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在成都PE給水管道設(shè)計(jì)中,大家十分關(guān)心的問題是給水管道埋深的問題。因?yàn)榻o水管道的埋深是否合理,決定了管道工程造價(jià)是否經(jīng)濟(jì),決定了管道運(yùn)行是否安 全,決定了管道后期管理維護(hù)維修是否方便。確定給水管道的埋深有很多因素,但有以下幾個(gè)主要因素在給水管道設(shè)計(jì)及埋深控制中必 須考慮:
01管道埋深與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件有關(guān)
根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),冬季給水管道爆管的幾率比其他季節(jié)爆管幾率要大得多,爆管嚴(yán)重影響給水管道供水安 全。
爆管區(qū)域的管道埋深可能在歷史凍土深度范圍內(nèi),存在管道被凍裂的危險(xiǎn),這是引起爆管的主要因素之一。
1.1幾個(gè)概念介紹
凍土:溫度小于和等于0攝氏度,且含有冰的土壤和巖石,稱為凍土。一般可分為短時(shí)凍土(數(shù)小時(shí)/數(shù)日以至半月)/季節(jié)凍土(半月至數(shù)月)以及多年凍土(又稱永 久凍土,指的是持續(xù)二年或二年以上的凍結(jié)不融的土層)。
凍土線:簡單通俗地說,是指凍土層與非凍土層之間的一個(gè)分界線。
1.2我國凍土帶分布范圍
我國凍土帶主要分布在北緯30度以北的廣大地區(qū),此線以南幾乎不見凍土。西部川陜地區(qū)由于山脈地形屏障,北緯33度以南未出現(xiàn)過凍土現(xiàn)象。
中國凍土可分為季節(jié)凍土和多年凍土。季節(jié)凍土占中國領(lǐng)土面積一半以上,其界西從云南章鳳,向東經(jīng)昆明、貴陽,繞四川盆地北緣,到長沙、安慶、杭州一帶。季節(jié)凍結(jié)深度在黑龍江省南部、 內(nèi)蒙古東北部、吉林省西北部可超過3米,往南隨緯度降低而減少。多年凍土分布在東北大、小興安嶺,西部阿爾泰山、天山、 祁連山及青藏高原等地,總面積為全國領(lǐng)土面積的1/5 。
我國幾個(gè)直轄市和省會(huì)城市及大城市凍土深度 :杭州5厘米;上海至武漢一線8-10厘米;合肥11厘米;濟(jì)南―西安45厘米;北京85厘米;蘭州―銀川103厘米;呼和浩特、沈陽120厘米以上;哈爾濱200厘米;長春150厘米;丹東、大連90厘米。
1.3凍土深度對(duì)給水管道埋深的影響
在季節(jié)性凍土地區(qū)埋設(shè)供水管道時(shí),深埋至凍土層以下,以免有凍裂的危險(xiǎn)。根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50013-2006)及條文闡明中有關(guān)規(guī)則:室外給水管道在土壤冰凍線以下0.15m埋設(shè)。
因此,在PE給水管道設(shè)計(jì)中,我們首先要了解當(dāng)?shù)氐膬鐾辽疃龋?須將給水管道的管頂控制在土壤冰凍線以下0.15m處。這是確定給水管道埋深的重要因素之一,也是確定給水管道埋深的步驟一。
02與相關(guān)規(guī)范規(guī)定管線排列順序有關(guān)
在給水管道設(shè)計(jì)中,特別是在城市道路中,給水管道與其他管線不僅存在橫向交叉,而且存在縱向交叉,如設(shè)計(jì)不全考慮給水管道埋設(shè)高程及合理的管道坡度控制,就會(huì)存在設(shè)計(jì)管線高低起伏。這樣不僅會(huì)影響給水管道的安 全運(yùn)行和工程造價(jià)的投資,還會(huì)增加今后給水管道運(yùn)行成本,甚至?xí)?duì)今后給水管道的管理維護(hù)維修帶來不便。
