道路给排水工程设计说明

道路给排水工程设计说明2.1雨污水计算①雨水管道水力计算（1）流量计算管道设计雨水流量计算公式：Q=ψ·F·q式中：Q——降雨流量（L/s），升/秒；q——降雨强度（L/（S▪h㎡）），ψ为综合径流系数；F——汇水面积（ha），公顷。暴雨强度公式q=（评价绝对均方误差为0.03mm/min，相对均方误差为2.26%）其中：P——为重现期（a）；q——暴雨强度（L/（S•h㎡））；t——降雨历时（min）。（2）水力计算雨水管道按满流计算，水力计算公式：V=式中：R——水力半径（m）I——水力坡降n——管材粗糙系数（3）基本参数重现期：P=5年；径流系数：几种不同性质区域的综合径流系数见下表：几种不同性质区域的综合径流系数序号区域性质综合径流系数1城镇建筑密集区0.60～0.72城镇建筑较密集区0.45～0.63城镇建筑稀疏区0.20～0.45考虑到本次设计道路所处的地段及周边地块的性质，其综合径流系数取0.7。地面集水时间：t=t1+t2，t1=10分钟；流速：雨水管道在的最小流速为0.75m／s非金属排水管道最大设计流速为5m／s②污水管道水力计算（1）流量计算：污水设计流量采用面积比流量法进行计算，计算公式：q1=F.q0式中：q1——设计管段的本段流量（L/s）；F——设计管段的服务面积；q0——单位面积的的平均流量，即比流量1.1（L/（s·ha）），总变化系数Kz由Kz=2.7/Q^0.11计算而得。（2）水力计算污水管道按非满流计算，水力计算公式：V=式中：R——水力半径（m）I——水力坡降N——管材粗糙系数（3）基本参数管道设计充满度、最小坡度：按《室外排水工程规范》确定。流速：污水管道在设计充满度下的最小流速为0.60m／s；非金属排水管道最大设计流速为5.0m／s。2.2管材选择及工程设计（1）管材的选择：目前我国排水管道最常用的管材有钢筋混凝土管和新型化学管材，新型管材包括：纤维缠绕夹砂玻璃钢管、高密度聚乙烯管、硬聚氯乙烯管等。几种管材的比较如下：①钢筋混凝土管：该类管材目前被广泛使用在排水工程中，主要有平口管和承插口管两类。尤其以钢筋混凝土承插口管最为常用，承插口管基础为砂石基础，胶圈接口，钢筋混凝土承插口管d≥500mm采用异型胶圈；d<500mm的采用普通胶圈。由于管道全是柔性接口，加上异型胶圈防水性好，适应不均匀沉降性能强。施工易操作，可提高施工速度，从而降低工程造价。而且在长期的使用过程中设计和施工工艺都较为成熟，积累了丰富的经验，从这种管材的使用情况看，效果还是比较好的。另外，钢筋混凝土管的刚性好，对回填要求不高。钢筋混凝土管的主要优缺点为：优点：承插式胶圈柔性接口对各种地基的适应能力强；回填要求不严格；造价低。缺点：重量大，一般需要机械吊装安装；尚无标准配件，不宜使用于支管过多的管线。②纤维缠绕夹砂玻璃钢管：纤维缠绕夹砂玻璃钢管，对玻璃钢夹砂管道而言，更多的是在市政、城市输配管网方面的应用，由于其具有无毒、无锈、无味、无需防腐、使用寿命大大延长、安装简便等优点，与其他材质的管道比较，玻璃钢管道具有以下一些显著的优点：耐腐蚀性好，对水质无影响，比传统管材的使用寿命长，其设计使用寿命一般为50年以上。防污抗蛀、耐热性、抗冻性好：在-30℃状态下，仍具有良好的韧性和极高的强度，可在-50℃～80℃的范围内长期使用，采用特殊配方的树脂还可在110℃以上的温度工作。