给水工程方案设计方案设计

方案设计方案设计--1.5室外消火栓按照国家相关规范的规定，结合沿途生活、生产及消防用水实际，在配水管道上设置室外消火栓。室外消火栓间距≤120m；各主要交叉路口优先设置；同时根据市政工程特点，每120m左右将用户预留支管与消火栓合并设置，过街用户预留支管口径为DN100。1.6管道埋深一般情况下，根据管径及在道路上所处位置的不同，各种管径管顶覆土深度为车道下管顶覆土考虑为1.5m，人行道下管顶覆土考虑为1.0-1.2m。局部超深地段可采用增加钢管壁厚或外包混凝土处理，超浅地段外包混凝土或砌筑管廊。1.7管道基础管道基础应置于坚实的原状土层上，地基承载力R≥100Kpa，沟槽回填土土质及密实度必须符合设计要求，以达到设计土壤变形模量要求。各种管材基础要求如下：钢管:钢管主要用于穿河，因此采用混凝土包封。球墨铸铁管:要求在无尖锐土石和无盐类的原土层上敷设（要求沟底平坦、密实、无坚硬块状物体），当原土层有尖锐土石和盐类时,应敷设10cm砂垫层或细土垫层。1.8管道支墩所有支墩按照柔性支墩考虑，管道最大设计内水压力为1.5倍工作压力或管道静压的大值，抗力安全系数1.5。支墩采用C15素砼。1.9管材的防腐钢质管道内防腐本工程内防腐采用水泥砂浆内衬，具体技术要求详见：《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）和《埋地给水钢管道水泥砂浆衬里技术标准》（CECS10：89）。钢质管道外防腐本工程埋地钢制管道外防腐采用加特强级环氧煤沥青防腐层，其结构为：六油二布，干膜厚度≥0.6mm。环氧煤沥青涂料外防腐层结构：底漆—面漆—面漆—玻璃布—面漆—面漆-玻璃布—面漆—面漆。钢质管道阴极保护本设计钢制管道采用镁阳极做为牺牲阳极法的阴极保护，设计年限按20年计算。可采用8Kg镁阳极，具体支数由计算确定。镁阳极埋设深度不应小于1.5米，埋设间距2.0米。排水工程2.1设计依据及技术规范《市政公用工程设计文件编制深度规定》建设部《室外排水设计规范》（GB50014-2006）《城市工程管线综合规划规范》（GB50298-98）；《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268—2008；(5)《泵站设计规范》（GB50265-2010）（6）其他国家现行的有关规范、标准及规定。2.2设计原则污水管道按近期规划服务面积布置，水量规模按远期规模设计，并充分考虑实际污水量的增长情况。污水量按其服务面积及比流量确定，污水变化系数根据该管道的平均流量按规范选取。雨水管道顺应地势尽量采用就近排入水体，以缩短管线距离和减少管线埋深。尽量利用现有地形条件铺设管道，以减少埋深及泵的提升，并量避免穿越障碍物，尽量采用自流形式。雨、污水管一般沿城市现有道路和规划道路敷设。6）按地势划分区域，并与规划协调衔接。7）结合现状实际情况进行设计。排水体制根据规划，该片区采用雨污分流制。排水管线设计特点充分利用已建排水主管高程，尽量不采用跌水方式接入，保证道路下排水管道的设计埋深，便于今后用户接管。在局部地势较陡的地方，充分利用路面坡度，通过加大管道坡度，降低管径，节约工程造价。排水管道平面布置某坝区外侧是嘉陵江，因此雨水采取就近排放的原则，从而减小管径，降低造价。根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）要求，道路宽度小于50米，管线可采用单侧布置，某坝区所有道路均小于50米，雨污均采用单侧布置，雨水就近排入嘉陵江，污水通过提升泵站排入某路污水管道，最终排入污水厂进行处理，达标排放，具体管位详见管位标准横断面图。雨污水管道计算2.6.1雨水管道计算雨水量计算公式南充市没有单独的暴雨强度公式，因此本次设计参照重庆市暴雨强度公式。根据各计算管段汇水面积和重庆市暴雨强度公式计算设计流量。重庆暴雨强度公式：0.0760.0760.772822(10.775lg)(12.8)pqt式中：q－降雨强度L/s·ha；P－降雨重现期，并应与道路协调。特别重要地区和次要地区可酌情增减。