綜合管廊大口徑輸配水干管專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

摘要：討論了綜合管廊大口徑輸配水干管專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，分析了管廊內(nèi)大口徑輸配水管管材選擇、管道接口形式、管道防腐、附屬設(shè)施設(shè)計(jì)，結(jié)合工程案例介紹了關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)以及施工時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。得出如下結(jié)論：管廊內(nèi)DN800以上干管多采用鋼管，連接方式采用焊接；根據(jù)供水管道運(yùn)行要求，需要設(shè)置必要的檢修閥、排水閥、排氣設(shè)備、壓力變送器等；關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)主要包括引出口、端部井以及交叉口管線(xiàn)設(shè)計(jì)；建議管道遠(yuǎn)程監(jiān)控與管廊監(jiān)控系統(tǒng)合用，監(jiān)控信號(hào)送至自來(lái)水公司；專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)需保證近遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)容量、相應(yīng)的安裝維護(hù)空間以及控制要求。

管廊內(nèi)給水管線(xiàn)（含管線(xiàn)附屬設(shè)施）通常由供水管道建設(shè)單位委托專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，與綜合管廊設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，全過(guò)程設(shè)計(jì)銜接、協(xié)調(diào)。著眼于綜合管廊內(nèi)大口徑輸配水干管專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，歸納設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

01 給水管專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)

1.1 管道材質(zhì)及連接方式

《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50838—2015）第6.2.2條對(duì)給水、再生水管道管材及連接方式提出要求：“給水、再生水管道可選用鋼管、球墨鑄鐵管、塑料管等。接口宜采用剛性連接，鋼管可采用溝槽連接?！苯o水管為壓力管道，根據(jù)管廊內(nèi)的情況，供水管道均需架空（設(shè)支墩）明敷，沒(méi)有埋地敷設(shè)時(shí)由土壤摩擦力來(lái)抵消管道運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)及軸向變形，因此采用剛性連接的鋼管、塑料管，能一定程度避免管道由于收縮拉力或不均勻沉降造成管道拉脫爆管。同時(shí)管線(xiàn)支墩不宜過(guò)大占用管廊空間，且應(yīng)能適應(yīng)管廊帶來(lái)的不均勻沉降，大口徑（DN800及以上，下同）管道采用鋼管經(jīng)濟(jì)性也相對(duì)較高，目前管廊內(nèi)大口徑輸配水干管多采用鋼管。

鋼管的連接方式有如下幾種：溝槽（卡箍）式連接、法蘭連接、焊接等。溝槽式連接一般僅用于管徑 DN400以?xún)?nèi)，市政鋼管多采用焊接或法蘭連接。鋼管一般6m一節(jié)，干管敷設(shè)距離多則幾公里，尤其對(duì)于大口徑管道若采用法蘭焊接成本較高，故管廊內(nèi)給水管道標(biāo)準(zhǔn)段多采用焊接形式連接。而伸縮接頭、閥門(mén)等節(jié)點(diǎn)處采用法蘭連接。由于焊接時(shí)會(huì)有火花產(chǎn)生，管廊內(nèi)空間較為封閉且附近可能有電纜等易燃物品，因此同艙敷設(shè)時(shí)，給水管道初次入廊時(shí)間應(yīng)早于電力電纜。在局部維修時(shí)，應(yīng)對(duì)已入廊的電纜采取防護(hù)措施，防止維修時(shí)的火花附著于電纜之上，造成火災(zāi)。

