① 什么叫管顶平接
管顶平接,简单来说,是指在水力计算中,通过调整管道的设计,使得上游管道末端和下游管道起点的管内顶部标高保持一致。这种方法在污水管道的连接中尤为常见,特别是在管径大小不一的情况下,能够确保水流的顺畅过渡。
平接的方式可以类比为一条宽约1厘米的带子,两端平行并接成一个无缝的圆环,就像著名的默比乌斯带。这种设计的优势在于,带子的上下两面、正反两面都能被充分利用,从而节省材料成本,体现出了实用性和经济性。
顶管施工作为一种广泛应用的管道安装技术,适用于多种复杂场景。例如,当需要管道穿越铁路、公路、河流,或者在拥挤的城市街道中进行施工,且需要保持交通畅通时,顶管技术就显得尤为合适。此外,当现场条件复杂,存在交叉作业和安全隐患,或者管道埋深较深、土方量大,采用顶管方法更为经济和技术上可行。总的来说,管顶平接和顶管施工都是在特定工程条件下,为解决管道连接和施工难题的有效手段。
② 牵引管和拉管有什么区别
1、顶管通常是先将工作坑、工作井和接收井挖好,然后通过一边挖掘一边用千斤顶顶,将管道一截一截的顶进工作坑。
2、管径方面,通常管径小的话采用拖拉的方法,这样能够减少施工难度,大管一般采用的是顶管。
3、用途方面:在管里需要架设电线什么的,比如电信公司,一般会采用拉管,而排水管还是采用顶管。
4、顶管是推的,拉管是拉的,因为施工方式的不同,拉管适合口径小的管子,大约是600mm以内,并且高程控制比较差。顶管则是800mm—3500mm,高程控制相对来说比较精准。
牵引关属于顶管的一种。
(2)污水管道穿越河流或铁路时常采用扩展阅读
牵引管就是一种可以穿过铁路、公路的管道,一般是在路基下面装好水泥套管或者钢套管,牵引管是从这个套管中牵引过去的,这样既能保证道路的安全,又能保证管道施工完成。牵引管本身的韧性非常好,粘接性也很不错,对于管道工程的铺设具有重要意义。牵引管属于顶管的一种。
拉管就是先用钻头把管道铺设路线打通至另一端,在打通的另一端把管道回拉,并不是一边挖工作坑一边铺管子。拉管管道分为下降、水平、上升三个阶段。
顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法,它不需要开挖面层,并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。
顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力,把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时,也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间,以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
③ 市政供水管道工程设计问题探讨
随着经济社会的高速发展,水资源正日益变得重要。我国是水资源短缺国家,应加强对水资源的利用与保护。然而相当多城市的供水管网因跑、冒、滴、漏等原因造成的水资源浪费问题一直未能得到有效地解决,城市供水管网漏损率居高不下。早在2003年,建设部、发展改革委、财政部就以建城〔2003〕188号印发了《关于加快城市供水管网改造的意见》;2015年,国务院印发《水污染防治行动计划》,要求对使用超过50年和材质落后的供水管网进行更新改造,到2017年,全国公共供水管网漏损率控制在12%以内;到2020年,控制在培卜10%以内。该文就城市供水管网改造的相关设计问题进行探讨。
1管材
市政供水管道管材的选取需考虑下列因素:①安全,管材应无毒、化学性质稳定,符合卫生条件。②具有良好的强度,能承受外部荷载和内部工作压力。③耐腐蚀,使用寿命长。④内壁光滑,粗糙系数小,水力条件好。⑤价格经济,采购、运输、安装方便。目前主要的给水管材有钢管、球墨铸铁管、PE管、预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管、玻璃钢夹砂管[1]。
1.1钢管
钢管具有较好的机械强度,可承受的内压和外荷载大,韧性好,耐冲击;对复杂地质有较强的适应性,重点水利工程的过河、爬堤、过铁路、地道等都采用钢管;单位管长质量比球墨铸铁管、砼管轻,运输及安装施工方便。不过钢管耐腐蚀性差,需采用特殊防腐措施,防腐造价高;焊接连接,施工相对麻烦。
1.2球墨铸铁管
