给水管道工程设计中管道材料的选择

2022-07-14吴燕

魅力中国 2022年3期

吴燕

（安庆供水集团公司，安徽安庆 246004）

引言

有关调查研究显示，当前我国工程中对于给水管道的设计选择还存在着多种影响因素，这些因素对给水管道材料的选择造成了一定的误判，进而对给水管道工程的施工质量造成一定的影响，因此在给水管道工程建设中，施工方需要严格地根据当前国家政策及技术标准规范，对给水管道工程的建设、设计、监理等工作进行严格的监管，通过因地制宜合理选择给水管材，在工程给水水管网系统中推广塑料管道。

一、在管材的选择之中应当考虑的各种因素

（一）管道配件选择不当

现代城市建筑中，给水高层建设会耗费较多资金，水系统主要利用各种管道及附属结构出生活污水，建筑设计者需要根据规范做好给水系统设计，目前建筑给水系统设计问题主要包括管道配件问题、水污染问题等。城市给水网建设规划通常以增强供水管网压力的方式为主，高层建筑物给水管道设计中，需要设计人员选择合适的给水应用设施，保证给水构件应用质量。实际设计中，受人工成本等因素限制，部分设计人员对管道工作判断出现平偏差会导致出现管道泄漏等问题。

（二）材料使用的具体位置及施工方法

一种管道材料具体适合使用于什么地方，不仅需要考虑到它本身的特点，还需要观察、研究周围的自然地理环境、社会条件、居住在那里的人民的生活水平以及经济发展速度等方面的影响。除此以外，所要铺设的建筑物的不同是使用功能、建筑物是特性和施工标准也直接影响着水管道的材料选择；比如说在我国南部和北部地区冬日土壤的冻结深度、室外馆的冻结深度、地下水的分布情况等。并且因为同一地区的室外管网所采用的管道路可能有所不同，酒店、居民楼的使用性质差异较大，相同的管道可能不太适用，不同的管道系统所采用的管道材料也可能不同。所以应当参考到管道的暗包装、明包装、管道的加工以及地下的安装、运输水的温度和水流量的不同，来合理地选择不同的管道进行施工。

（三）水管道的不同连接方法

一旦疏忽了对管道连接的定制选择，就很容易发生在施工过程中需要增加投资、施工难度提升等一系列的难题。由于管道的生产所需要的模具比较多、进行施工的周期较长、施工所需要的投资较大，许多企业都不能或是没有完成对生产管道的基础设备，这给施工的企业带来了很大的不便。

（四）给水管道泄漏

部分建筑物可能出现供水不足、供水系统能耗较大等问题，原因可能是用户未掌握水流速度导致水资源浪费。一些建筑物给水系统距离较近，建筑物供水系统包括热水供应，部分给水系统设计不合理会导致等待时间长。建筑物设计未对热水循环系统优化，热水循环管道设计中未采取保温措施。建筑总体给水管道通常设置在地下深处，给水管道发生泄漏会对周围土地造成污染。部分建筑物给水系统水压设置不足，建筑物给水设计不合理会影响居民生活质量。

二、给水管材选择

（一）各种水管材的简介

现阶段在我国，用于水管道的常用管材有混凝土管和钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管、合成材料管材和玻璃钢管等管材。

（二）管材比选及选用

针对工程水的功能需要及地质情况，参考类似工程的工程实施情况，我们主要对重力流的HDPE 管、UPVC 管、钢筋混凝土管做以下比较。HDPE 及UPVC管的水力条件好，便于运输及施工、使用寿命长，且防腐性能好，但综合造价较大，钢筋混凝土管耐冲击性较好，综合造价较小，性能稳定。随着塑料管材的日益普及和应用成熟，管材价格也在下降，现在D600 以下的HDPE 管与钢筋混凝土管价格差别不大，对于D600 及以上的管道HDPE 管则无价格优势，而对于D600 及以上的管道HDPE 管则无价格优势，而且考虑到国内塑料管材产品不一，有的管材弹性变形极限较小（尤其是大口径）会导致有些情况下安全系数较低。根据工程实际情况，D600 以下管段数量不大，为节省工程成本，在工程中水管推荐均采用钢筋混凝土管。钢筋混凝土管道采用承插式，“O”型橡胶圈接口。

