔眼等渗透可能性进行详细检测，一旦发现上述问题及故障，我们需要对这部分管材进行及时的修复或更换；管材下管作业之前，需要对管基中心线、边线等参数的尺寸、高程进行测量，与供水管道设计图纸中的相关数据进行核对，确保下管施工中的各项参数指标均能够符合国家相关施工标准与规范要求。
2.5沟槽回填施工中的质量控制
在整个沟槽回填项目施工中我们需要特别关注到一点:回填作业必须在整个城市工程项目供水管道施工隐蔽工作验收合格之后再依照一定的顺序有效开展。首先，在胸腔部分还土项目施工作业中，还土作业需要在供水管道两侧同时进行对称回填，机械式回填无疑是最安全也是最高效的回填方式;其次，在胸腔部分、管顶以上0．5m处以及检查井周围的回填作业需要采取人工回填与机械回填相结合的方式，在小范围人工回填作业顺利完成之后，再利用机械进行大面积的沟槽回填;最后，对于那部分靠近建筑物或是排水管顶面需铺设路面的沟槽回填施工作业而言，施工人员需要特别对淤泥、腐殖土及冻土进行筛选排除，一般来说，对于那部分需要敷设在路面供水管道来说，沟槽回填的压实度需要确保在90%以上，而附着在建筑物旁的沟槽回填压实度则需要控制在83%以上。
三、结语
伴随着现代科学技术的进步与经济社会持续发展，城市化建设规模的不断扩大使得城市工程建设在整个经济社会建设、完善中所占据的地位日益重要。供水管道作为整个供水系统中的最核心组成部分，关系到整个城市工程安全、稳定的运行。本文对城市工程供水管道施工过程中的质量控制要点进行了详细分析，希望为今后相关研究工作的开展提供一定的意见与建议。
参考文献：
[1]郑成志,高金良,陈兵,何文杰。城市供水管道失效后果评价模型[J]。哈尔滨工业大学学报,2012,(2)。
[2]杨松。浅谈城市供水工程中PE给水管的施工[J]。黑龙江科技信息,2012,(6)。
[3]董巍。城市供水管网漏失分析与解决途径[J]。黑龙江科技信息,2012,(3)。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。