¿Discutir las cuestiones de diseño de la ingeniería de tuberías de suministro de agua municipal?
Con el rápido desarrollo de la economía y la sociedad, los recursos hídricos son cada vez más importantes. Nuestro país es un país con escasez de recursos hídricos y debe fortalecer la utilización y protección de los recursos hídricos. Sin embargo, el problema del desperdicio de agua causado por corrientes, fugas, goteos y fugas en las redes de tuberías de suministro de agua en muchas ciudades no se ha resuelto de manera efectiva, y la tasa de fugas de las redes de tuberías de suministro de agua urbanas sigue siendo alta. Ya en 2003, el Ministerio de Construcción, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma y el Ministerio de Finanzas emitieron los "Opiniones sobre la aceleración de la renovación de las redes de tuberías de suministro de agua urbana" con Jiancheng [2003] No. 188 en 2015; El Consejo de Estado emitió el "Plan de acción para la prevención y el control de la contaminación del agua", que exige que la red de tuberías de suministro de agua que se ha utilizado durante más de 50 años y tiene materiales obsoletos se actualice para 2017, la tasa de fuga de la tubería de suministro público nacional de agua. la red se controlará dentro del 12%; para 2020, la tasa de fuga se controlará dentro del 10%; Este artículo analiza cuestiones de diseño relacionadas con la renovación de las redes de tuberías de suministro de agua urbana.
1 Materiales de las tuberías
Se deben considerar los siguientes factores al seleccionar los materiales de las tuberías para tuberías de suministro de agua municipal: ① Seguridad Los materiales de las tuberías deben ser no tóxicos, químicamente estables y cumplir. condiciones sanitarias. ② Tiene buena resistencia y puede soportar cargas externas y presión de trabajo interna. ③Resistencia a la corrosión y larga vida útil. ④La pared interior es lisa, el coeficiente de rugosidad es pequeño y las condiciones hidráulicas son buenas. ⑤Precio económico, adquisición, transporte e instalación convenientes. En la actualidad, las principales tuberías de suministro de agua incluyen tuberías de acero, tuberías de hierro dúctil, tuberías de PE, tuberías de hormigón armado pretensado, tuberías de hormigón cilíndricas de acero pretensado y tuberías rellenas de arena de fibra de vidrio [1].
1.1 Tubería de acero
La tubería de acero tiene buena resistencia mecánica, puede soportar grandes presiones internas y cargas externas, tiene buena tenacidad y es resistente al impacto. Tiene una gran adaptabilidad a geología compleja. Tuberías de acero; se utilizan en proyectos clave de conservación de agua, como cruces de ríos, escalada de terraplenes, cruces ferroviarios, túneles, etc.; la longitud de la tubería unitaria es más liviana que las tuberías de hierro dúctil y las tuberías de concreto, y el transporte y la instalación son convenientes. Sin embargo, la resistencia a la corrosión de las tuberías de acero es deficiente, por lo que se requieren medidas anticorrosión especiales y el costo de la anticorrosión es alto; la conexión soldada es relativamente problemática de construir;
1.2 Tubería de hierro dúctil
La tubería de hierro dúctil puede soportar una gran presión interna y carga externa, tiene una fuerte resistencia a la corrosión y tiene una pared interior lisa (generalmente la capa anticorrosión es cemento mortero), utilizando una interfaz flexible, fuerte estanqueidad y bajas fugas y consumo de agua. En los últimos 10 años, se ha promovido en proyectos hídricos clave en las ciudades y también se ha utilizado ampliamente en la renovación de redes de tuberías urbanas de tamaño grande y mediano y en nuevos proyectos de tuberías. Las tuberías de hierro dúctil son ligeramente más livianas que las de concreto y tienen menos construcción, transporte y pérdidas que las de concreto, pero son más pesadas que las de acero, las de plástico reforzado con fibra de vidrio rellenas de arena y las de plástico, y el costo es relativamente alto.
1. Tubería 3PE (tubería de polietileno)
La estructura química es estable y no se deteriora después de un uso prolongado, no se erosiona por las propiedades del suelo, tiene buena resistencia a la corrosión y previene la contaminación secundaria; las paredes internas y externas son lisas, sin incrustaciones, con un pequeño coeficiente de fricción y cierta elasticidad en la capacidad de suministro de agua, convenientes para la construcción y el transporte. Las interfaces de las tuberías están conectadas mediante conexiones o bridas termofusibles; , etc., con buena estanqueidad. Se requiere que la temperatura del agua se controle dentro de los 150 °C. Existe un fenómeno de envejecimiento y fragilidad. La adaptabilidad de las cimentaciones complejas es pobre y el costo es similar al de las tuberías rellenas de arena de fibra de vidrio.
