污水倒虹管设计要点与实例分析
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浅谈倒虹管工艺设计与技术要求摘要:排水管渠遇到河流、山涧、洼地、地下构筑物、铁路等天然或人为的障碍物的阻隔等障碍物时,需采用倒虹吸方式通过。
本文根据相关规范和设计手册对倒虹管道的设计要点进行了分析和总结,并将其应用到倒虹管实例的设计与计算中,提出应对倒虹管道漏水、堵塞及清疏的几点建议。
关键词:倒虹管设计要点水力计算实例0 引言现今,随着城市化进程的加快,作为城市发展先导的市政基础设施建设是必不可少的。
市政配套设施建设与城市化建设同步以至超前,有效的保证城市的正常运行和发展。
在市政管网的实施过程中,由于河流、山涧、洼地、地下构筑物、铁路等天然或人为的障碍物的阻隔,管道不能按平坦地区的坡度和高程进行施工,而是以下凹的折线方式从障碍物下通过,这就是倒虹吸管道。
1. 倒虹管道的设计要点(1)在地形、地质条件允许的情况下,倒虹管道的轴线尽可能与障碍物正交,管轴线的平面布置应在一条直线上,以减少管道的长度,降低投资。
(2)通过河道的倒虹管,一般不宜少于两条;通过谷地、旱沟或小河的倒虹管可采用一条。
通过障碍物的倒虹管,尚应符合与该障碍物相交的有关规定。
(3)倒虹管形式有多折型和凹字型两种,应根据具体情况来选用适合的倒虹管形式。
多折型适用于河面与河滩较宽阔,河床深度较大的情况,需用大开挖施工,所需施工面较大;凹字型适用于河面与河滩较窄,或障碍物面积与深度较小的情况,可用大开挖施工,有条件时还可用顶管法施工。
凹字型倒虹管在日本与我国华东地区广为应用,效果良好。
(4)管材管径选择:目前在倒虹管道中常用的管材有预应力钢筋混凝土管、钢管,,倒虹管一般采用钢管、钢筋混凝土管,近年来由于新型管材的发展,像预应力钢筒混凝土管、玻璃钢管、玻璃钢夹砂管等新型管材也在倒虹设计中得到了应用。
倒虹管道最小管径宜为200mm。
(5)管内设计流速应大于0.9m/s,并应大于进水管内的流速,当管内设计流速不能满足上述要求时,应增加定期冲洗措施,冲洗时流速不应小于1.2m/s。
南京市某污水倒虹管工程设计总结摘要:南京市河网密集、水系发达,污水管道穿越河道处往往以倒虹管形式敷设,污水倒虹管已然成为污水管网系统中的重要一环,其设计方案的选择不仅直接决定了工程建设投资及施工难易程度,更对整个污水系统的正常运行、倒虹管的定期清疏检测等方面影响深远。
本文结合作者自身的工作经验,对污水倒虹管备选方案进行分析,并对推荐方案进行细化总结,以期为同类工程设计提供参考与借鉴。
关键词:污水管道污水箱涵倒虹管设计一、项目背景南京市某污水主管建设工程用于转输上游污水泵站来水并收集沿线地块少量污水,新建管道总长度约为2.0km,管道设计流量为0.76m3/s,管径为DN1200,坡度为0.6‰,管材大部分采用Ⅱ级钢筋混凝土管,局部穿越河道、地铁、高速公路等特殊路段采用焊接钢管,计算流速为0.88m/s,充满度约为0.713,工程总投资约为3000万元。
管道沿线需穿越1处规划河道,2处现状城市内河,河底高程均低于相邻上、下游管段管底标高,故均需设置倒虹管。
本文以穿越其中1处现状河道为例进行分析。
污水管道拟穿越现状河道为城市内河,承担着区域排涝、景观、滨水休闲等功能,河道两端均设有排涝泵站,与外河通过泵站连通。
河道上口宽13m,河道挡墙为浆砌块石直壁挡墙,河底为自然护底,现状河底标高2.90m,规划河底标高为2.58m,河道常水位4.58m。
拟建污水管道穿越河道上游处管道管底标高约为2.82m,周边自然地面标高约为6.40m,现状地质为淤泥质粉质黏土。
