綜合管廊大口徑輸配水干管專項設(shè)計要點
摘要：討論了綜合管廊大口徑輸配水干管專項設(shè)計要點，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，結(jié)合工程案例介紹了關(guān)鍵節(jié)點設(shè)計以及施工時應注意的問題。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)點主要包括引出口、端部井以及交叉口管線設(shè)計；建議管道遠程監(jiān)控與管廊監(jiān)控系統(tǒng)合用，監(jiān)控信號送至自來水公司；專項設(shè)計需保證近遠期設(shè)計容量、相應的安裝維護空間以及控制要求。
管廊內(nèi)給水管線（含管線附屬設(shè)施）通常由供水管道建設(shè)單位委托專項設(shè)計，與綜合管廊設(shè)計同步進行，全過程設(shè)計銜接、協(xié)調(diào)。著眼于綜合管廊內(nèi)大口徑輸配水干管專項設(shè)計，歸納設(shè)計要點。
01 給水管專項設(shè)計
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，沒有埋地敷設(shè)時由土壤摩擦力來抵消管道運行時的振動及軸向變形，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。同時管線支墩不宜過大占用管廊空間，且應能適應管廊帶來的不均勻沉降，大口徑（DN800及以上，下同）管道采用鋼管經(jīng)濟性也相對較高，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以內(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)給水管道標準段多采用焊接形式連接。而伸縮接頭、閥門等節(jié)點處采用法蘭連接。由于焊接時會有火花產(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，給水管道初次入廊時間應早于電力電纜。在局部維修時，應對已入廊的電纜采取防護措施，防止維修時的火花附著于電纜之上，造成火災。
1.2 管道附屬設(shè)施
根據(jù)供水管道運行要求，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)合管廊運行的實際情況，除管廊外設(shè)置閥門外，廊內(nèi)主干管及各支線或引出管需設(shè)置檢修閥。一般，埋地輸水干管每隔1～3km設(shè)置一處手動檢修閥，過多地設(shè)置檢修閥一方面增加了水頭損失，同時也可能帶來因閥門自身原因?qū)е鹿芫€漏水、長時間常開狀態(tài)檢修時難以關(guān)閉等系列問題。長距離輸水管線設(shè)計時檢修閥組間的距離可達5km。對于管廊內(nèi)大口徑輸配水管，因其一旦爆管，廊內(nèi)積水無法快速排出，可能對同艙的其他管線造成安全影響，建議干管上約500～1000m設(shè)置一處立式電動檢修閥。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)問題時能及時從內(nèi)部切斷；為排除管道中的積泥和在管道出現(xiàn)事故時放空，同時考慮管道試壓、沖洗，在配水管道的適當位置（低點臨河、臨水塘處）設(shè)排泥三通及泄水閥。泄水閥設(shè)置應靠近集水坑附近，放空管嚴禁伸入集水坑內(nèi)。一般，市政配水管網(wǎng)的消火栓及用戶點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。而輸水管道管線下坡前高處以及較長平直管段設(shè)置復合排氣閥，不超過1 km設(shè)1處。建議廊內(nèi)大口徑輸配水管除管道凸起點外，不再在中間設(shè)置排氣閥。排氣閥采用自動復式排氣閥，既可自動排氣，又可在管道需要檢修放空時進氣。壓力變送器是用以測定給水管道壓力的傳感器，以設(shè)在大中型的干管上為主。測壓點的選定既要真實反映水壓情況，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、電磁流量計等附屬設(shè)施的安裝需求。如蘇州某管廊內(nèi)DN1000配水干管檢修閥門（主要作用是隔斷，將故障點兩端的閥門關(guān)閉后即可對管道進行維護），其整體高度不小于2.2m，故管道上方應留有不小于1.0m的閥門附件放置空間?？傮w設(shè)計時上部管線支架需考慮局部避讓。而電磁流量計通常略寬于管道本身，因此在設(shè)計時，流量儀設(shè)置位置結(jié)合計量、爆管預警等功能需求，一方面盡量考慮與節(jié)點結(jié)合設(shè)計（斷面寬度大于標準斷面），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)點設(shè)計
以蘇州某管廊工程DN1000給水管專項設(shè)計為例，簡單介紹入廊給水管道的關(guān)鍵節(jié)點設(shè)計，包括引出口、端部井及交叉口（見圖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、伸縮接頭，該設(shè)置順序主要考慮伸縮接頭漏水時可及時切斷，立管通過支架、吊架固定。端部井設(shè)置于管廊起終端，該節(jié)點給水管道沿端部井側(cè)壁爬升到適當高度側(cè)出后與廊外管道相接，廊外設(shè)置閥門。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凈空空間可滿足安裝檢修所需，支管起端設(shè)置隔斷閥門。
1.4 管道相容
供水管道入廊敷設(shè)后避免了土壤腐蝕，管道安全性進一步得以提高。因此，在目前建設(shè)運行的綜合管廊中，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氣管道同艙敷設(shè)，但由于燃氣艙需按防爆設(shè)計，供水管上設(shè)置的電動控制閥需采用防爆型，會增加造價及維護費用。
1.5 管道防腐