1.4 Tuberías de hormigón armado pretensado
Las tuberías de hormigón armado pretensado son fáciles de fabricar, de bajo costo, tienen buena resistencia sísmica, resistencia a la presión interna y condiciones hidráulicas, y generalmente no requieren Tratamiento anticorrosión, es una tubería más económica. Las tuberías de hormigón armado pretensado se utilizan ampliamente en mi país y alguna vez se convirtieron en el principal material de tubería para proyectos de transmisión de agua a larga distancia. Sus desventajas son secciones de tubería cortas, muchas juntas, poca impermeabilidad, peso pesado, construcción y transporte inconvenientes y una alta tasa de rotura. .
Tubo de hormigón cilíndrico de acero pretensado 1.5
Tiene fuertes propiedades antifiltración y presión interna y un buen efecto de retención de agua. Es adecuado para la transmisión de agua a larga distancia y a gran altura. Proyectos Mejor tasa de garantía, su peso es ligeramente más ligero que los tubos de hormigón armado pretensado.
Tubo relleno de arena 1.6 FRP
El nombre completo es tubo relleno de arena y resina termoendurecible reforzada con fibra de vidrio, un nuevo tipo de tubo compuesto flexible no metálico. Tiene una fuerte resistencia a la corrosión, peso ligero, pequeño coeficiente de rugosidad y buen rendimiento hidráulico. Existen altos requisitos en cuanto a materiales de relleno de zanjas para tuberías y compacidad, así como altos requisitos de calidad de construcción.
Las tuberías de transmisión de agua cruda de gran diámetro, larga distancia y gran elevación generalmente eligen tuberías de acero o tuberías de hormigón cilíndricas de acero pretensadas que se utilizan generalmente cuando se cruzan ríos, orillas, alcantarillas y otros obstáculos o cuando el terreno geológico es complejo; tuberías de distribución de agua urbana, grafito dúctil Las tuberías de hierro fundido se utilizan cada vez más debido a sus buenas propiedades de soporte de presión, anticorrosión y sellado. En algunas áreas, se utiliza DN ≥ 300 mm para tuberías de hierro dúctil DN ≤ 200 mm; tubería. Desde 2004, la ciudad de Foshan ha promovido ampliamente las tuberías de HDPE en la renovación de tuberías de suministro de agua urbanas con DN=200 mm o menos. Varios proyectos de renovación de tuberías de suministro de agua (DN ≥ 400 mm) en la ciudad de Zhanjiang utilizan tuberías centrífugas de hierro dúctil con interfaz de enchufe tipo T, que son fáciles de construir.
2 Suelo superior de tuberías y relleno de zanjas de tuberías
2.1 Espesor del suelo superior de tuberías
En cuanto a la determinación del espesor del suelo superior de las tuberías de suministro de agua urbanas, "Construcción Suministro de agua 3.5.3 del "Código para el diseño de drenaje" (GB50015-2003) señala: La profundidad de cobertura del suelo de las tuberías de suministro de agua exteriores debe determinarse en función de factores como la profundidad de congelación del suelo, la carga del vehículo, el material de la tubería y las intersecciones de las tuberías. . La profundidad mínima de cobertura del suelo de la parte superior de la tubería no debe ser inferior a 0,15 m por debajo de la línea de congelación del suelo, y la profundidad de cobertura del suelo de la tubería debajo de la calzada no debe ser inferior a 0,7 m [2]. El "Código para el diseño de suministro de agua al aire libre" (GB50013-2006) y el "Manual de diseño de drenaje y suministro de agua" (Volumen 3), además de los principios anteriores, también mencionan que las tuberías grandes deben realizar cálculos antiflotación al ventilar según niveles de agua subterránea; en áreas congeladas, se debe considerar la congelación del suelo. La profundidad debe calcularse térmicamente. Cuando no hay datos reales, consulte la Tabla 1 [3, 4]. de 0,7 m cuando la resistencia de la tubería es suficiente o se toman las medidas correspondientes (como el encapsulado de concreto), también puede ser inferior a 0,7 m para garantizar que la resistencia de las tuberías no metálicas no se reduzca debido. debido al impacto de cargas dinámicas, el espesor del suelo de cobertura debe aumentarse adecuadamente. Por ejemplo, el "Reglamento técnico para la ingeniería de tuberías de suministro de agua de polietileno enterradas" requiere que las tuberías de polietileno enterradas debajo de carreteras de servicio liviano tengan una profundidad mínima de cobertura de la tubería. la parte superior no debe ser inferior a 1,0 m [5]. La intersección con otras tuberías también es un factor importante para determinar la profundidad del suelo que cubre las tuberías de suministro de agua, especialmente para proyectos de renovación de tuberías de suministro de agua urbana. Según las "Especificaciones de planificación integral para tuberías de ingeniería urbana" (GB50289-2016), la distancia libre entre las tuberías de suministro de agua y las tuberías de telecomunicaciones y energía directamente enterradas es > 0,5 m (las tuberías de protección son de 0,15 m y 0,25 m respectivamente), y la la distancia libre a las tuberías de agua de lluvia y alcantarillado es > 0,4 m, y la separación neta de las tuberías de suministro de agua con gas térmico es > 0,15 m [6]. En términos generales, las tuberías de comunicación y energía están cubiertas con tierra de 0,7 a 0,8 m, y las tuberías principales de agua de lluvia y alcantarillado son generalmente más profundas. Se puede mantener la tierra que cubre la parte superior de las tuberías de suministro de agua debajo de los carriles urbanos no motorizados a aproximadamente 1,2 a 1,5 m. Reduce los conflictos con otras tuberías y cumple relativamente bien con los requisitos de especificación.