三、给水管道施工工程里所选用的各种管道的材料

（一）合理选择管道材质

目前，我国开始限制建筑给水管道的最大压力值，通常根据用户用水量制定值域。给水系统设计中，以用户用水量为参考数据，对污水进行集中处理，减少环境污染。实际应用水超过额定水量会对机器造成损坏。给水管道减压处理中需要综合考虑多种因素，供水管道工程涉及多种设备，管道的选材通常选用金属材质，但金属管道长期使用对人体健康造成危害，可以选用PVC 管道避免出现生锈情况，保证水资源清洁。在给水系统设计中综合考虑相关因素，能够保证水资源最大利用率。

（二）PPR 管

PPR 又被称作随机聚丙烯，它是由碳、氢这两个要素所构成的。因此这种管子在生产的化学成分方面，相对于其他来说是比较卫生的。因为PPR 比较安全卫生的这一优点，使得它也可以被添加到饮用水的系统之中。同时这种管子也具有较好的耐防腐蚀性。在阳光照射之下的抗紫外线的能力比较强。但是长期使用下这种管道容易老化，就需要定时地进行管道的更换。PPR 管同样适用于放污水的情况下，PPR 管道具有双壁波形管。电力工程师在施工的过程中经常使用它的主要原因是其本身具有PPR部件、有良好的绝缘能力、优秀的抗压能力以及牵引力。

（三）PE 管材

应用PE 管材与传统的给水管材相比，该管材的接头处强度过大，因此可以承受较大的水压，同时管材在连接中还可以采用热熔连接方式，提高给水工程施工中的便捷性。但是PE 管材在实际应用中及脆化温度较低，因此需要将该管材在温度-60℃～60℃范围内进行应用才较为安全。所以在我国北方地区冬季施工中，通常会使用PE 管材，来避免在给水工程施工中出现管道脆裂的问题。该管材还具备良好的耐腐蚀性能，土壤中的微生物和化学物质难以对管道材料进行降解，土壤中的细菌、真菌也难以在管材内外部生长，因此该管材可以埋设在土壤中。管材内部光滑的表面还可以为给水效率提供保障，大幅度减小给水管路在运行过程中产生的压力耗损，在给水工程中，施工人员可以结合具体施工情况采用多元化的非开挖技术进行操作，使PE 管材在工程施工中得到了广泛的应用。

（四）钢筋混凝土管

柔性连接，但管材、基础是刚性的，发生较大不均匀沉降容易使接头拉头，易漏水，造成二次污染。刚性管，怕地质沉降，在酸性条件下较易腐蚀。管材重，基础一般为素砼，需要养护，工期长。小管径综合造价中等，大管径综合造价低。

（五）钢管道

钢管包含了钢板的直线焊接管以及钢板的螺旋焊接管，这种管道通常是用作供水管；因为它具有良好的机械强度，在拉伸、曲度、抵抗冲击、防震能力等方面占据了优势。它的接口连接通常是焊接，所以事故发生后能够迅速地得到修复。管道可在附近的工厂进行加工，管道的单位重量比较轻；这使得它更便于运输和施工，管道需要实施内外防护的措施。钢管道的优点是其管道的强度高、作业压力大、管道运行比较安全可靠。这种管道安装起来更加方便、适应性强，可填埋于各种障碍物内，在进行内外防腐后的使用寿命更长。但是管道仍然需要进行防腐处理，且防腐、购买的成本较高。

四、给水管道设计要点

（一）给水管道参数设计

结合海绵城市相关理念，在给水管道设计中，一方面需要对给水管道布局进行合理设计。为了减少管道连接处渗漏、拐角堵塞问题，在布局时需要尽量使用直线布局，而且拐角尽量设置在易检修位置，并配置检修井，确保给水管道布局的合理性。为了确保给水管道和其他已有地下管线间距的合理性，可以利用综合物探技术、BIM 技术进行碰撞检测，基于检测结果调整布局，以提高布局方案的实用价值。另一方面，对给水管道材料进行优选，一般情况下，可选管道材料包括混凝土管道、铸铁管道、不锈钢管道等，在综合考虑管道压力、输送距离、地域气候等因素后，筛选恰当尺寸、适宜厚度的管道材料，在应用前也需要做好质量校核，待满足城市供给水需求后再进行使用。

（二）解决建筑物内水压不稳的对策

为了使建筑物内水压不稳问题能够有效解决，满足人们的用水需求和用水要求，在实际工作中需要不断地优化给水工程设计的方案，从多个角度入手，提高给水管道使用的效果和舒适度。在实际设计工作中，不同种类的用水器具要尽可能地进行并联，特别是对于水压较大的建筑区域来说，要特别考虑这一问题，在实际设计工作开展之前，需要认真地分析不同用水器具方面的用水需求和在水压方面的要求，提高设计方案的科学性和针对性。在建筑给水管道中可以设置环形通气管道，不断地增加管道内的气流量，防止管道内出现真空的情况，也在一定程度上减少了管道出现堵塞问题的发生。在实际设计时，要更加科学有序地设置好卫生间的给水管道直径，防止建筑在后续使用时出现堵塞等情况。在实际工作中要特别注意管材的直径，一定不要选择过窄的管材进行日常的施工，防止在后续使用时出现较为严重的堵塞，影响人们的日常使用。