二、设计要点1、倒虹管形式污水倒虹管的形式分为多折型和凹字型两种,本工程穿越处河道断面及深度均较小,管道可采用大开挖或顶管施工,故按照凹字形进行设计。
2、敷设条数依据《室外排水设计标准》(GB50014-2021)5.11.1条,通过河道的倒虹管不宜少于两条,通过小河的倒虹管可采用一条。
拟穿越河道虽为小河,但其肩负着排涝与景观的双重功能,不允许长期断水。
污水倒虹管设计要点与实例分析发表时间:2019-09-21T23:34:08.843Z 来源:《基层建设》2019年第19期作者:叶晔[导读] 摘要:随着污水管网系统日臻完善,覆盖率也日渐提高,越来越多的新建污水管道需要穿越河道,污水管道过河一般采用倒虹管的形式。
北京市市政工程设计研究总院有限公司深圳分院 518048摘要:随着污水管网系统日臻完善,覆盖率也日渐提高,越来越多的新建污水管道需要穿越河道,污水管道过河一般采用倒虹管的形式。
本文主要介绍了倒虹管概念、原理及设计要点等,并结合工程实例进行了具体分析。
关键词:污水管;倒虹管;设计要点;施工方案;进出水井 1倒虹管概念及原理排水管渠遇到河流、山涧、洼地或地下构筑物等障碍物时,不能按原有的坡度埋设,而是按下凹的折线方式从障碍物下通过,这种管道称为倒虹管,水体在倒虹管内的流动依靠上下游管道中的水面高差进行的。
倒虹管由进水井、下行管、平行管、上行管和出水井等组成,如图1所示。
图1倒虹管2污水倒虹管的设计要点要做好污水倒虹管的设计,应结合实际工程,主要要求线位合理、排水顺畅、维修方便、经济安全。
要达到以上目的,首先要做好倒虹管的设计,主要体现在以下几个方面。
2.1线位选择确定倒虹管穿越障碍物的大致位置,选定的穿越位置必须对整个管网是可行的、有利的。
判定是否可行、有利的标准主要有两点:一是选择此位置不会引起排水管网的过大迂回;二是过障碍物后排水管道能按原有管道的埋深坡度继续敷设前行,并能顺利到达目的地。
确定倒虹管的路线时,应尽可能与障碍物正交通过,以缩短倒虹管的长度,减少工程的施工量。
过河倒虹管道应尽量选择在水流稳定、不易被水冲刷、河岸土质稳固段,以策安全。
测量的目的是要选择倒虹管的穿越线,使其距离近,有较好的施工工作面,从而减少倒虹管的设计长度和降低施工难度。
另外,对选择好的穿越线地下的地质情况进行详细勘探。
一是看穿越线下是否有不利顶管施工的地质,如穿越位置处是否有岩石等坚硬物;二看是否对障碍物会造成不利影响,如河道的河床位置等,然后对探测数据进行可行性分析后确定倒虹管的穿管深度。
倒虹吸钢管专项施工方案中的成功案例分析与启示近年来,倒虹吸钢管在建筑施工中被广泛应用,其独特的设计原理和优异的性能使其成为解决排水难题的理想选择。
然而,在实际施工过程中,我们需要借鉴成功的案例,并分析其背后的原因,以便更好地指导未来的施工工作。
本文将通过分析几个倒虹吸钢管施工案例的成功之处,总结出相关的启示。
成功案例一:某大型商业综合体项目该项目的设计团队在进行排水系统设计时,考虑到场地地势较低,地下水位相对较高等现实因素。
因此,在建筑物的地下层设置了倒虹吸钢管系统,通过引导地下水进入倒虹吸钢管,以达到排水的目的。
该项目的成功之处在于,首先,设计团队充分了解了项目地块的水文地质条件,并对倒虹吸钢管的特性进行了深入研究。
基于这些了解和研究成果,他们选择了合适的倒虹吸钢管材质和型号,并合理布置了倒虹吸钢管的位置和数量,保证了系统的排水效率和稳定性。
其次,施工团队在安装倒虹吸钢管的过程中严格按照设计方案进行操作,确保每个倒虹吸钢管的连接牢固、排列有序。
同时,他们还进行了全面的检测和试验,以验证系统在各种工况下的性能表现,并通过实测数据进行了校验。
成功案例二:某高层住宅小区项目该项目位于城市中心区域,地势相对较高,且由于周边建筑物的限制,排水面积非常有限。