1.2 管道附屬設(shè)施

根據(jù)供水管道運(yùn)行要求，供水管道需要設(shè)置必要的檢修閥、泄水閥、排氣設(shè)備、壓力變送器等。

結(jié)合管廊運(yùn)行的實(shí)際情況，除管廊外設(shè)置閥門(mén)外，廊內(nèi)主干管及各支線(xiàn)或引出管需設(shè)置檢修閥。一般，埋地輸水干管每隔1～3km設(shè)置一處手動(dòng)檢修閥，過(guò)多地設(shè)置檢修閥一方面增加了水頭損失，同時(shí)也可能帶來(lái)因閥門(mén)自身原因?qū)е鹿芫€(xiàn)漏水、長(zhǎng)時(shí)間常開(kāi)狀態(tài)檢修時(shí)難以關(guān)閉等系列問(wèn)題。長(zhǎng)距離輸水管線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)檢修閥組間的距離可達(dá)5km。對(duì)于管廊內(nèi)大口徑輸配水管，因其一旦爆管，廊內(nèi)積水無(wú)法快速排出，可能對(duì)同艙的其他管線(xiàn)造成安全影響，建議干管上約500～1000m設(shè)置一處立式電動(dòng)檢修閥。管廊內(nèi)部引出管立管上設(shè)置檢修閥，則是考慮管廊內(nèi)部發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能及時(shí)從內(nèi)部切斷；為排除管道中的積泥和在管道出現(xiàn)事故時(shí)放空，同時(shí)考慮管道試壓、沖洗，在配水管道的適當(dāng)位置（低點(diǎn)臨河、臨水塘處）設(shè)排泥三通及泄水閥。泄水閥設(shè)置應(yīng)靠近集水坑附近，放空管?chē)?yán)禁伸入集水坑內(nèi)。一般，市政配水管網(wǎng)的消火栓及用戶(hù)點(diǎn)可在一定程度上起到輔助排氣作用，加之管網(wǎng)成環(huán)后有一定的緩沖作用，排氣閥的設(shè)置可酌情減少。而輸水管道管線(xiàn)下坡前高處以及較長(zhǎng)平直管段設(shè)置復(fù)合排氣閥，不超過(guò)1 km設(shè)1處。建議廊內(nèi)大口徑輸配水管除管道凸起點(diǎn)外，不再在中間設(shè)置排氣閥。排氣閥采用自動(dòng)復(fù)式排氣閥，既可自動(dòng)排氣，又可在管道需要檢修放空時(shí)進(jìn)氣。壓力變送器是用以測(cè)定給水管道壓力的傳感器，以設(shè)在大中型的干管上為主。測(cè)壓點(diǎn)的選定既要真實(shí)反映水壓情況，又要均勻合理布局，并能代表附近地區(qū)的水壓情況。此外，需考慮供水管道上大口徑閥門(mén)、電磁流量計(jì)等附屬設(shè)施的安裝需求。如蘇州某管廊內(nèi)DN1000配水干管檢修閥門(mén)（主要作用是隔斷，將故障點(diǎn)兩端的閥門(mén)關(guān)閉后即可對(duì)管道進(jìn)行維護(hù)），其整體高度不小于2.2m，故管道上方應(yīng)留有不小于1.0m的閥門(mén)附件放置空間?？傮w設(shè)計(jì)時(shí)上部管線(xiàn)支架需考慮局部避讓。而電磁流量計(jì)通常略寬于管道本身，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，流量?jī)x設(shè)置位置結(jié)合計(jì)量、爆管預(yù)警等功能需求，一方面盡量考慮與節(jié)點(diǎn)結(jié)合設(shè)計(jì)（斷面寬度大于標(biāo)準(zhǔn)斷面），另一方面在不影響消防通道的前提下，局部占用檢修通道空間。

1.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

以蘇州某管廊工程DN1000給水管專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)為例，簡(jiǎn)單介紹入廊給水管道的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，包括引出口、端部井及交叉口（見(jiàn)圖1）。引出口一般優(yōu)先考慮采用局部加高側(cè)出的方式，便于與市政埋地管道相接，并在引出豎管上從下至上依次設(shè)置閥門(mén)、伸縮接頭，該設(shè)置順序主要考慮伸縮接頭漏水時(shí)可及時(shí)切斷，立管通過(guò)支架、吊架固定。端部井設(shè)置于管廊起終端，該節(jié)點(diǎn)給水管道沿端部井側(cè)壁爬升到適當(dāng)高度側(cè)出后與廊外管道相接，廊外設(shè)置閥門(mén)。交叉口則根據(jù)其主體結(jié)構(gòu)有幾種不同的形式，圖1（c）所示為“全包型”交叉口形式，主廊DN1000給水管道從底板下穿與支廊DN300給水支管連接，下部2m凈空空間可滿(mǎn)足安裝檢修所需，支管起端設(shè)置隔斷閥門(mén)。

1.4 管道相容

供水管道入廊敷設(shè)后避免了土壤腐蝕，管道安全性進(jìn)一步得以提高。因此，在目前建設(shè)運(yùn)行的綜合管廊中，大部分納入了供水管道。供水管道可以與電力電纜、通信電纜、熱力管道同艙敷設(shè)。理論上供水管道也可與燃?xì)夤艿劳摲笤O(shè)，但由于燃?xì)馀撔璋捶辣O(shè)計(jì)，供水管上設(shè)置的電動(dòng)控制閥需采用防爆型，會(huì)增加造價(jià)及維護(hù)費(fèi)用。