t－过流时间min，t=t1+mt2，t1＝10（min）,m：暗管m=2,明渠m=1.2；雨水量计算Q=ψ×q×F（L/s）式中：ψ综合径流系数：ψ=0.65～0.7（居住、商务），ψ=0.35（绿地、公园）；q降雨强度L/s·haF汇水面积（ha）（4）基本参数取值重现期：P=2.0年；径流系数：居住、商务：ψ=0.65～0.7；绿地、公园：ψ=0.35；地面集水时间：t=t+mt，t=10分钟；1 2 1管道延缓系数：m=2.0；2.6.2污水管道设计比流量根据规划，某坝区面积211.73公顷，污水最大日流量为2.55万吨/天，因此比流量为0.25l/ha.s。本次设计拟采用污水面积比流量进行设计计算。污水平均日面积比流量取值：0.25l/ha.s。流量计算①管段平均流量计算公式：Q=E•F/86.4（L/s）平均公式中：Q平均——管段平均污水流量（L/s）——面积比流量（m3/d·ha）——管段所承担收集污水的面积（ha）②管段最大流量计算公式：Qmax=Q平均•Kz（L/s）公式中：Qmax——管段最大设计污水秒流量（L/s）Q平均——管段平均污水流量（L/s）Kz——总变化系数③管线流量计算中总变化系数按下列公式确定：Kz=2.7/Q0.11式中：Q为管线平均日过流量(L/s)依据上述公式计算的管段最大设计污水秒流量和选用的管道坡度和充满度确定管道直径和流速。2.7.排水管道水力计算（1）管线水力计算公式及设计参数流量公式Q=Av（m3/s）式中：A——水流过水断面面积（m2）流速公式：2流速公式：21321vRin式中：i——水力坡降R——水力半径（m）；R=A/PP——湿周（m）式中n(管道粗糙系数)取值为：钢筋混凝土管：n=0.013玻璃钢夹砂管和聚乙烯缠绕管：n=0.009。其中，雨水管道按满流设计，污水管道按非满流设计。流速V：为了保证管道不淤，污水管道流速不小于0.60m/s，雨水管道在满流时不小于0.75m/s。管道设计充满度、最小坡度按《室外排水工程规范》确定。（2）最大设计充满度污水管道按不满流设计最大设计充满度，见表5.4-6。最大设计充满度表最大设计充满度表表5.4-6管径或渠道(mm)最大设计充满度200-3000.55350-4500.65500-9000.70≥10000.752.8.管道埋深、纵坡及标高控制雨、污水系统的埋设高程决定了排水工程的土石方工程量，直接影响工程造价。决定雨、污水系统埋设高程的因素主要有：施工及通车后的荷载，须保证管道不被压坏，车行道下管顶覆土至少要求0.7m。沿线两侧地块内排水支管接入的要求。其他专业管线过街管从雨污水管顶跨越的高程要求。综合以上因素，本工程道路起点雨水管管顶覆土原则上按照1.6m控制。为减小开挖工程量，同时为不影响雨水系统两侧接管,污水系统高程按低于雨水系统高程控制。雨污水主管道全线利用地势高差采用重力流，管道纵坡尽量利用地势道路坡度，对于非金属管道，污水管道在设计充满度下流速为0.60m/s≤V≤5.0m/s，雨水管道按满流设计，设计流速：0.75m/s≤V≤5.0m/s。2.9管材、接口及基础（1）管材选用要求排水管道必须具有足够的强度，以承受外部的荷载和内部的水压、外部荷载包括土壤的重量（静荷载）、以及车辆行驶所造成的荷载（动荷载）。当自流管道发生淤塞或雨水管渠系统的检查井内充水时，也可能引起内部水压，因此自流排水管道也要适当考虑内压力。此外，为了保证排水管道在运输和施工中不致破裂，也必须使管道具有足够的强度。除此之外，排水管道还应具有耐冲刷、耐磨损和抗腐蚀的性能，以免在污水或地下水的侵蚀作用（酸、碱或其它）下遭到损坏。排水管不允许渗漏，以防止污水渗出或地下水渗入；污水从管渠渗出，将污染地下水或邻近水体，或者影响附近房屋基础安全；而地下水渗入管渠，不但降低管道的排水能力，而且将增大污水泵站及处理厂构筑物的水力负荷。排水管道的内壁应整齐光滑，使水流阻力尽量减小。排水管道宜就地取材，并考虑到预制管件及快速施工的可能，以尽量降低管道的造价及运输费用。在本次工程设计中，管材的选择应从工程的规模、重要性、对管道直径及压力的要求、工程地质、外荷载状况、工程的后期要求、资金控制等方面进行综合分析比较后确定。