为了解决排水问题,设计团队决定采用倒虹吸钢管系统作为主要的排水方式。
该项目的成功之处在于,设计团队将倒虹吸钢管与建筑物的地下室相连接,借助室内排水系统将雨水引入倒虹吸钢管。
通过合理的施工方式和倒虹吸钢管系统的布置,他们成功地解决了排水难题,确保了项目地块的雨水排放效果。
同时,施工团队还考虑到了系统的可维护性和可操作性。
他们在倒虹吸钢管系统的布置中合理设置了检修井和清洗口,方便了后期的管道维护和清理工作。
这两个成功案例给我们带来了许多启示。
首先,倒虹吸钢管系统的施工方案必须根据实际地质环境和水文特征进行合理设计,充分考虑水位等因素的影响。
其次,施工团队在进行倒虹吸钢管的安装和连接时,应遵循规范要求,确保系统的连贯性和稳定性。
深汕特别合作区某过河污水倒虹管设计实例分析【摘要】在总结传统倒虹管的技术特点的基础上,以深汕特别合作区某过河倒虹管为例,提出合理的设计优化,以期为国内开展相关工程提供参考。
【关键词】过河污水管;倒虹吸;设计实例1 工程概况深汕特别合作区位于汕尾市海丰县,处于深汕高速、324国道厦深铁路以及正在建设中的广汕铁路交汇点。
2018年12月16日,深汕特别合作区揭牌仪式隆重举行,深汕特别合作区正式成为深圳第“10+1”区。
该工程位于深汕特别合作区某高新产业小镇内,属于市政道路配套管网建设项目,污水管正常情况下沿道路敷设,过河时需采用倒虹吸形式从河底穿越,河道水面宽度40m,河道红线宽度90m,河底高程4.2m,该河道为新开挖河道,河道规划不通航。
本次设计污水管上下游管径DN700,设计坡度3‰,设计充满度0.7,设计污水流量424.4L/s,设计流速1.48m/s。
2 过河污水倒虹管设计2.1 倒虹管的形式倒虹管通常有直管型(凹字型)与多折型两种形式,见图1与图2。
直管型适用于河面与河滩较窄,或障碍物面积与深度较小的情况;多折型适用于河面与河滩较宽阔,河床深度较大的情况[1]。
本工程倒虹管采用直管型与多折型相结合的形式(见图3),过河管前半段采用折线型,过河管后半段采用直管型,这样既可以减少进水井深度,管道中的沉积物又可以被冲刷至出水井中,避免污染物在过河管段中间沉积,便于后期清淤维护。
图1 直管型倒虹管图2 多折型倒虹管图3 直管型与多折型相结合倒虹管2.2 管道定线及选址倒虹管进出水井及管道应布置于道路及河道红线内,且管道线位尽可能与河道中线垂直,以期缩短倒虹管距离。
管道在过河处往往会碰到桥梁基础等障碍物,桥梁规范并未规定其他建(构)筑物与其基础的最小水平间距,《城市工程管线综合规划规范[2]》规定了排水管线与其他建(构)筑物的最小净距为2.5m,建议污水管线在过河时与桥梁基础的最小净距控制在5m以上。
浅谈污水倒虹管在城市排水工程中的设计及应用作者:张鹏飞来源:《科技创新与应用》2016年第11期摘要:在城市排水管道设计中,时常会遇到一些建筑物或其他障碍物等,由于污水管道是重力流,当污水管道与障碍物高程冲突时,可通过设置计倒虹管,绕开障碍物,保障城市排水的需求,文章将结合排水工程中遇到的一些实例来详细论述倒虹管设计的要点,以便后续工程设计遇到此类问题提供参考。
关键词:倒虹吸;闸槽井;水头损失;管理维护前言文章通过对新开路排水工程中设计实例,对污水倒虹管设计遇到的问题和设计要点等论述,详细介绍倒虹管设计思路,对今后遇到此类工程情况具有一定的借鉴意义。
1 工程概况1.1 倒虹管设计概况新开路东侧为红楼梦园,西侧为管道公司,本次新开路倒虹管穿八干渠,穿越管段上游有一座待建箱涵。
八干渠为现状有水沟渠,八干渠上口宽约25.5m、下口宽约8m、边坡系数为2,八干渠规划渠底高程为9.138m。