自重轻、强度高，运输安装方便：采用纤维缠绕生产的夹砂玻璃钢管道，其比重在1.65～2.0，只有钢管的1/4，但玻璃钢管的环向拉伸强度为180～300Mpa，轴向拉伸强度为60-150Mpa，近似合金钢。因此，其比强度（强度/比重）是合金钢的2～3倍，这样它就可以按用户的不同要求，设计成满足各类承受内、外压力要求的管道。因此，运输安装十分方便。它的承插连接方式，安装快捷简便，同时降低了吊装费用，提高了安装速度。摩擦阻力小，输送能力高：玻璃钢管内壁非常光滑，粗糙度和摩阻力很小。因此，玻璃钢管能显著减少沿程的流体压力损失，提高输送能力。电、热绝缘性好、耐磨性好，玻璃钢是非导体，管道的电绝缘性特优，绝缘电阻在1012～1015Ω.cm，最适应使用于输电、电信线路密集区和多雷区；玻璃钢的传热系数很小，只有0.23，是钢的5‰，管道的保温性能优异。适应性强：但该管材同时也具有管材价格较高、回填要求严格等缺点。③高密度聚乙烯管（HDPE）：高密度聚乙烯管（HDPE），该管材适用于城市建筑、供水系统及排污系统的新型环保管材。它是以螺旋型态连续缠绕成型，组成立体中空双壁高强度的管材。该管材与传统的铸铁管、砼管相比较，具有如下特性：结构独特、富有弹性，抗压耐冲击。耐磨损强、摩擦阻力小、输送能力高，能显著减少管道的沿程。重量轻、强度高，施工运输安装方便。耐腐蚀性好，不必做内外防腐。寿命长、耐寒抗晒、埋地使用年限较长。缺点：管道采用电热熔接口，日常维修困难。对填要求高。管材价格相对较高。施工要求高，还填不实。易变形，管道与检查井相接处易浸漏。④钢带增强聚乙烯螺旋波纹管：钢带增强聚乙烯螺旋波纹管属PE类管材，产品规格从DN700～DN2000mm，该类管材是一种复合结构，用连续钢带压成近似U型的螺旋钢肋缠绕在内外两层热熔接的聚乙烯层之间，提高了塑料管材环刚度，该种管材具有与PE管相同的优点，使聚乙烯（PE）类管道口径系列化。⑤聚乙烯塑钢缠绕管：聚乙烯塑钢缠绕管属聚乙烯（PE）类管材，产品规格从DN800～DN2600mm，该类管材是一种复合结构，由钢塑复合的异型带材经缠绕并挤出焊接而成的排水管。以普通碳素结构钢带作为管材骨架加强筋，构成管材环刚度，以高密度聚乙烯作为钢带的包覆防腐及管壁材料。该种管材具有与PE管相同的优点，使聚乙烯（PE）类管道口径系列化。⑥硬聚氯乙烯管材（PVC-U）：国内生产的硬聚氯乙烯（PVC-U）管材，该管材采用聚乙烯树脂为主要原料，加入适当助剂，经挤塑、注塑制成管材，主要用于市政系统，与其它管材比较，该管材特点：具有重量轻、摩擦阻力小、内表面光滑、无水垢、无沉淀等优点。具有高抗磨强度，延长管道的使用寿命。接口为承插口，施工安装方便，运输能力大。缺点：对回填要求高。管材价格相对较高。管材系列少。施工要求高，还填不实易变形，管道与检查井相接处易浸漏⑦增强聚丙稀管（FRPP）：优点：具有较大的强度、刚性和抗冲击性；摩擦阻力小、寿命长、安装方便；内壁光滑、不结垢、接口允许转角大；摩擦阻力小，运输能力大。缺点：施工要求高，还填不实；易变形，管道与检查井相接处易浸漏；要求回填处理严格。从管材造价上比较，同等规格的管材，新型管材的管材价格比钢筋混凝土管材的价格高。