建筑给排水综合管线设计探讨

摘　要：在室外给排水管道的布置过程中，不再是简单的布置给水管线、污水管线、雨水管线。而应与小区直埋电力、电信、热力、有线电视、燃气等管线或地下管沟等进行管线综合。本文对管线综合布置方式和原则、选用管材及管径的确定进行探讨。

关键词：给排水管材；给排水；设计
1管线综合布置方式和原则
　　住宅小区直埋电力、电信、热力、有线电视、燃气等管线或地下管沟等进行管线综合。平面上，防止各种设计管线互相抢位，严格按规范确定各种管线的水平位置，以便为以后管线改建或扩建或维修留有足够空间，各种管线的高程应从上而下依次确定，考虑小区排水管高程与区外市政排水管道的衔接和检修可行性。此外，小区地势平缓，管道施工过程中可能出现一些偏差，所以，污、雨水管道的管径和坡度适当加大，确保污、雨水快捷通畅的排入区外城市主干管。另外施工前最后实测一下要接入的市政排水管道井内流水高程，确保能顺坡接入。
　　一般情况下，道路下可不设管沟，根据相关规范的要求，各种管线应尽量布置在绿地、人行道或非机动车道下，以进行各种管线的横向和纵向布置，并尽可能满足各管线之间的技术要求，以及使用、施工、维护管理的需求。对于管线综合，一般应按下列原则进行布置。
　　⑴各种管道的平面排列不得重叠，并尽量减少和避免相互交叉。
　　⑵各种管道应尽量和道路中心线或主要建筑线平行敷设。
　　⑶管道与铁路、道路和管沟交叉时，应尽量垂直于铁路、道路和管沟中心线。
　　⑷给水管和污水管交叉时，给水管应敷设在污水管的上面。
　　⑸管道排列时，应注意其用途、相互联系及彼此间可能产生的影响。如污水管应远离生活饮用水管；直流电力电缆不应与其他金属管靠近，以免增加后者的腐蚀等。
　　⑹干管应靠近主要使用单位以及连接支管最多的一侧。
　　⑺给水管道、循环水管道允许与热力管道沟同沟敷设。
　　⑻架空管道不得影响运输、人行交通及建筑物的自然采光。
　　⑼给水管道的埋设深度应满足下面的要求：管道不被震动及行车力损坏；管道内水流不被冰冻或增高温度。
2选用管材
2.1给水管管材选用原则
　　⑴小区给水管道DN﹤100mm时，应选用给水塑料管或镀锌焊接管。
　　⑵小区给水管道DN≥100mm时，可选用内衬的给水铸铁管、球墨铸铁管或给水塑料管。
　　⑶钢管韧性好、强度高，但防腐性能差。我国规范规定：生活给水管道应选用热镀工艺的镀锌钢管。
　　⑷我国连续铸铁管性能较差，爆管现象较多；但DN200型还可采用。选管时壁厚可高选一级，或选用离心铸铁管。
　　⑸球墨铸铁管是理想的给水埋地敷设管道，在我国已有不少城市选用，效果较好。球墨铸铁管分离心可延性和铸态型两类。离心可延性球墨铸铁管性能较佳，是国际普遍选用的管材，我国正在积极推广使用，我司近几年开发建设的项目中，DN≥100mm的给水管道（包括室外埋地的消防管道）均采用离心可延性球墨铸铁管，其中包括福建省、市重点工程厦门软件园二期项目（该项目中使用此类管材近20KM长）。铸态型球墨铁管虽然不及离心可延型铸铁管，但优于其他灰口铸铁管。铸态型球墨铸铁管可以作为过渡选用。
　　⑹塑料管具有重量轻、耐压强度高、输水性能好、耐腐蚀性强等优点，是小口径给水管的发展趋势。常用给水塑料管有PVC-U、HDPE或MDPE、ABS聚丙烯管、聚丁烯管，以及钢塑复合管。其中现在使用的较多的是HDPE管，除了具有上述塑料管的优点外，与其他塑料管相比，强度高是它突出的优点，可以满足塑料管在城市道路下直埋地敷设。此外，对于室外的HDPE管，管道的连接需要全自动电熔焊机及热熔焊机，均需要施工单位购买或租借，专业的技术人员管理。这对于一般的建设和施工单位，其经济技术条件有一定的难度。