新开路污水自北向南由排入下游艺术大道现状污水管道内。
本次倒虹吸管道管径为d800,坡度为0.1%,管道长度52.2m,管顶覆土约5.9m。
如图1所示。
1.2 倒虹管设计条件由于新开路下游艺术大道污水管为现状污水管道,该管内高程为已经确定,上游污水管道穿过八干渠后无法直接以重力流方式接入到下游现状污水管道内,通过对新开路现场调研和对多个方案比较、论证,从中选优,最后确定穿越八干渠管段采用凹字型倒虹吸将污水排入下游污水管道。
倒虹管污水进水高程8.757m,出水高程8.182m,倒虹吸管道上下游水头差为0.575m。
2 倒虹管设计要点2.1 倒虹管设计要求当污水管道穿过河道、旱沟或地下构筑物等障碍物时不能按照原设计高程通过时,可设置倒虹管,倒虹管的必要条件是上下游管道高程差大于倒虹管水头损失,只有该条件具备时才能设置倒虹管。
2.2 采用的倒虹管型式倒虹管有多折型和凹字型两种。
多折型倒虹管适用于河面或河滩较宽,河床较深的情况,一般采用明开挖施工,施工作业面较大;凹字型倒虹管多用于穿越沟渠、小河,障碍物面积深度较小的情况,可采用明开挖施工,也可采用顶管施工。
倒虹吸钢管专项施工案例分析与经验总结在建筑施工中,倒虹吸钢管是一种常见的施工工法,用于排水系统设计中的特殊情况。
本文将以某工程项目为案例,对倒虹吸钢管的专项施工进行详细分析,并总结相关施工经验。
案例介绍:某工程项目为一座高层住宅楼的排水系统设计,由于楼层高度较大,传统的排水工法无法满足设计要求。
因此,施工方决定采用倒虹吸钢管的专项施工方案。
施工过程与难点:1. 管道设计与布置:施工方根据建筑楼层高度,对倒虹吸钢管的尺寸和布置进行了精确计算。
在施工前,需要进行详细的管道设计和布置方案制定,确保排水系统的正常运行。
2. 材料采购与质量控制:倒虹吸钢管的质量直接关系到施工质量和排水效果。
在案例中,施工方从信誉良好的供应商处采购高质量的倒虹吸钢管,并对材料进行严格检验,确保符合相关标准。
3. 施工现场安全措施采取:倒虹吸钢管施工需要在较高的楼层进行,因此,安全事项需要高度重视。
施工方在施工前制定了详细的安全计划,采取必要的防护和警示措施,确保施工过程中的人员安全。
经验总结:1. 精确计算设计:倒虹吸钢管施工前,需进行精确的设计与计算。
设计中需考虑楼高、倒虹吸钢管尺寸等因素,确保排水系统能够正常运行。
2. 选择合适的材料供应商:倒虹吸钢管施工需要采用高质量的材料,为了保证施工质量和排水效果,务必选择信誉良好的材料供应商,进行严格的质量控制。
3. 加强施工现场管理:倒虹吸钢管施工存在一定的危险性,为了确保人员安全,施工方应制定详细的安全计划并严格执行,提供必要的防护设施和警示措施。
4. 注重细节工作:倒虹吸钢管施工需要注意细节工作的把控,如管道连接、接口密封等。
施工过程中需要仔细操作,确保每一个细节都符合规范要求,以确保施工质量。
5. 施工实施前进行充分沟通:倒虹吸钢管施工前,施工方与设计方、监理方进行充分沟通,明确施工方案和技术要求,减少后期的变更和纠纷。
结论:倒虹吸钢管专项施工在解决高楼排水问题上具有一定的优势,但也存在一定的难点和风险。
1 简介 随着城市化进程的建设快速发展,居民物质文化需求逐渐得到满足,但城市早期管网建设标准低,老旧城区排水管网合流或覆盖率低,加之年代久远,管道渗漏和破损的日趋严重,晴天污水入河、雨天污水处理厂超负荷运行污水溢流排河,造成水生态环境恶化,与人民日益增长的精神文化需求相矛盾十分突出。
近年来党十八大、十九大以及十四五规划均提出要加快黑臭水体整治力度、推广海绵城市建设,努力建成生态友好的人居环境。