2.2 Materiales de relleno de zanjas de tuberías y compactación
Tomemos como ejemplo tuberías flexibles (tuberías de hierro dúctil, tuberías de acero, tuberías de PE, etc.), según el manual "Construcción y Compactación de Las "Especificaciones de aceptación" de Ingeniería de tuberías de drenaje y suministro de agua requieren que los cimientos de la tubería (incluidos los cimientos del fondo de la tubería y el rango de ángulo de soporte efectivo de la tubería) deben rellenarse con arena medianamente gruesa; 500 mm en ambos lados de la tubería y por encima de la parte superior de la tubería se puede rellenar con arena medio gruesa, virutas de grava o arena con un tamaño máximo de partícula inferior a 40 mm o el suelo original que cumpla con los requisitos se debe rellenar con tierra original a 500 mm por encima de la parte superior de la tubería. 7]. El grado de compactación en la parte inferior de la tubería es ≥ 0,90; el rango del ángulo de soporte efectivo de la tubería y el grado de compactación en ambos lados de la tubería son ≥ 0,95 dentro del rango de 500 mm por encima de la parte superior de la tubería; directamente encima de la tubería es 85±2%, y el grado de compactación sobre ambos lados de la tubería es 85±2%. El grado de compactación es ≥0,90; el grado de compactación del suelo de relleno original a 500 mm por encima de la parte superior de la tubería es ≥ 0,90. En las esquinas axilares de la tubería se debe rellenar con arena medianamente gruesa. A ambos lados de la tubería y por encima se puede elegir entre arena medianamente gruesa, virutas de piedra y tierra intacta que cumpla con los requisitos. el precio de los materiales locales. La arena medianamente gruesa mencionada anteriormente es arena de río o arena de mar lavada no se puede usar simplemente para reducir el costo, de lo contrario causará fácilmente corrosión en las tuberías. Dentro del rango de 500 mm por encima de la parte superior de la tubería, el grado de compactación directamente sobre la tubería es 85±2%, y el grado de compactación en ambos lados sobre la tubería es ≥0,90, lo cual es una manifestación de la implementación del "medio -Método suelto y compacto".
Es decir, cuando el grado de compactación de los dos lados sobre la tubería es mayor que el de la parte superior de la tubería y el suelo se asienta y se deforma, el asentamiento en ambos lados sobre la tubería es menor que el asentamiento sobre la parte superior de la tubería, lo que resulta en dos Superficies de ruptura deslizantes sobre la tubería con fricción vertical hacia arriba distribuida que puede reducir la carga vertical hacia abajo sobre la tubería y protegerla. Cuando la tubería está ubicada debajo de la carretera, el grado de compactación mencionado anteriormente no puede cumplir con los requisitos de la subrasante de la carretera. Según la experiencia de diseño, se puede garantizar que el grado de compactación dentro de 250 mm por encima de la parte superior de la tubería sea del 85 ± 2 %. El suelo de relleno restante debe compactarse de acuerdo con el grado de compactación requerido por la subrasante de la carretera.