1.5 管道防腐

對(duì)外防腐涂料的要求：有良好和穩(wěn)定的電絕緣性能、與金屬表面有較強(qiáng)的黏著力、耐腐蝕性能好、抗剝離強(qiáng)度高、施工方便、不造成環(huán)境污染等。一般可供選擇的涂料有：環(huán)氧煤焦瀝青、環(huán)氧玻璃鱗片、環(huán)氧粉末涂料、煤焦瀝青瓷漆、石油瀝青及聚乙烯膠粘帶等。環(huán)氧煤焦瀝青具有較好的防腐電絕緣性能，耐細(xì)菌腐蝕，又具有良好的耐陰極保護(hù)電位的性能，國(guó)內(nèi)外有許多成功應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。熔結(jié)環(huán)氧粉末（環(huán)氧粉末噴涂）具有優(yōu)良的抗?jié)B透性、耐水性、耐腐蝕和抗沖擊性，價(jià)格與常用的環(huán)氧煤焦瀝青防腐涂料相比，相對(duì)略高。室內(nèi)管道及配件外防腐亦常采用有機(jī)硅丙涂料，普通級(jí)為二道底漆二道面漆，干膜總厚度不小于150μm。管廊內(nèi)管道所處地下室環(huán)境無(wú)需考慮抗紫外線(xiàn)照射，環(huán)氧煤焦瀝青、環(huán)氧粉末、3PE都可采用，需綜合考慮經(jīng)濟(jì)性及維護(hù)周期要求，酌情選擇。

內(nèi)防腐：D≥500 mm的管道采用水泥砂漿襯里，厚度應(yīng)符合《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50268—2008）的規(guī)定。D<500mm管道采用船用無(wú)毒飲水艙涂料，二道底漆二道面漆，涂層干膜總厚度不少于150μm，總用量不少于0.4kg/m2。

1.6 事故爆管問(wèn)題

管廊內(nèi)沿線(xiàn)排水坑泵排能力一般不考慮管道沖洗等的廢水排放及爆管產(chǎn)生的事故廢水排放。對(duì)于供水管道事故爆管排水，假設(shè)管廊內(nèi)設(shè)DN800供水管道，排水量按一根發(fā)生爆管計(jì)算，DN800供水管道每1 000m設(shè)一處閥門(mén)，采用電動(dòng)閥門(mén)，管理人員可在控制中心進(jìn)行操作，因此爆管至關(guān)閉閥門(mén)，一般不超過(guò)3min，一次事故排水量按管道3 min的排水量（管道流速取1m/s，合計(jì)約90.4m3）加上1000m管道的水量計(jì)算。假設(shè)給水管道艙室寬度按3.15m計(jì)算，淹沒(méi)水深達(dá)0.19m，按單個(gè)防火分區(qū)（200m）設(shè)二處集水坑復(fù)核，每處集水坑內(nèi)設(shè)2臺(tái)排水泵，單泵排水量為25m3/h，平時(shí)正常排水時(shí)1用1備，事故時(shí)2臺(tái)同時(shí)工作，共20臺(tái)水泵約1.2h排空爆管水，因此從自來(lái)水公司及時(shí)開(kāi)展搶修工作角度考慮，需由檢修人員外部協(xié)助排水，縮短排水時(shí)間。

1.7 其他

給水管道出入管廊部位（引出口，端部井）預(yù)埋套管，考慮水管熱脹冷縮影響。廊內(nèi)干管是否設(shè)置補(bǔ)償接頭結(jié)合計(jì)算結(jié)果確定，一般對(duì)于大口徑鋼管，其本身延展性即可滿(mǎn)足要求。穿防火墻處設(shè)置鋼制套管，套管尺寸大于給水管道兩級(jí)，兩側(cè)超出防火墻20mm，穿防火墻管道與套管縫隙之間應(yīng)用阻燃密實(shí)材料和防水油膏填實(shí)。支墩間距根據(jù)計(jì)算確定（一般6~10m），變形縫兩側(cè)各設(shè)一個(gè)，采用鋼抱箍連接。支墩在管廊底板預(yù)留插筋與結(jié)構(gòu)底板牢固連接，且支墩配筋。倒虹段轉(zhuǎn)折處采用混凝土包裹式鋼筋混凝土支墩。建議管道遠(yuǎn)程監(jiān)控與管廊監(jiān)控系統(tǒng)合用，監(jiān)控信號(hào)送至自來(lái)水公司。