完善排水管网系统,新建截污纳管工程为治理工程首要工作,新建管网与现有障碍物、管线交叉冲突时有发生,在竖向高差富余的前提下,常采取倒虹管进行避让,具有管道迁改工程量少,施工周期短的优点。
本文以东南某沿海发达城市新建截污管道项目倒虹管设计为例,对倒虹管设计过程中的要点及部分细节优化进行阐述。
2 项目概况 本工程属于沿河污水截污管道工程,完善地块排水系统,改善河道水环境,设计污水管道位于一条通航河道沿线的市政道路下,呈南北走向,河道及道路上部垂直横跨大型道路桥梁,为立体交通节点,地块周边有集中海鲜批发市场,住宅、商业等建筑密集。
大桥底部现有一根DN1200埋地供水主干管与新建DN600截污管高程冲突,为确保城市居民日常生活不受施工影响,截污管道降低标高,采用倒虹管经供水管下方通过。
3 倒虹管设计计算要点 倒虹管有凹字形和多折形两种常用形式,多折形常用于有一定距离和深度,开挖面宽敞的地方;凹字形倒虹适用于距离较窄,深度不大,可大开挖施工,也可用顶管等非开挖施工。
倒虹管管径不宜小于DN200,倒虹管流速应>0.9 m/s,倒虹管计算时,常因为无法获取管道运行准确数据,同时忽视对地块排水量的近远期复核和预测,仅仅按倒虹管上游管道管径、充满度、水力坡降推算得出转输流量,并依此计算倒虹管管径。
但结合地块实际流量和管道运行数据,与上述方法计算结果往往相差较大,甚至会得出需设置单管倒虹或双管倒虹两种截然不同的结果,按两种情况分别计算如下: 按规划要求倒虹管上游负担管径为DN400,充满度取0.65,水力半径R=0.12,水力坡降i=0.0015,粗糙系数0.013,管道流速公式采用曼宁(Manning)公式,,流量。
污水过江倒虹管设计案例分析摘要:我国大多数城市都是依河流而建,这就给两岸污水统一收集处理造成一定困难。
污水重力流穿越河流时可采用架管或者倒虹管,但架管往往对河流防洪、通航等造成一定影响,实际采用较少,倒虹管可很好的避免上述问题。
通过对倒虹管设计中的具体参数及施工方法进行分析,为倒虹管设计提供参考。
关键词:污水;倒虹管;施工方式A Case Study on The Design of Inverted Siphon PipeHan Hongbo(Hunan Architectural Design Institute Limited Company,Changsha,Hunan Province,410011,China)Abstract:Most cities in China are built according to rivers,which poses certain difficulties for the unified collection and treatment of sewage on both sides of the strait.When the gravity flow of sewage passes through the river,the propped up pipe or inverted siphon pipe can be used.However,the propped up pipe usually has an adverse effect on the flood control and navigation of the river,so this method israrely used,and the inverted siphon pipe can well avoid the above problems.Through the analysis of the specific design parameters and construction methods,it provides a reference for the design of the inverted siphon pipe.Keywords:sewage;inverted siphon pipe;construction methods1 项目背景湖南省隆回县城依资江而建,分为南北两片,城北片区为主要发展区域,现状人口约18万人,已建设有1座3万m3/d污水处理厂和1座3万m3/d中途提升泵站,城北片区污水均由泵站提升至污水处理厂。
