第5章排水管渠的材料接口及基础

第5章排水管渠的材料、接口及基础管渠的断面形式2020/7/173排水管渠的断面形式需满足的要求：在静力学方面，管道必须有较大的稳定性，在承受各种荷载时是稳定和坚固的。在水力学方面，管道断面应具有最大的排水能力，并在一定的流速下不产生沉淀物。在经济方面，管道单长造价应该是最低的。在养护方面，管道断面应便于冲洗和清通淤积2020/7/174常见形式：圆形半椭圆形马蹄形矩形梯形蛋形综合管道等2020/7/175(1)圆形；(2)半椭圆形；(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2020/7/176圆形断面有较好的水力性能，在一定的坡度下，指定的断面面积具右最大的水力半径，因此流速大，流量也大。此外，圆形管便于预制，使用材料经济，对外压力的抵抗力较强，若挖土的形式与管道相称时，能获得较高的稳定性，在运输和施工养护方面也较方便。因此是最常用的一种断面形式。2020/7/177半椭圆形断面在土压力和活荷载较大时，可以更好地分配管壁压力，因而可减小管壁厚度。在污水流量无大变化及管渠直径大于2m时，采用此种形式的断面较为合适。2020/7/178马蹄形断面其高度小于宽度。在地质条件较差或地形平坦，受受纳水体水位限制时，需要尽量减少管道埋深以降低造价，可采用此种形式的断面。又由于马蹄形断面的下部较大，对于排除流量无大变化的大流量污水，较为适宜。但马蹄形管的稳定性，需依靠还土的坚实度，要求还土坚实稳定度大，若还土松软，两侧底部的管壁易产生裂缝。2020/7/179蛋形断面由于底部较小，从理论上看，在小流量时可以维持较大的流速，因而可减少淤积，适用于污水流量变化较大的情况、但实际养护经验证明，这种断面的冲洗和清通工作比较困难。加以制作和施工较复杂，现已很少使用。矩形断面可以就地浇制或砌筑，并按需要将深度增加，以增大排水量。2020/7/1710低流槽不少地区在矩形断面的基础上，将渠道底部用细石混凝土或水泥砂浆做成弧形沉槽，以改善水力条件。也可在矩形渠道内做低流槽。这种组合的矩形断面是为合流制管道设计的．睛天时污水在小矩形槽内流动，以保持一定的充满度和流速，使之能够免除或减轻淤积程度。梯形断面适用于明渠，它的边坡决定于土壤性质和铺砌材料。2020/7/1711综合管道综合管道(也可称作综合管线廊道)指埋设于道路下，用于容纳二种以上公用设施管线的构筑物及其附属设备。容纳的管线类型有电力电缆、通信电缆〔光缆)、给水管线、燃气管线、供热管线、排水管线(雨水、污水)、电车电缆以及其它特殊管线。2020/7/17122020/7/17132020/7/1714综合管道基本上由下述几部分构成：(1)本体：包括管道的一般地段和特殊地段；(2)一般地段：标准断面地段(3)特殊地段：支线、电缆接头位置、进物孔、进人孔等(4)通风口及出入口(5)附属设备：排水、通风、照明、防火安全等设备。2020/7/1715(1)干线综合管道；(2)支线综合管道。(1)干线综合管道干线综合管道是介于输送原站(如水厂、发电厂、燃气制造厂等)至支线综合管道间的管道，它不是直接为沿管道地区服务为目的的管道，因此大多设置于车行道下，目前修建的综合管道，大部用于这种类型。对干线综合管道的要求有：必须能稳定且大量的输送；具有高度的安全性；兼顾而且同时可以直接供应到使用量较大的用户；尽量减少干线综合管道的内空断面；管理及维护力求简化等。综合管道类型2020/7/1716(2)支线(配给线)综合管道支线综合管道是介于干线综合管道及直接用户间的管道，容纳各种管线的支管，大多设置于人行道下，支管再与接户线衔接，提供用户各项要求。支线综合管道的特点有：内空断面较小；特殊设备不多；施工费用较少；管理及维护较为复杂，不能直接供应大用户等。2020/7/1717建造埋设较浅的综合管道，大多采用明挖开槽后再敷设预制管道，或在现场基坑内浇筑廊道结构的方法施工。