球墨铸铁管可承受的内压和外荷载大,耐腐蚀性强,内壁光滑(一般内衬防腐层为水泥砂浆),采用柔性接口,严密性强,漏旅运耗水量少。近10多年来,在城市的重点水务工程中得到推广,也广泛地应用到大、中型城市管网改造和新建管道工程中。球墨铸铁管重量略轻于砼管,施工运输和损耗比砼管少,而比钢管、玻璃钢夹砂管及塑料管重,造价相对较高。
1.3PE管(polyethylenepipe)
化学结构稳定,长期使用不变质;不受土壤性质侵蚀,耐腐蚀性好,防二次污染;内、外壁光滑,不结垢,摩阻系数小,输水能力有一定弹性;质量轻,施工运输方便;管道接口采用热熔连接或法兰、螺纹丝扣等方式连接,严密性能好。输水水温要求控制在150℃以内,存在老化变脆现象,复杂地基的适应性较差,造价与玻璃钢夹砂管相近。
1.4预应力钢筋混凝土管
预应力钢筋混凝土管制作方便,造价低,抗震性能、内压承受性能及水力条件好,一般不需防腐处理,是一种较经济的管材。预应力钢筋混凝土管在我国应用较广泛,一度成为长距离输水工程的主要管材,其缺点是管节短,接口多,抗渗性能差;重量大,施工、运输不方便;破损率高。
1.5预应力钢筒混凝土管
具有很强的抗渗抗内压性能,止水效果好,对于长距离、高扬程的输水工程具有较好的保障率,其重量相对于预应力钢筋混凝土管略轻。
1.6玻璃钢夹砂管
全称玻璃纤维增强热固性树脂和加砂管,一种新型柔性非金属复合材料管道。耐腐蚀性强,重量轻,粗糙系数小,水力性能好。对管槽回填材料及密实度要求高,施工质量要求高。大口径、远距离、高扬程原水输水管道较多选择钢管或预应力钢筒混凝土管;穿越河流、堤岸、涵洞等障碍物或地质地形复杂的情况一般选用钢管;市区配水管道中,球墨铸铁管以其良好的承压、防腐和密封性能,得到越来越广泛的应用,有的地区规定DN≥300mm,采用球墨铸铁管;DN≤200mm,采用PE管。佛山市自2004年起城区DN=200mm以下供水管道改造全面推广HDPE管道。湛江市城区几个供水管道改造工程(DN≥400mm)都采用T型承插接口离心球墨铸铁管,施工方便。
2管顶覆土及管沟回填
2.1管顶覆土厚配镇穗度
关于城市供水管道管顶覆土厚度的确定,《建筑给水排水设计规范》(GB50015—2003)3.5.3指出:室外给水管道的覆土深度,应根据土壤冰冻深度、车辆荷载、管道材质及管道交叉等因素确定。管顶最小覆土深度不得小于土壤冰冻线以下0.15m,行车道下的管线覆土深度不宜小于0.7m[2]。《室外给水设计规范》(GB50013—2006)及《给水排水设计手册》(第三册)除上述原则外,还提到了大型管道应根据地下水水位进行放空时的抗浮计算;冰冻地区考虑土壤冰冻深度应进行热力计算,当无实际资料时,参照表1[3,4]一般来说金属管道的覆土深度不宜小于0.7m,当管道强度足够或采取相应措施(如混凝土包封),也可小于0.7m;为保证非金属管道不因动荷载冲击而降低强度,应适当加大覆土厚度,如《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》要求轻型车行道下埋地聚乙烯管道管顶最小覆土深度不宜小于1.0m[5]。与其他管线交叉情况也是决定供水管道覆土深度的重要因素,特别是针对城区供水管道改造工程。根据《城市工程管线综合规划规范》(GB50289—2016),给水管道距离电信电力直埋管净距>0.5m(保护管分别为0.15m及0.25m),距离雨污水管净距>0.4m,热力燃气给水管净距>0.15m[6]。一般而言通信电力管覆土0.7~0.8m,雨污水主管一般较深,城市非机动车道下供水管道管顶覆土保持在1.2~1.5m左右能减少与其他管线冲突,较好地满足规范要求。
2.2管沟回填材料及压实度
以柔性管道(球墨铸铁管、钢管、PE管等)为例,根据《给水排水管道工程施工及验收规范》要求,管道基础(包括管底基础及管道有效支撑角范围)需回填中粗砂;管道两侧及管顶以上500mm可回填中粗砂、碎石屑或最大粒径小于40mm的砂粒或符合要求的原土,管顶以上500mm外回填原土[7]。管底压实度≥0.90;管道有效支撑角范围及管道两侧压实度≥0.95;管顶以上500mm范围内,管道正上方压实度在85±2%,管道上方两侧压实度≥0.90;管顶以上500mm外回填原土的压实度≥0.90。管道腋角范围内必须回填中粗砂,管道两侧及以上可在中粗砂、石屑和符合要求的原状土之间选择,可根据当地材料的价格进行经济选择。上述中粗砂为河砂,不能一味为了降低造价采用海砂或水洗海砂,否则容易造成管道腐蚀。管顶以上500mm范围内,管道正上方压实度在85±2%,管道上方两侧压实度≥0.90,是贯彻“中松侧实法”的体现。即当管道上方两侧压实度比管顶以上高且土壤发生沉降变形时,管道上方两侧的沉降小于管顶以上部位的沉降,从而在管道上方出现两块滑动破裂面,其上分布着竖直向上的摩擦力,可以减小对管道竖向向下的荷载,对管道起到保护作用。当管道位于道路下时,上述压实度不能满足道路路基的要求,可根据设计经验保证管顶以上250mm内压实度85±2%,其余部分回填土按照道路路基要求的压实度进行压实[8]。