3 Instalaciones auxiliares de tuberías
1) Válvula de inspección Para facilitar la reparación de accidentes de las tuberías de suministro de agua, se deben instalar válvulas de inspección en las tuberías de suministro de agua. El espaciado específico debe considerarse de manera integral en función de las condiciones de mantenimiento del camino y las condiciones de drenaje de accidentes. Las tuberías de suministro de agua de larga distancia pueden equiparse con una válvula de mantenimiento de 5 a 10 km; las tuberías de suministro de agua urbanas pueden instalarse de 0,6 a 1,0 km, y el espacio no debe ser demasiado grande, según lo exige el "Código de diseño de suministro de agua al aire libre". la distancia entre válvulas de tuberías independientes en la red de distribución de agua no debe superarse la longitud de disposición de 5 bocas de incendio [3]. 2) Válvula de descarga de lodo Las válvulas de descarga de lodo se pueden instalar en áreas bajas de tuberías de transmisión de agua, tuberías de distribución de agua y en las áreas bajas de las tuberías entre las dos válvulas para reparación de accidentes y drenaje. Generalmente, se debe instalar una válvula de lodo en el área baja entre las dos válvulas. 3) Válvulas de escape: Las válvulas de escape deben instalarse en las protuberancias de las tuberías de transmisión de agua y de distribución de agua. Cuando la dirección vertical de la tubería es plana, se debe instalar una válvula de escape a un intervalo de aproximadamente 1 km. Para reducir el impacto del golpe de ariete, las tuberías de agua pueden equiparse con válvulas de admisión y escape de alta velocidad. Las tuberías de distribución de agua urbana pueden equiparse con válvulas de escape compuestas ordinarias. Cuando tiene funciones de entrada y escape de aire al mismo tiempo, el diámetro de la válvula de escape puede ser de 1/8 a 1/5 del diámetro de la tubería de agua. Cuando tiene solo la función de escape, el diámetro de la válvula de escape puede ser de 1/12 a 1/8 del diámetro de la tubería de agua. 4) El contrafuerte es para tuberías de suministro de agua que utilizan anillos de goma como tapones de agua. Interfaces tipo e interfaces flexibles tipo carcasa, es necesario instalar contrafuertes en T, codos y tapones de tubería para equilibrar la fuerza axial. 5) Los codos se usan generalmente para evitar obstáculos en las direcciones plana y vertical. Para reducir la pérdida de agua local, generalmente se usan codos de ángulo pequeño, como 11,25 °, y los codos de 90 ° no son adecuados. 6) Las tuberías principales de distribución de agua de hidrantes contra incendios en áreas urbanas con un diámetro de tubería DN ≥ 1000 mm generalmente no realizan directamente tareas de extinción de incendios, y las tuberías de extinción de incendios están conectadas a tuberías secundarias de distribución de agua. La distancia entre las bocas de incendio no deberá exceder los 120 m, la distancia desde el carril para vehículos motorizados no deberá exceder los 2 m y la distancia desde la pared exterior del edificio no deberá exceder los 5 m.
4 Conclusión
Con respecto a la selección de tuberías de suministro de agua municipal, la función de la tubería de suministro de agua y la topografía geológica deben considerarse completamente de acuerdo con los principios de selección de tuberías. Para tuberías de transmisión de agua cruda de larga distancia, gran elevación y gran flujo, generalmente se pueden seleccionar tuberías de concreto cilíndricas de acero pretensadas o tuberías de acero para secciones que pasan por tuberías de distribución de agua urbanas complejas con grandes diámetros; Generalmente se utilizan tuberías de hierro dúctil, y se pueden utilizar tuberías de hierro dúctil con diámetros pequeños, etc. Las tuberías de suministro de agua en los tramos urbanos generalmente están cubiertas con 1,2 a 1,5 m de tierra, lo que puede evitar mejor otras tuberías existentes; la compactación del material de relleno de la zanja debe cumplir con el "método medio suelto y sólido cuando se ubica la tubería". debajo de la calzada, también es necesario tener en cuenta los requisitos para la compactación del lecho de la carretera. Para garantizar el funcionamiento normal de la tubería de suministro de agua, es necesario instalar válvulas de acceso, válvulas de escape, válvulas de lodo, contrafuertes, codos, bocas de incendio y otras instalaciones auxiliares. La válvula de mantenimiento se basa en el principio de mantenimiento rápido después de la rotura de una tubería, teniendo en cuenta la economía; el punto de escape alto y el lodo de descarga en el punto bajo para equilibrar la fuerza axial desigual de la tubería de toma, se coloca en las T; codos y tapones de tuberías Contrafuertes; para reducir la pérdida de agua local, se deben utilizar codos de ángulo pequeño tanto como sea posible; la instalación de las bocas de incendio debe cumplir con los requisitos de protección contra incendios y no se deben usar tuberías principales de suministro de agua de gran diámetro; Responsable directo de las tareas de protección contra incendios.
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