污水倒虹管设计要点与实例分析发表时间:2019-09-21T23:34:08.843Z 来源:《基层建设》2019年第19期作者:叶晔[导读] 摘要:随着污水管网系统日臻完善,覆盖率也日渐提高,越来越多的新建污水管道需要穿越河道,污水管道过河一般采用倒虹管的形式。
北京市市政工程设计研究总院有限公司深圳分院 518048摘要:随着污水管网系统日臻完善,覆盖率也日渐提高,越来越多的新建污水管道需要穿越河道,污水管道过河一般采用倒虹管的形式。
本文主要介绍了倒虹管概念、原理及设计要点等,并结合工程实例进行了具体分析。
关键词:污水管;倒虹管;设计要点;施工方案;进出水井 1倒虹管概念及原理排水管渠遇到河流、山涧、洼地或地下构筑物等障碍物时,不能按原有的坡度埋设,而是按下凹的折线方式从障碍物下通过,这种管道称为倒虹管,水体在倒虹管内的流动依靠上下游管道中的水面高差进行的。
倒虹管由进水井、下行管、平行管、上行管和出水井等组成,如图1所示。
图1倒虹管2污水倒虹管的设计要点要做好污水倒虹管的设计,应结合实际工程,主要要求线位合理、排水顺畅、维修方便、经济安全。
要达到以上目的,首先要做好倒虹管的设计,主要体现在以下几个方面。
2.1线位选择确定倒虹管穿越障碍物的大致位置,选定的穿越位置必须对整个管网是可行的、有利的。
判定是否可行、有利的标准主要有两点:一是选择此位置不会引起排水管网的过大迂回;二是过障碍物后排水管道能按原有管道的埋深坡度继续敷设前行,并能顺利到达目的地。
确定倒虹管的路线时,应尽可能与障碍物正交通过,以缩短倒虹管的长度,减少工程的施工量。
过河倒虹管道应尽量选择在水流稳定、不易被水冲刷、河岸土质稳固段,以策安全。
测量的目的是要选择倒虹管的穿越线,使其距离近,有较好的施工工作面,从而减少倒虹管的设计长度和降低施工难度。
另外,对选择好的穿越线地下的地质情况进行详细勘探。
一是看穿越线下是否有不利顶管施工的地质,如穿越位置处是否有岩石等坚硬物;二看是否对障碍物会造成不利影响,如河道的河床位置等,然后对探测数据进行可行性分析后确定倒虹管的穿管深度。
2.2倒虹管设计参数选择(1)设计倒虹管的条数根据《室外排水设计规范》,通过河道的倒虹管不宜少于两条,通过谷地、旱沟或小河的倒虹管可采用一条。
倒虹管设置两条以上,是以便一条发生故障时,另一条可继续使用,平时也能逐条清通。
当近期流量不够,达不到设计流速的时候,可使用其中一条,暂时关闭另一条。
(2)确定倒虹管的流速因倒虹管的清通比一般管道困难得多,因此在设计时必须尽量完善,并采取各种措施来防止倒虹管内污水的淤积。
在设计流速时最好采用1.2~1.5m/s,在条件困难时可适当降低,但不宜小于0.9m/s,且不得小于上游进水管道内的流速。
当流速达不到0.9m/s时,应采用定期冲洗措施,冲洗流速不得小于1.2m/s。
2.3倒虹管设计计算(1)设计倒虹管管径倒虹管的管径应通过流量、流速计算确定,设计污水为合流管道时,设计倒虹管应按旱流污水量校核流速。
但最小设计管径不应小于200mm。
当缺乏基础的污水量资料时,可按照上游管道管径、坡度,按最大充满度计算得的流量确定。
(2)设计倒虹管各项标高污水在倒虹管内的流动是依靠上、下游管道中的水位差(进、出水井的水面高差)进行。