對外防腐涂料的要求：有良好和穩(wěn)定的電絕緣性能、與金屬表面有較強的黏著力、耐腐蝕性能好、抗剝離強度高、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，耐細菌腐蝕，又具有良好的耐陰極保護電位的性能，國內(nèi)外有許多成功應用的實踐經(jīng)驗。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，價格與常用的環(huán)氧煤焦瀝青防腐涂料相比，相對略高。室內(nèi)管道及配件外防腐亦常采用有機硅丙涂料，普通級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)境無需考慮抗紫外線照射，環(huán)氧煤焦瀝青、環(huán)氧粉末、3PE都可采用，需綜合考慮經(jīng)濟性及維護周期要求，酌情選擇。
內(nèi)防腐：D≥500 mm的管道采用水泥砂漿襯里，厚度應符合《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50268—2008）的規(guī)定。D<500mm管道采用船用無毒飲水艙涂料，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 事故爆管問題
管廊內(nèi)沿線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)生爆管計算，DN800供水管道每1 000m設(shè)一處閥門，采用電動閥門，管理人員可在控制中心進行操作，因此爆管至關(guān)閉閥門，一般不超過3min，一次事故排水量按管道3 min的排水量（管道流速取1m/s，合計約90.4m3）加上1000m管道的水量計算。假設(shè)給水管道艙室寬度按3.15m計算，淹沒水深達0.19m，按單個防火分區(qū)（200m）設(shè)二處集水坑復核，每處集水坑內(nèi)設(shè)2臺排水泵，單泵排水量為25m3/h，平時正常排水時1用1備，事故時2臺同時工作，共20臺水泵約1.2h排空爆管水，因此從自來水公司及時開展搶修工作角度考慮，需由檢修人員外部協(xié)助排水，縮短排水時間。
1.7 其他
給水管道出入管廊部位（引出口，端部井）預埋套管，考慮水管熱脹冷縮影響。廊內(nèi)干管是否設(shè)置補償接頭結(jié)合計算結(jié)果確定，一般對于大口徑鋼管，其本身延展性即可滿足要求。穿防火墻處設(shè)置鋼制套管，套管尺寸大于給水管道兩級，兩側(cè)超出防火墻20mm，穿防火墻管道與套管縫隙之間應用阻燃密實材料和防水油膏填實。支墩間距根據(jù)計算確定（一般6~10m），變形縫兩側(cè)各設(shè)一個，采用鋼抱箍連接。支墩在管廊底板預留插筋與結(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。建議管道遠程監(jiān)控與管廊監(jiān)控系統(tǒng)合用，監(jiān)控信號送至自來水公司。
此外，關(guān)于給水管道入廊后，室外消火栓如何設(shè)置的問題，規(guī)范規(guī)定，室外消火栓的間距不應大于120m，若每隔不超過120m從管廊中引支管做消火栓大大增加了節(jié)點數(shù)量和工程投資。同時，一般不建議在大口徑輸配水干管直接引出消防管。因此，針對于此，通?？稍诘缆贩笤O(shè)一根專用直埋消防管。當?shù)缆穼挾却笥?0m時，要求在道路兩邊設(shè)置消火栓，此時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)的平行運輸條件，同時鑒于安全問題，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纜帶來安全隱患。
2.2 管道安裝
施工時需考慮管道在管廊內(nèi)的平行運輸條件，預留足夠的吊裝及固定空間。同時，管道焊接一般先于廊內(nèi)通風設(shè)施安裝，焊接作業(yè)時不具備全面通風的條件，因此，需盡量靠近可自然通風處（投料口、引出口、通風口均可）進行焊接作業(yè)，同時設(shè)置可移動式小型排煙除塵機，保障施工人員安全健康的施工環(huán)境。此外，管廊頂板宜預埋吊鉤，方便大口徑管道落管就位時的安裝吊運。
2.3 管道沖洗
按照GB 50268—2008要求，給水管道安裝敷設(shè)后，應及時開展壓力試驗。壓力試驗合格后，投入使用前應進行管道沖洗與消毒。管廊內(nèi)排水泵泵排能力并未考慮給水管道沖洗排水，針對此問題，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給水管專項設(shè)計為例，全長約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，可供沿線引出口排放沖洗水。特別是針對管廊及配套管線分段實施時，可滿足管道分段沖洗的要求。另一種方法是可考慮投放臨時大泵協(xié)助已有排水坑小泵共同排水，大泵出口可利用通風口或者投料口等口部臨時引出管廊。
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，同時無需考慮抗紫外線照射，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)濟性及維護周期要求，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，水平段間距計算確定（一般6～10m），變形縫兩側(cè)各設(shè)一個，采用鋼抱箍連接。管道遠程監(jiān)控建議與管廊監(jiān)控系統(tǒng)合用，監(jiān)控信號送至自來水公司。
③ 管道附屬設(shè)施可能與其他管線存在交互關(guān)系。關(guān)鍵節(jié)點設(shè)計主要包括引出口、端部井及交叉口管線設(shè)計。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 施工時需考慮管道在管廊內(nèi)的平行運輸條件，同時預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，針對沖洗水排放問題，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口或者投料口等口部臨時引出管廊。