　　⑺给水管如采用钢管，要特别注意防腐问题。在管径要求大、高压送水及穿越铁路、河谷和地震区等管段较常采用钢管敷设。钢管埋地敷设时，管材会受到土壤、地下水腐蚀，同时还会受到地下杂散电流的影响，使金属表面产生电化学作用而损坏金属表层，故必须采取能隔绝对管道腐蚀及减少杂散电流对管道电化作用的防腐绝缘层，以延长管道使用寿命。埋地钢管一般采用水泥砂浆内防腐，外防腐一般采用石油沥青及环氧煤沥青，分普通级、加强级、特加强级三个等级，设计时应根据具体情况合理选择。
2.2小区排水管常用管材及选用
　　室外无压排水管一般很少采用金属管，只有当排水管道需要承受较高压力或对渗漏要求严格的地方才采用金属管材。
　　⑴居住小区内的排水管和雨水管，宜采用埋地排水塑料管、承插式混凝土管或钢筋混凝土管。近几年来，小区、市政道路上较小管径（D400及以下）的排水管道绝大部分采用排水塑料管，如双壁波纹管、UPVC加筋管、HDPE高密度管等。
　　⑵排水管如遇到穿越管沟、河流等特殊地段，或埋深过浅时可采用铸铁管或钢管。
　　⑶居住区内化粪池前的排水管宜采用塑料排水管。
　　⑷塑料管具有质地轻、耐腐蚀、水力性能好等优点，在室内已广泛采用，在小区室外排水工程中可进一步推广使用。排水管道多采用硬聚氯乙烯塑料管。
　　⑸陶土管因管节短，施工麻烦，故在居住小区不推荐使用。对于腐蚀性强的污水工程，可采用陶土管或耐腐蚀陶土管。
　　⑹承压排水管宜采用给水铸铁管或钢管。
　　⑺当排水温度大于40℃时，应采用金属排水管或热塑料排水管。
3管径的确定
3.1给水流量及管径的确定
　　居住小区内室外给水管道管径选择，一般依据《建筑给水排水设计规范》，《居住小区给水排水设计规范》中，居民用水定额、用水量等相关内容确定。在计算过程中要注意区分最大小时流量与设计秒流量的运用范围。《居住小区给水排水设计规范》中的3.5.2条，根据居住人数和生活给水干管、支管，对此做出了界定。
　　无论是市政给水管道还是居住小区室外给水管都涉及到流量与管径的对应问题，一般依据流量，流速，按《给水排水设计手册》中的水力计算表及地方经验来确定。但居住小区的给水管道一般管径较小，单靠水力计算表不容易确定管径。可以参考《水工业工程设计手册·建筑和小区给水排水》中提出的一个界限流量表，并结合地方经验来确定。
　　设计供水量根据下列各种用水类型来确定：
　　⑴综合生活用水：包括居民生活用水和公共建筑用水。根据居民生活用 水定额或综合生活用水定额及最高日时变化系数综合分析确定。
　　⑵工业企业生产用水和工作人员生活用水：生产用水量根据生产工业要求确定；工作人员生活用水量（含淋浴用水量）根据车间性质确定。
　　⑶消防用水：消防用水量、水压及延续时间等根据现行有关规定确定。
　　⑷浇洒道路和绿地用水：根据路面、绿化、气候和土壤等条件确定。
　　⑸未预见水量及管网漏失水量：按最高日用水量的百分比计。
　　管道的直径按下式计算：
 
式中：
　　D—管段直径/m
　　q—管段流量/（m3/s）
　　v—流速/（m/s）
　　给水管管径的确定应考虑远近期结合，同时照顾经济性和可靠性。管径确定涉及经济流速的确定，设计时常采用平均经济流速来确定管径，当D=100～400mm时，平均经济流速取0.9～1.4m/s。大管取大值，小管取小值，并用消防用水、事故及最大传输三种情况，对流量和压力进行校核。对于环状管网，首先应在保证供水所需水量和水压、水质安全、可靠性（保证事故时水量）和经济性基础上，对管网进行平差计算，确定管段流量和管径。平差结果应符合如下规定。
　　小环：△≤0.5m；大环：△≤1.5m
3.2排水管道流量的确定
3.2.1排水体制的选择
　　排水工程设计应以当地城镇（地区）总体规划和排水工程总体规划为主要依据。排水体制（分流制或合流制）的选择，应根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况和排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水体等条件综合考虑确定。新建地区的排水系统宜采用分流制。