3管道附属设施
1)检修阀为便于供水管道的事故检修,供水管道上需设置检修阀。具体间距则需根据检修道路情况、事故排水情况综合考虑。长距离输水管道可按照5~10km设置一个检修阀门;城区供水管道可按0.6~1.0km设置一个,间距不宜太大,《室外给水设计规范》要求配水管网上独立管道的阀门间距不宜超过5个消火栓布置长度[3]。2)排泥阀输水管道、配水管道低洼处及两个阀门间管道低处可设置排泥阀,用于事故检修排水。一般两个阀门间的低洼处必须设置一个排泥阀。3)排气阀输水管道和配水管道隆起处应设置排气阀,管道竖向平缓时,应间隔1km左右设置一个排气阀。输水管道为降低弥合水锤的影响,可设置高速进排气阀;城区配水管道可设置普通复合式排气阀。同时具有进气排气功能时,排气阀直径可取输水管管径的1/8~1/5。仅有排气功能时,排气阀直径可取输水管管径的1/12~1/8。4)支墩针对采用橡胶圈作为止水件承插式接口和套管式柔性接口的给水管道,需在三通、弯头、管堵处设置支墩以平衡轴向受力。5)弯头平面和竖向上为避开障碍物通常会使用弯头,为降低局部水损,一般使用11.25°等小角度弯头,不宜采用90°弯头。6)消火栓城区管径DN≥1000mm的配水主管一般不直接承担消防任务,消防管道接在配水支管上。消火栓间距不超过120m,距离机动车道不超过2m,距离建筑物外墙5m以上。
4结语
关于市政供水管材的选择,应根据管材选取原则,充分考虑供水管道功能及地质地形情况。远距离、高扬程、大流量的原水输水管道可选择预应力钢筒混凝土管或钢管;经过复杂地质、地形段一般采用钢管;大管径的城区配水管道一般采用球墨铸铁管,小管径可采用PE管等。城区段供水管道一般采用覆土1.2~1.5m,可较好地避开现有其他管线;管沟回填材料压实度要遵守“中松侧实法”,当管道位于车行道下时,还需兼顾道路路基压实度的要求。为保证供水管道正常运行,还需设置检修阀、排气阀、排泥阀、支墩、弯头、消火栓等附属设施。检修阀本着爆管后快速检修的原则,同时考虑经济性;高点排气;低点排泥;为平衡承插管道轴向受力不均,在三通、弯头、管堵处设置支墩;为减少局部水损,应尽量采用小角度弯头;消火栓的设置应符合消防要求,大口径供水主管不宜直接承担消防任务。
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④ 管道如何穿越河流、公路和铁路
管道在平地上走很简单—直接埋到地下土里面就行了,但遇到河流、公路、铁路就要采取特殊的方法通过。过河、过路的方法不外乎架桥跨过去(称为“跨越”),及从河或路的底下穿过去(称为“穿越”)两种。跨越很明显,就是把管道架在桥上。然而管道更多的选择是在河床、道路下部的稳定地层中穿过去。
河流中的水是源源不断的,怎样在保证河流正常流动的情况下将管道埋设到河底呢?穿越河流是管道施工中技术性强、难度大的工程,穿越方法一般有以下几种。
导流开挖穿越 在河中水流量不太大的情况下,在正常河道的一侧另挖一条水道,把水引到水道中,然后筑一道围堰将原河床段穿越的区域围起来,使水淹不到穿越的区域,在围堰中开挖管沟(同时要不断地抽排四周渗来的地下水到围堰以外)、焊接管道,并将管道穿越过这段河道,管道封上头;然后拆除围堰,使河水回到原河道中,再用围堰的方法施工另一半河床,并把两段接上,完成穿越。
利用定向钻将管道穿入河流下方顶管法有两个优点:一是不中断道路交通;二是考虑路面上的车辆非常重,若直接通过路基土压在管道之上,管道受力过大,不安全,而有一个承受外力的套管就安全一些。
顶管的同时为什么上面的路面不会因车辆的重压而塌下去呢?因为顶进去的管子距道路面有1.5~3米的路基土厚度,车辆先轧在路面上,力再传到路基土上,然后是顶进的套管上,挖的土都是套管内的土,外面的路基土保持原样,所以,上面的交通不受影响。据计算:顶进去的套管距路面的高度只要大于0.8米,就能达到安全要求。
管道过铁路也是采用顶管方法,因火车太重,还有震动,所以顶管时火车要开得慢一些,但铁路不会中断。有时大家看到:铁路立交桥的涵洞也是顶进去的,相比来说顶一个过管道的管子简直是小巫见大巫。