此外，關(guān)于給水管道入廊后，室外消火栓如何設(shè)置的問(wèn)題，規(guī)范規(guī)定，室外消火栓的間距不應(yīng)大于120m，若每隔不超過(guò)120m從管廊中引支管做消火栓大大增加了節(jié)點(diǎn)數(shù)量和工程投資。同時(shí)，一般不建議在大口徑輸配水干管直接引出消防管。因此，針對(duì)于此，通?？稍诘缆贩笤O(shè)一根專(zhuān)用直埋消防管。當(dāng)?shù)缆穼挾却笥?0m時(shí)，要求在道路兩邊設(shè)置消火栓，此時(shí)可酌情在管廊引出口出廊配水管上合理設(shè)置消火栓，在道路另一側(cè)敷設(shè)消防專(zhuān)用管。

02 施工要求

2.1 施工順序

管廊平直段需考慮管道在管廊內(nèi)的平行運(yùn)輸條件，同時(shí)鑒于安全問(wèn)題，市政艙室給水管必須先于電力及通信電纜施工，避免鋼管焊接火花等碰觸線(xiàn)纜帶來(lái)安全隱患。

2.2 管道安裝

施工時(shí)需考慮管道在管廊內(nèi)的平行運(yùn)輸條件，預(yù)留足夠的吊裝及固定空間。同時(shí)，管道焊接一般先于廊內(nèi)通風(fēng)設(shè)施安裝，焊接作業(yè)時(shí)不具備全面通風(fēng)的條件，因此，需盡量靠近可自然通風(fēng)處（投料口、引出口、通風(fēng)口均可）進(jìn)行焊接作業(yè)，同時(shí)設(shè)置可移動(dòng)式小型排煙除塵機(jī)，保障施工人員安全健康的施工環(huán)境。此外，管廊頂板宜預(yù)埋吊鉤，方便大口徑管道落管就位時(shí)的安裝吊運(yùn)。

2.3 管道沖洗

按照GB 50268—2008要求，給水管道安裝敷設(shè)后，應(yīng)及時(shí)開(kāi)展壓力試驗(yàn)。壓力試驗(yàn)合格后，投入使用前應(yīng)進(jìn)行管道沖洗與消毒。管廊內(nèi)排水泵泵排能力并未考慮給水管道沖洗排水，針對(duì)此問(wèn)題，一種方法是可于引出管上增設(shè)T口，排至附近受納河體。以蘇州某管廊DN1000給水管專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)為例，全長(zhǎng)約8.3km的管廊敷設(shè)范圍內(nèi)，有10條小河浜與管廊所在道路垂直交叉，另與管廊平行方向也有河道，可供沿線(xiàn)引出口排放沖洗水。特別是針對(duì)管廊及配套管線(xiàn)分段實(shí)施時(shí)，可滿(mǎn)足管道分段沖洗的要求。另一種方法是可考慮投放臨時(shí)大泵協(xié)助已有排水坑小泵共同排水，大泵出口可利用通風(fēng)口或者投料口等口部臨時(shí)引出管廊。

03 結(jié)論

① 管廊內(nèi)DN800以上口徑配水干管多采用鋼管，連接方式采用焊接連接。管廊內(nèi)管道所處環(huán)境不接觸土壤，同時(shí)無(wú)需考慮抗紫外線(xiàn)照射，因此環(huán)氧煤焦瀝青、環(huán)氧粉末、3PE都可用于外防腐，可綜合考慮經(jīng)濟(jì)性及維護(hù)周期要求，酌情選擇。

② 供水管道需設(shè)置必要的檢修閥、排水閥、排氣設(shè)備、壓力變送器等。管道支撐采用混凝土支墩，水平段間距計(jì)算確定（一般6～10m），變形縫兩側(cè)各設(shè)一個(gè)，采用鋼抱箍連接。管道遠(yuǎn)程監(jiān)控建議與管廊監(jiān)控系統(tǒng)合用，監(jiān)控信號(hào)送至自來(lái)水公司。

③ 管道附屬設(shè)施可能與其他管線(xiàn)存在交互關(guān)系。關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)主要包括引出口、端部井及交叉口管線(xiàn)設(shè)計(jì)。給水管道出入管廊部位以及穿越防火墻處需做特殊考慮。

④ 施工時(shí)需考慮管道在管廊內(nèi)的平行運(yùn)輸條件，同時(shí)預(yù)留足夠的吊裝及固定空間。管廊內(nèi)排水泵泵排能力并未考慮給水管道沖洗排水，針對(duì)沖洗水排放問(wèn)題，一種方法是可于引出管上增設(shè)T口，排至附近受納河體；另一種方法是可考慮投放臨時(shí)大泵協(xié)助已有排水坑小泵共同排水，大泵出口可利用通風(fēng)口或者投料口等口部臨時(shí)引出管廊。