3.2.2生活排水量的确定
　　《居住小区给水排水设计规范》中规定：生活排水管道的设计流量按照最大小时排水量进行计算。排水管道的设计有最小管径和最小设计坡度的规定。排水管道是按非满流设计，有最大设计充满度的规定。小区内计算最大小时流量时采用的小时变化系数，已经考虑了从小区到城镇管网的过渡因素。对于小区组团内的生活排水管道，按最大小时生活排水量进行设计，确定管径和坡度后（包括选用最小管径和最小设计坡度），再用相应的设计秒流量按满流进行校核，一般都能满足要求。
　　污水设计总流量Q的计算公式为：
　　Q=Q1+Q2+Q3
　　其中：Q1为居住区生活污水设计流量/（L/s），按下式计算：
　　Q1=n×N×Kz/（24×3600）
式中：
　　n—污水定额/（L/（人·天）），含居民生活污水定额和综合生活污水定额，可按当地用水定额的80%～90%采用；
　　N—设计人口数；
　　Kz—生活污水量总变化系数，按《室外排水设计规范》有关规定计取，或按实际数据采用。Q2为工业企业内生活污水量、淋浴污水量（L/s）。应与国家现行的《室外给水设计规范》的有关规定协调；
　　Q3—工业企业的工业废水量/（L/s）。
　　工业废水量级及其总变化系数应根据工艺特点确定，并与国家现行的工业用水量有关规定协调。
3.2.3雨水设计流量
　　雨水设计流量Q按下式计算：
　　Q=F×q×ψ
其中：
　　F—汇水面积，其划分应结合地形坡度、汇水面积的大小及雨水管道布置等情况划定。地形较平坦时，可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积；地形坡度较大时，可按地面雨水径流方向划分汇水面积。
　　ψ—径流系数。按《室外排水设计规范》有关规定计取。
　　q—设计暴雨强度[L/（s·ha）]。按下列公式计算：
　　q=167A1(1+ClgP)/(t+b)n
式中：
　　t—降雨历时（min）。t=t1+mt2，t1为地面集水时间，一般取5～15min；m为折减系数，暗管取2，明渠取1.2；t2为管渠内雨水流行时间。
　　在排水管道水力计算时应注意如下问题：
　　⑴雨水管道的水力计算应符合规范规定的最大允许流速、最小设计流速和最小设计流速控制的最小设计坡度要求。
　　⑵雨水管道管段的设计流量如果小于最小管径在最小坡度时通过的流量，该管段为不计算管段。不计算管段应采用最小管径，按最小设计坡度进行设计。
　　⑶水力计算从上游管段向下游管道依次进行，随着管段中设计流量的增加，设计流速也应相应增加。只有当下游管段流速已经大于1.2m/s（混凝土管和钢筋混凝土管）的情况下，坡度大的管道接到坡度小的管道时，设计流速才允许减少。
　　⑷计算时设计流量逐段增加，设计管径也应相应增加，但在管道坡度突然变陡处，其管径可根据水力计算确定由大变小，但一般减少一级，不得超过两级，并不得小于最小管径。
　　⑸当地面坡度太大或陡坡突然变缓时，可设置跌水井。一般管道跌水高度超过1m，宜设跌水井；跌水高度超过2m，必须设跌水井。跌水井不宜布置在管道转角处。
　　⑹管道转弯或交接处，其水流转角不应小于90°。
　　⑺各种不同管径的管道在检查井中连接宜采用管顶平接。相同管径的管道，或在平坦地区不同管径的管道也可采用平接，但任何情况下进水管管底标高不得低于出水管管底标高。
　　⑻小区内接户管接入小区排水支管时，最好有10～20cm落差。
4 结束语
　　综上所述，随着我国经济的快速发展，新建的中、高档小区不断出现，人们对生活环境的要求也不断提高。因此，在进行住宅区给排水管道设计时，要尽量精确计算，在满足给排水流量的基础上，统一规划，尽量节约管材，同时满足环保、美观的要求。