而新型管材价格以PVC-U管材价格最低，钢带增强聚乙烯螺旋波纹管和塑钢缠绕管价格最高。新型管材的材料价格根据管径不同比混凝土管材的基本上高出1-2倍，但由于新型管材在施工、防腐和使用寿命上的优势，其综合造价于钢筋混凝土管相差不大。结合本地区排水工程的管材选用，建议本工程地区排水工程管径dn300mm～d1400mm管道采用聚乙烯塑钢缠绕排水管。管材标准应符合中华人民共和国城镇建设行业标准《聚乙烯塑钢缠绕排水管》的要求。管材所用的管材原料（聚乙烯树脂和钢带）应符合国家现行相应标准的规定。表2.4.2-常用埋地排水管材性能对比管材类型管壁结构接口形式强度/刚度及管材特点局限性水力性能耐腐蚀性耐磨损性使用寿命（年）接口可靠性抗震性和地基沉陷能力环保性就地可加工性混凝土钢筋混凝土排水管平壁管复合结构平口、企口钢丝网水泥砂浆抹带属刚性管材，抗外压强度高，有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共三个级别。因是刚性管，很难适应较复杂的地质条件，很容易发生问题，后期维护费用高。粗糙系数n=0.013~0.014，易结垢，易沉积抗化学腐蚀比钢管好，但比塑料管差的多，特别抵抗酸、碱能力差，耐磨损能力差。≤30年不可靠差易泄漏，污染环境可就地取材，就地加工平口、企口现浇混凝土套环整体混凝土不可靠差平口、企口现浇混凝土套环加止水带一般较好易泄漏，污染环境承插口橡胶圈可靠好承插口刚性填料不可靠差易泄漏，污染环境双插口橡胶圈可靠好钢承口橡胶圈可靠好硬聚氯乙烯（PVC-U）管材双壁波纹管橡胶圈属柔性管材，强度较低，环刚度只能达到8，抗低温冲击性能差粗糙系数n=0.009~0.01，不结垢，通水能力强能够抵抗包括酸碱在内的多种化学物质的侵蚀和电化学腐蚀，耐磨损性强。≥50可靠好需在工厂生产加筋管橡胶圈≥50可靠好平壁管橡胶圈≥50可靠好粘接≥50不可靠差硬聚氯乙烯（PVC-U）管材钢塑复合缠绕管焊接≥50差差可在现场缠绕热熔≥50差差聚乙烯（PE）管材双壁波纹管双承口橡胶圈属柔性管材，环刚度只能达到8KN/m2，受生产工艺限制，管径最大1200mm，国内大多数生产厂家只能生产630mm以下，一般用做支线管。粗糙系数n=0.009~0.01，不结垢，通水能力强能够抵抗包括酸碱在内的多种化学物质的侵蚀和电化学腐蚀，耐磨损性能是混凝土管的3~5倍。≥50可靠强环保，无污染生产设备复杂，只能在工厂生产。橡胶圈≥50可靠强环保，无污染缠绕结构壁管双承口橡胶圈属柔性管材，一般生产环刚度≤8KN/m2，生产较高环刚度必须选用全新原料并加大管材壁厚，管材成本非常高，所以存在以次充好的普遍情况，造成恶劣影响。≥50可靠强环保，无污染熔接（热熔、电熔、焊接）法兰等≥≥50可靠强环保，无污染卡箍、哈夫≥50可靠强环保，无污染橡胶圈≥50可靠强环保，无污染钢塑复合缠绕管焊接内套焊接热熔结构复杂，钢带容易腐蚀.≥50可靠好环保，无污染生产设备复杂，只能在工厂生产。钢带增强螺旋波纹管焊接内衬焊接热熔属柔性管材，因将钢和塑料复合，极易使管材具有足够安全可靠的，而且大大降低了原材料，环刚度有：8、12.5、1650可靠强环保，无污染聚乙烯塑钢缠绕排水管卡箍属柔性管材，因将钢和塑料复合，极易使管材具有足够安全可靠的，而且大大降低了原材料，环刚度有：8、10、12.5、1650强环保，