该高差用以克服污水流经倒虹管的全部阻力损失。
计算时,要求进水井和出水井间水位高差稍大于全部阻力损失值,其差值(安全水头)一般取0.05~0.10m。
倒虹管的水平管段的管顶距规划的河底一般不宜小于1.0m,通过航运河道时,其位置和管顶距规划河道河底距离应与当地航运管理部门协商确定,并设有标志,遇到冲刷河床应考虑防冲措施。
2.4附属构筑物设计(1)倒虹管进、出水井的设计倒虹管进、出水井应设在不被洪水淹没的地方。
进出水井内应设闸槽或闸门。
倒虹管进、出水井应设置检修室,检修室净高宜为2m。
当进出水井较深时,井内应设检修台,其宽度应满足检修要求。
当倒虹管的设计流速达不到0.9m/s时,还应在进水井内设置定期冲洗装置,并且在每个检修室顶部都应设人孔,地面检修孔应设井口和井盖。
倒虹管进水井和进水井的前一检查井内,均应设置沉泥槽,沉泥槽的设置深度一般为0.5m。
(2)沉泥槽和事故排出口设计。
位于倒虹管进水井前的检查井,应设置沉泥槽。
凹字型倒虹管的进出水井中也应设沉泥槽,一般井底落底0.5m。
进水井应设置事故排出口,如因卫生要求不能设置时,则应设备用管线。
但在有2条以上工作管线情况下,当其中1条发生故障,其余管线在提高水压线后并不影响上游管道正常工作仍能通过设计流量时,也可不设备用管线。
2.5 管径计算(1)式中:D为倒虹管管径,(m);Q为倒虹管内流量,(m3/s);υ为倒虹管内流速,(m/s),一般取1.2~1.5m/s,但不宜小于0.9m/s。
2.6标高计算H=h1+h2+h3(2)h1=i×L式中:H为进出水井的水面差,(m);h1为倒虹管沿程水头损失,(m);h2为倒虹管局部水头损失,(m),初步估算时,一般可以按照沿程水头损失值的5%~10%考虑,当倒虹管长度大于60m时,采用5%,等于或小于60m时,采用10%;h3为安全水头,一般取0.05~0.10m;i为倒虹管每米长度的水头损失;L为倒虹管总长度,(m);ζ为局部阻力系数;υ为倒虹管内流速,(m/s)。
3设计实例3.1工程概况某地区有2根现状DN800的过河污水倒虹管,该管道为西区和澳头片区的污水排入中心区污水处理厂的唯一通道,重要性非常高。
现状管道运行时间已经超过十年,欠缺维护,通过现场勘查和收集分析原管道设计资料,在目前的情况下不具备对现状两根DN800倒虹管停水进行清淤、检查、维修等工作的条件,这个重要的过河节点没有备用管道,给上游片区的污水正常排入污水处理厂带来了极大的的风险,而且万一倒虹管道发生损坏,会有污水长时间溢入河道、污染水体的风险。
另外,随着片区的发展,现状污水管道规格已不能满足规划污水的接入。
因此,亟需增设一套污水管道,确保上游片区污水顺利排入污水处理厂。
3.2现状条件项目位置处淡澳河河底宽约80m,河道水深约3.5m,南北岸均为湿地公园,湿地内无现状建筑物和构筑物,均为林地和草地,现状情况如下所示:现状起点位置地貌图现状终点位置地貌图现状倒虹井位于淡澳河南侧现状红树林公园人行道下,终点井位于现状滨河北路,过河倒虹管长178m,埋深7.5~8.7m。
现状淡澳河北岸红树林中,有一根DN600的华德输油管,埋深2.5m。
北岸滨河北路北侧主要有现状DN100给水管道、电力管道和DN300污水管道。
淡澳河南岸红树林绿化带有现状电力通信管线、DN1200污水管、DN600雨水管、现状DN600和DN100的给水管线。
3.3水力计算按照相应规范的要求,结合具体实际,进行倒虹管设计。
上游一根DN1200及一根DN1500污水管道汇入倒虹井,本次设计设置2根倒虹管,与现状2根DN800倒虹管组成两用一备(2根DN800为一组备用管)。