由于管道建设所占投资的比重较大，且因管材选用不当造成事故或增加不必要资金的实例比较多，因此合理经济确定管材的选用对节省投资、方便施工、安全运行意义很大。（2）常用排水管材1）混凝土管和钢筋混凝土管混凝土管和钢筋混凝土管适用于排除雨水、污水，可在专门的工厂预制，也可在现场浇制。分混凝土管、轻型钢筋混凝土管、重型钢筋混凝土管3种。管道接口通常有承插式、企口式、平口式。混凝土管的管径一般小于450mm，长度多为1m，适用于管径较小的无压管；当管道埋深较大或敷设在土质条件不良地段，为抵抗外压，对管径大于400mm的排水管，通常采用钢筋混凝土管。混凝土管和钢筋混凝土管便于就地取材，制造方便，而且可根据抗压的不同要求，制成无压管、低压管、预应力管等，在排水管道系统中得到普遍应用；混凝土管和钢筋混凝土管除用作一般自流排水管道外，钢筋混凝土管及预应力钢筋混凝土管亦可用作泵站的压力输水管和倒虹管。混凝土管和钢筋混凝土管的主要缺点是耐酸、碱腐蚀及抗渗较差，管节短、接头多、施工复杂；在地震强度大于8度的地区以及饱和松砂、淤泥和淤泥土质、冲填土、杂填土等地区不宜采用；此外，大口经管道的自重较大，运输、转搬都不便。2）陶土管陶土管由塑性粘土制成。为了防止在焙烧过程中产生裂缝，通常（按一定比例）加入耐火粘土及石英砂，经研细、调和、制坏、烘干、焙烧等过程制成。陶土管可根据需要，制成无釉、单面釉、双面釉陶土管。若采用耐酸粘土和耐酸填充物，还可以制成特种耐酸陶土管。陶土管一般制成圆形断面，有承插式和平口式两种形式。普通陶土排水管（缸瓦管）最大公称直径可到300mm，有效长度800mm，适用于居民小区的室外排水管。耐酸陶土管最大公称直径国内可做到800mm，一般在400mm以内，管节长度有300、500、700、1000mm几种，适用于排除酸性废水。带釉的陶土管内外壁光滑，水流阻力小，不透水性好，耐磨损，抗腐蚀。但陶土管质脆易碎，不宜远距离运输，不能承受内压，抗弯、抗拉强度低，不宜敷设在松土或埋深较大的地区。此外，由于管节短，产生较多的接口，增加施工难度和费用。由于陶土管耐酸抗腐蚀性好，适用于排除酸性废水、或管外有侵蚀性地下水的污水管道。金属管常用的金属管有铸铁管及焊接钢管。室外重力流排水管道一般很少采用金属管，只有当排水管道需承受高内压、高外压或对渗漏有特殊要求的地方，如排水泵站的进出口管、穿越铁路、河道的倒虹管或靠近给水管道和房屋基础时，才采用金属排水管；在地震烈度大于8度或地下水位高，流砂严重的地区也采用金属管。金属管质地坚固，抗压、抗震、抗渗性能都好；内壁光滑，水流阻力小；管子每节长度大，接头少；但价格昂贵，抗酸碱腐蚀及地下水浸蚀的能力差，因此，在采用钢管时必须涂刷耐腐蚀的涂料并注意绝缘。塑料管随着新型建筑材料的不断发展，用于制作排水管道的材料也日益增多，特别是近年来高密度聚乙烯缠绕管（HDPE）、PVU-U双壁波纹管、钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管和夹砂玻璃钢等非金属管道开始大量应用于城市排水管网。塑料管道内壁光滑，水流阻力小，具有良好的水力条件。另外塑料管还具有不透水性好，耐磨损，抗腐蚀和安装方便等优点。现将几种排水管材的优缺点比较列于表5.4-8。几种排水管材的优缺点比较表5.4-8管材种类优点 缺点价格高焊接钢管质地坚固、抗压、抗震性强，钢管对酸碱的防腐蚀性能及铸铁管每节管子较长、接头少，较差，造价较低，耗费钢材少；大多数是在工厂预制，也1管道较短，接头较多，可现场浇制；混凝土管 2大口径管道重量大、搬运不可根据不同的内压和外及钢筋混 便，压分别设计制成无压管、低凝土管 3容易被含酸含碱的污水侵压管、预应力管等；蚀，采用预制管时，现场施工时间较短；重量轻、施工运输方便抗腐蚀性较好PVC双壁管节长，接口方便，密封价格贵，造价稍高，波纹管性好，水力条件好重量轻、施工运输方便，抗蚀性较好，HDPE双3管节长，接口方便，密封价格较贵，造价较高壁缠绕管性好，柔韧性好，便于施工，水力条件好1重量轻、施工运输方便钢带增强2抗腐蚀性较好聚乙烯3管节长，接口方便，密封价格较贵，造价较高（PE）螺性好，旋波纹管4柔韧性好，便于施工，5水力条件好（3）管道材料的比较适用条件适用于受高内压、高外压或对抗渗漏要求特别高的场合，如过河、过沟等，钢筋混凝土管适用于自流管、压力管或穿越铁路（常用顶管施工）河流、谷地（常做成倒虹管）等PVC双壁波纹管适用于自流管、压力管等常规场合HDPE缠绕管适用于自流管、压力管等常规场合钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管适用于自流管、压力管等常规场合，不适用于高覆土的地段合理地选择管渠材料，对降低排水系统的造价影响很大。