建造埋设较深的廊道又不允许挖开地面时，一般可采用盾构法（采用盾构机开挖地层，并在其内装配管片衬砌或浇注挤压混凝土衬砌）、新奥法（传统矿山法）或顶进法施工。综合管道施工2020/7/1718综合管道优点(1)将各种地下埋设的管线，集中规划设施于一条共同的管廊中，可避免沿线用户无规划的乱用地下空间，减少因埋设、维修管线而导致道路反复挖掘，保持交通顺畅。(2)为各种管线综合管理和利用先进的监视系统进行综合管理提供可能，各种管线管理方便、准确，能及时发现隐患，及时维护管理，提高管线的安全性和稳定性，提高城市的安全度。(3)综合管道结构具有一定的坚固性，能抵御一定程度的冲击荷裁作用，具有较好的防灾性能，在战时尤为重要，可以保证水、电、煤气，通讯等城市命脉的安全。2020/7/1719(4)由于架空线进入综合管道，改善了城市景观和提高城市的安全性，同时又避免了架空线与绿化的矛盾，减少园林绿化修枝工作，维护城市绿化，改善市容，提高城市的环境质量。(5)敷设综合管道内的管线由于不直接与土壤、地下水、道路结构层的酸碱物质接触，可减少腐蚀，延长管线使用寿命。(6)能根据远期规划容量设计与建设综合管道，从而能满足管线远期发展需要。由于管线增设、扩容较方便，能适应长期的分阶段建设计划，管线建设资金可分期投资。2020/7/1720应注意的问题地下综合管道的优点早巳得到公认，然而至今仍未得到应有的发展，除少数国家(如瑞典)外，多数城市地下公用设施系统的综合化程度还比较低，主要的制约因素是造价高，和综合化相适应的投资与管理体制不够健全。2020/7/1721需开展以下几方面工作：(1)地下综合管道的建设应与城市的发展密切结合起来。对于旧城区，由于地下管线的错综复杂性，并不勉强修建综合管道；对于新建城区，可以把地下综合管道的建设与高速道路和地铁的建设同步实施，与街道的拓宽和改建同时进行(2)应制定合理的投资政策，按照多投资多受益的原则合理确定各系统的投资比例和运行后应承担的义务。(3)应对廊道内部空间实行合理分配，严格按照技术要求敷设管线，以确保安全，同时还应设置排风机、排水泵、配电盘、照明用具等。廊道内部应有足够宽的检修通道和良好的通风条件，通道过长时设置机动小车等。2020/7/1722(4)应充分发挥地下构筑物的抗灾性能，在廊道结构和管线敷设等方面加强抗震措施和防振措施，使之在发生自然灾害时能不受或少受破坏，这样对于整个城市抗灾能力的提高和灾后的迅速恢复都有重要的意义。(5)为确保公用设施系统的安全，应有良好的综合管道监视系统。管材2020/7/1724对管材的要求1.足够的机械强度2.抗腐蚀性能3.防渗性能4.光滑内壁5.材源充足，价格低廉2020/7/1725给水系统常用管材我国城市给水系统多采用铸铁管、钢管、石棉水泥管、自应力水泥管、预应力钢筋混凝土管等，近期还采用预应力混凝土钢筒管(PCCP)、硬聚氯乙烯塑料管(UPVC)、玻璃纤维强热固性树脂夹砂管(RPMP)以及较小口径的聚丙烯管(PP)和聚乙烯管(PE)等。2020/7/1726给水系统选用的管材编号系统名称水质要求管道材料接口1生产、生活及消防用水生活饮用水地上：热镀锌钢管丝扣连接地下：球墨铸铁管橡胶圈柔性接口2纯水纯水SUS304氩弧焊3工业用水浊度2NTU热镀锌钢管丝扣或法兰连接4生产冷却水循环冷却热镀锌无缝钢管法兰连接2020/7/17272020/7/1728排水系统选用的管材编号系统名称管道材料接口严密性试验1生活污水UPVC管粘接口灌水2氢氟酸废水同上同上同上3一般生产废水同上同上同上4生产冷却回水球墨铸铁管橡胶圈柔性接口同上2020/7/1729陶土管承插口陶土管，齿纹口陶土管2020/7/1730分类：单面釉、双面釉、无釉接口：承插口、平口、齿纹口规格：普通管DN300,L有效=800mm耐酸管DN800,L有效=300、500、700、1000mm优点：水流阻力小，不透水，耐磨，抗腐缺点：易碎，运输不变，强度低，不能受内压2020/7/1731金属管分类：目前常用的金属管主要有：钢管、镀锌管、铸铁管、铜管。