由于上下游污水管道规划标高已设定,两者相差0.53m,无调整余地,因此倒虹管设计水头损失不宜过大。
上游管道:一根DN1200+一根DN1500,其中DN1200管道坡度1.1‰,流速V=1.3m/s;DN1500管道坡度0.75‰,DN1500流速V=1.24 m/s。
两者设计充满度为h/D=0.75,合计流量 Q= 2925L/s。
根据《室外排水设计规范》进行水力计算,得单根DN1100倒虹吸管道流量Q=1462.5 L/s,坡度i=1.07‰,流速V=1.54 m/s。
设计流速大于规范要求的0.9m/s及上游进水管流速1.3m/s。
倒虹吸管道长:单根管道长L=190m。
倒虹管管段水头损失:沿程水头损失为h1=ixL=0.00107*190=0.203m,局部水头损失:进口局部水头损失为h进= 0.06m,出口局部水头损失为h出= 0.121m,局部水头损失为h2= h进+h出=0.06+0.121=0.181m。
倒虹管全部水头损失:h=h1+h2=0.203+0.181=0.384m 安全水头:管道较长且为主干管,因此安全水头取大值0.1m。
倒虹井上下游水面差H==0.384+0.1=0.484m<上下游井标高差0.53m。
4施工方式穿越河涌等水域的大型管线工程一般有围堰、自承式管架桥、沉管、顶管、定向钻等施工方法。
由于本项目位于湿地公园,景观要求高,因此管道考虑采用从河底穿越。
河底地质条件为淤泥质土,开槽施工需设置围堰及支护,实施难度及投资大。
综上,本次考虑采用非开挖施工方式,而本工程管径大,主要对沉管和顶管两种施工方法进行方案比选。
表1管道穿越方式比选表若采用沉管施工工艺,存在一些缺陷:(a)若采用带弯头式沉管,管道的下沉、定位都很困难,一旦跑位难以纠偏。
同样也存在开挖很深的问题。
(b)采用漂、沉管方案,造价高,工程施工工期较难保证。
(c)根据本工程的具体特点,若采用沉管法施工,由于水域宽阔,受潮汐的影响及管道埋藏深等原因,其水下开槽难以成形,该河床底又为深厚淤泥层,开槽坡度缓,工程量很大,基坑、管道长、水下作业多,施工风险高。
当采用顶管施工法时,工作井、接收井采用沉井施工,工艺技术成熟;采用封闭式机械顶进,施工风险较低。
因此本工程采用顶管法施工。
3管材及设计参数管材的选择取决于输送流量大小,施工方案,管道埋深,管道内压、当地地质及气象条件、工程造价等因素,另外还需要考虑所选择的管材在当地的供应情况。
经上文分析,本工程采用顶管施工,常用管材为钢管及钢筋混凝土管。
根据《给水排水工程顶管技术规程》:(1)顶管穿越江河底时,覆盖层最小厚度不宜小于管道外径的1.5倍,且不宜小于2.5m。
(2)互相平行的管道水平净距应根据土层性质、管道直径和管道埋置深度等因素确定,一般情况下宜大于1倍的管道外径。
(3)空间交叉管道的净间距,钢管不宜小于0.5倍管道外径,且不应小于1.0m;钢筋混凝土管不宜小于1倍管道外径,且不应小于2m。
在相同管径的情况下,钢筋混凝土管外径比钢管大约20%。
采用钢管有利于减少管道的埋深及间距,从而减少进出水井的埋深及尺寸,减少投资及施工风险。
再者,本次顶进距离约190米,钢管的管道结构承载能力优于钢筋混凝土管道。
因此,本次顶管管材采用钢管。
考虑到本次管道为污水干管,输送介质腐蚀性强,因此考虑在钢管内套PE管,即采用D1600x20钢管顶管,内套Dn1100PE管。
4附属构筑物设计 4.1进出水井进出水井设置位置应避免被洪水淹没,井盖高程应大于河道洪水位,检修室净高需大于规范要求的2米,因此本次进出水井设置在河道两岸空地处。
本次新建两根倒虹管共用进出水井,为便于后期运营维护期间的检修及清淤,井内对两根管道分别设置了闸门进行分隔。