选择排水管渠材料时，应综合考虑技术，经济及其它相关因素，主要是：污水性质当接纳生活污水及中性或弱碱性（PH＝8-10）的工业废水时，上述各种管材都能使用；当生活污水管道和合流污水管道采用混凝土或钢筋混凝土管时，由于管道运行时沉积的污泥会析出硫化氢，而使管道可能受到腐蚀；为减轻腐蚀损害，可以在管道内加专门的衬层。这种衬层大多由沥青、煤焦油或环氧树脂涂制而成；当接纳碱性（PH＞10）的工业废水时，可用铸铁管或砖渠，也可在钢筋混凝土渠内涂塑料衬层；当接纳弱酸性（PH=5-6）的工业废水，可用陶土管或砖渠；当接纳强酸性（PH＜5＝的工业废水时，可用耐酸陶土管及耐酸水泥砌筑的砖渠，亦可用内壁涂有塑料或环氧树脂衬层的钢筋混凝土管、渠；管道承压、管道埋设地点及土质条件压力管段（泵站压力管、倒虹管）一般都可采用金属管、钢筋混凝土管或预应力钢筋混凝土管；在地震区、施工条件较差的地区（地下水位高、有流砂等）以及穿越铁路等，亦可采用金属管；在一般地区，重力流管道通常采用陶土管、混凝土管或钢筋混凝土管。总之，选择管渠材料时，在满足技术要求的前提下，应尽可能就地取材，采用当地易于自制、便于供应和运输方便的材料，以降低运输及施工费用。管材名称d300d400d500d600d700d800d900d1000d1200d1600钢筋混凝土管1051311662403324155217449631865HDPE缠绕管 1462233465738821125 PVC双壁波纹管94155250 钢带增强聚乙烯 220 980110311621437165121704195（PE）螺旋波纹管注：表中综合价格系以往的相对值，未计入近年来的物价上涨因素。(3)推荐管材通过以上综合技术经济比较，我们认为，钢筋混凝土管作为在我国应用最为广泛的一种管材，它具有造价低、施工简便的特点，若再辅以一定的防腐措施，使用年限可以达到50年以上，故钢筋混凝土管在工程应用中具有较大优势。2004年3月，建设部发布了第218号《建设部推广应用和限制禁止使用技术》的公告，公告对市政排水管作了如下规定：2005年1月1日起，管径在500mm以下的平口、企口混凝土排水管不得用于城镇市政污水、雨水管道系统。根据芦山县排水管材的使用情况，本工程采用承插式钢筋混凝土排水管。(4)管道接口、基础管顶覆土0.7m＜H＜6.0m时，均采用180°沙石基础，Ⅱ级承插管；管顶覆土H＞6.0m及管道位于河滩地埋深小于2m时，采用满包混凝土加固，Ⅱ级承插管。承插管采用胶圈连接。2.10附属设施（1）检查井采用砼检查井，部分坡度、流速过大段设置跌水井。检查井的位置，应设在管道交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、跌水处以及直线管段上每隔一定距离处。直线管道检查井最大间距见下表：管。2.11污水提升泵站3检查井最大间距管径或暗渠净高（mm）管。2.11污水提升泵站3检查井最大间距管径或暗渠净高（mm）最大间距污水管道雨水200～4004040500～7006060800～100080801100～15001001001600～2000120120（2）雨水口单个偏沟式及联合式雨水口耳管均采用d300管，多个联合式雨水口耳管采用两根d400污水提升泵站根据规划按最大流量0.46m/s设计，为保证系统正常运行，提升泵房前设置粗格栅，以去除污水中的漂浮物、悬浮物，粗格栅间与提升泵房房、配电间合建。(1)粗格栅间1)功能拦截污水中较大的漂浮物，悬浮物、渣物保护水泵的正常工作。设计参数格栅设计流量：0.46m3/s。栅条间隙：b=30mm过栅流速：v≤0.90m/s格栅安装倾角：80°最大过栅水头损失：Δh=0.20