铜管价格较高，主要用于热水管道。镀锌管道仍作为建筑给水管的主要管材，它比铜管价格低，但防腐性差，尤其是随着工业发展，水源污染，一些水厂为保证供水的卫生指标，采取了加大投氯量的措施，使水的侵蚀性增加，钢管内壁腐蚀结垢情况加剧，严重影响到镀锌管的使用寿命。铸铁管一般包括普通灰口铸铁管，铸钛球墨铸铁管和球墨铸铁管。前者为刚性管，后者为柔性管。目前我国城市供水工程中使用该管的比重也在上升，由于灰口铸铁管质量不稳定，爆管事故较多，因此对球墨铸铁管的开发，尽管国内起步较晚，但现在已形成规模。该管的特点是强度高、韧性大，此外，它还有较强的抗腐蚀能力，与钢管相比其腐蚀速度只有钢管的1/3～1/5，且安装施工也较方便。2020/7/1732接口：焊接、承插、螺口优点：抗压、抗震、抗渗性能好，水阻小，管长长，接头少。缺点：价高，抗腐性差，抗侵蚀性差2020/7/1733混凝土管分类：砼管、预应力砼管及防腐砼管。规格：管径基本都在300mm以上，大多数都用于大流量的排水工程中。特点：价格较其它材料的大口径管要低，而强度较高。在一般水质情况下不需防腐，但弯头、三通等配件的生产仍是空白。接头多，自重大，难运输，抗震差，耐腐差。2020/7/17342020/7/1735塑料管材此类管材属化学建材，其中用于给排水系统的主要有热塑性塑料管，包括：硬聚氯乙烯管(UPVC)、聚乙烯管(PE)、聚丙烯管(PP)、聚丁烯管(PB)、苯乙烯管(ABS工程塑料)等；以及热固性管，即：玻璃纤维增强树脂塑料管。但我国目前较为广泛使用的是UPVC管，特别是在沿海地区的南方，室内外已大量采用此管，甚至出现产品供不应求的情况。塑料管材与其它管材相比具有重量轻、耐腐蚀等优点。2020/7/17362020/7/1737塑料管1、PPR管聚丙烯（PP-R）管是以无规共聚聚丙烯（采用先进的气相共聚工艺，将PE在PP的分子链中随机，均匀地进行聚合，从而获得更加优良的性能）为原料，通过专有技术工艺一次加工成型的健康环保型绿色产品。2020/7/1738PPR性能耐腐蚀性：PP-R管的管件可耐大多数化学物质腐蚀，可在很大的温度范围内承受PH值范围在1-14的高浓度的酸和碱的腐蚀。安装性能：PP-R管材质量轻，安装操作方便，并且具有可在焊性。可焊性这一特点尤为重要，使用一个简单的焊接工具，可在几秒钟内很容易地将管子和管件焊接在一起，比传统连接方法可节省40%-50%的时间。卫生指标PP-R组份单纯，基本成份为碳和氢，符合食品卫生规定，无毒使用PP-R管可免去使用镀锌钢管所造成的内壁结垢，生锈而引起的水质二次污染，更适合于饮用水输送，属于绿色建材。2020/7/1739PPR性能①PP-R管使用温度达95℃，短期使用温度可达120℃，在使用温度为70℃，工作压力为1.2Mpa条件下长期连续使用。②PP-R管密度仅为金属管的1/8，耐压力试验强度高达5Mpa，且韧性好，耐冲击。③PP-R管件内径比相连接的管材内径略大，可保证流体在管件部位不增大流动阻力。④PP-R管内壁光滑、不生锈、不结垢、流体阻力小。⑤PP-R管具有优良的隔声性能，可显著减小由液体流动引起的振动和噪声。2020/7/1740PPR性能⑥PP-R管的生产能耗仅为钢管的20%，并且其导热系数低(0.2w/m.k)，也仅为钢管的1/200，将大大减少热量损失，用于热水管道系统保温节能效果极佳，与一般暖气设备比可节约能耗20%。⑦PP-R材料弹性优良使得管材和管件截面可随冻胀的液体一起膨胀，不会胀裂。⑧PP-R材料为不良电导体，不良热导体⑨管件可回收再利用。2020/7/1741PP-R管应用范围①民用和工业建筑内的冷热饮用水给水系统。②净水，纯水