因此,PE給水管道埋深的控制,還應(yīng)滿足管國家和地方的規(guī)范規(guī)定排列順序要求。這是確定給水管道埋深的因素之一,也是確定給水管道埋深的步驟二。
在實(shí)際給水管道設(shè)計(jì)中,管線埋設(shè)應(yīng)參考以下原則:
1.有管線高程控制的管線綜合資料時(shí),給水管道按其給定管線高程進(jìn)行埋設(shè)控制。
2.無管線高程控制的管線綜合資料時(shí),應(yīng)滿足以下規(guī)定和原則控制管道埋設(shè)深度:
1)當(dāng)工程管線交叉敷設(shè)時(shí),自地表面向下的排列順序宜為:電力、通信、熱力、燃?xì)?、給水、再生水、雨水、污水。
2)當(dāng)各工程管線豎向高程發(fā)生矛盾時(shí),宜按下列規(guī)定處理:臨時(shí)性管線讓正式管線;擬建管線讓現(xiàn)有管線;分支管線讓主干管線;小管徑管線讓大管徑管線;可彎曲管線讓不易彎曲管線;壓力管線讓重力自流管線;技術(shù)要求低的管線讓技術(shù)要求高的管線。
3)工程管線在交叉點(diǎn)的高程應(yīng)根據(jù)排水管線的高程和管線覆土深度確定;排水管線高程應(yīng)根據(jù)其專業(yè)規(guī)劃和設(shè)計(jì)文件確定,不得隨意變更。工程管線交叉時(shí)的垂直凈距,應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
4)人行道下覆土深度為0.6m;車行道下覆土深度為0.7m。
03管道埋深與埋地管道上的荷載有關(guān)
通過以上步驟一、步驟二,可以初步判斷PE給水管道的埋深,但還需要對(duì)埋地管道上的荷載和管道自身結(jié)構(gòu)的安 全進(jìn)行驗(yàn)算,研判該埋深是否滿足埋地管道安 全要求。如不滿足要求,則需要調(diào)整給水管道埋深,當(dāng)然這是反復(fù)推演的過程,直到PE管道埋深滿足供水管道運(yùn)行安 全、工程投資經(jīng)濟(jì)合理、方便今后管理維護(hù)維修方便為止。在此,主要介紹計(jì)算中考慮給水管道受力情況,方便大家計(jì)算。
在埋地PE給水管道設(shè)計(jì)中,給水管道結(jié)構(gòu)上的作用力有兩種類型,一種為永 久作用力,另外一種為永 久作用力與可變作用力的組合。埋地給水管道永 久作用力,包含給水管道結(jié)構(gòu)自重、給水管道土壓力(豎向和側(cè)向)、管道內(nèi)(滿水)水重、給水管道地基的不均勻沉降等。
埋地給水管道可變作用力,包含地面人群荷載、地面堆積荷載、地面車輛荷載、溫度變化、壓力管道內(nèi)的靜水壓(運(yùn)行工作壓力或設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力)、管道運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的真空壓力、地表水或地下水的作用力等。
在實(shí)際的計(jì)算中,對(duì)PE給水管道上荷載計(jì)算公式可按《給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50332-2002)中的給定公式進(jìn)行計(jì)算。這是確定給水管道埋深的因素之一,也是確定給水管道埋深的步驟三。
除了以上影響埋地管道埋深因素外,還應(yīng)考慮給水管道基礎(chǔ)承載力、地下水位等因素影響。
總之,成都PE給水管道埋深是否合理,決定了給水管道的工程投資是否經(jīng)濟(jì)合理、是否體現(xiàn)了節(jié)能減排、能否保證給水管道安 全運(yùn)行、能否保證今后管理維護(hù)維修方便。我們應(yīng)充分考慮給水管道埋深的主要因素及相關(guān)因素,選擇合理的管道埋深。