（三）设置雨水管道

雨水是经自然循环形成的水资源，收集雨水投入生活用水可节约水资源。建筑物给水系统设计中，可以设置收集雨水收集池，设计雨水管道引入沉淀池对雨水集中处理。雨水循环利用中，初降雨水不能乱用，可以补充地下水。建筑给水的节能减排设计中，需要注意水资源污染问题，合理考虑给水系统污水处理。蓄水池长期无人清理会长满水锈，需要保持蓄水池清洁避免发生水资源污染，还应重视污水排放问题，禁止污水随意排入地，对自然水资源造成污染。给水系统设计中需要集中处理污水，对回收利用水资源二次处理保证水质达标。

（四）室内管道设计

为了提升室内管道设计的合理性，在传统室内管道设计中，厨房用水管道和卫生间管道会分隔开，这样也在很大程度上造成了水资源浪费。结合海绵城市理念，可以将厨房用水管道与卫生间管道关联在一起，将厨房用水作为卫生间冲洗用水，从而减少水资源浪费。而且在室内管道设计中，也需要做好管道降噪处理，一般情况下，会在管道内安装降噪设备，安装位置会根据BIM 仿真实验结果进行确定。也可以使用螺旋降噪管道，将室内管道噪声控制在较小范围内，从而营造良好的用水环境，同时，减少拐角设计，以降低管道渗漏问题的发生概率。

（五）资源的优化性配置

在给水设计工作中，要防止出现水资源浪费问题的发生，从而使得给水设计效率和水平能够得到有效提高，在实际工作中需要相关设计人员全面地分析整个区域的用水情况和水资源的分布情况，更加科学有序地规定好最终的设计方案。在设计中要充分地保证城市的基本生活和周边农业的正常供水，需要充分地考虑区域管道类型和区域管道数量等相关内容，并且还要细致地划分水管的种类，从而保证最终给水设计的合理性。另外还需要强化不同地区在用水平和方面的控制力度，结合不同地区的用水需求量进行更加科学有序地设计，在重点发展区域可以适当地融入无污染的地下水，并且采用雨水收集技术，满足这一地区农业生产需求以及要求。

（六）附属结构设计

对给水系统附属设施进行设计时，其内容包括水泵结构、增压结构、检查井等。目前，城市供水距离较远，若采用源头加压供水，需要保持供水管道内处于较大压力，而且随着运输距离的增加，供水压力会有所损耗，这会造成高层或超高层建筑用户供水压力不稳问题。因此，结合海绵城市中的节能理念，会在区域内设置双泵系统，即在小区内布设水泵和加压系统，待供水到达指定区域后，会利用加压系统对供水进行加压，使其压力维持在稳定的供给区间，满足高层建筑用水需求。同时，布设给水系统时，还需要在合适位置布置检查井，并对检查井井口直径、深度进行合理设计，从而满足系统检修需求。此外，还需要做好消防水系统的设计，基于实际情况确定管道尺寸、承压上限、消防栓节点位置等参数，从而提高区域运行安全性。

五、给水管道施工工程里管道材料的应用考虑特性

（1）性能可靠性。如果选错管道的话会产生漏水，这不但会影响到人们的生活，还会给人们的经济利益造成在损伤。那么怎样判断管道是否有良好的性能呢？主要凭借以下三个方面：首先要确保管道在达到足够的温度和压力的情况的稳定性。第二是要考虑到防止腐蚀、耐冲击、污染水质等方面的能力。第三是要在确保施工安全的情况下，适当地加强工程的质量，节约工程成本预算。（2）绿化性。环保是在进行供水管道的选择时需要考虑的重要因素之一，在进行选择时应尽量选择可循环利用的管道；以避免造成严重的环境污染。钢管和铜管回收率比较高，塑料管不能回收，所以应尽量不要选择使用塑料管。（3）安全卫生。现在健康和安全对于人们来说已经越来越重要了，所以在选择供水管道的材质时，管道的健康和安全性能已经变成了人们的首要考虑因素。质量好的管道能够抑制水中的微生物，不会给水质造成二次污染，比质量差的管道更为安全、可靠。