綜合管廊大口徑輸配水干管專項設計要點
摘要：討論了綜合管廊大口徑輸配水干管專項設計要點，分析了管廊內大口徑輸配水管管材選擇、管道接口形式、管道防腐、附屬設施設計，結合工程案例介紹了關鍵節(jié)點設計以及施工時應注意的問題。得出如下結論：管廊內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，需要設置必要的檢修閥、排水閥、排氣設備、壓力變送器等；關鍵節(jié)點主要包括引出口、端部井以及交叉口管線設計；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；專項設計需保證近遠期設計容量、相應的安裝維護空間以及控制要求。
管廊內給水管線（含管線附屬設施）通常由供水管道建設單位委托專項設計，與綜合管廊設計同步進行，全過程設計銜接、協(xié)調。著眼于綜合管廊內大口徑輸配水干管專項設計，歸納設計要點。
01 給水管專項設計
1.1 管道材質及連接方式
《城市綜合管廊工程技術規(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。”給水管為壓力管道，根據(jù)管廊內的情況，供水管道均需架空（設支墩）明敷，沒有埋地敷設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）管道采用鋼管經濟性也相對較高，目前管廊內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，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生，管廊內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 管道附屬設施
根據(jù)供水管道運行要求，供水管道需要設置必要的檢修閥、泄水閥、排氣設備、壓力變送器等。
結合管廊運行的實際情況，除管廊外設置閥門外，廊內主干管及各支線或引出管需設置檢修閥。一般，埋地輸水干管每隔1～3km設置一處手動檢修閥，過多地設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導致管線漏水、長時間常開狀態(tài)檢修時難以關閉等系列問題。長距離輸水管線設計時檢修閥組間的距離可達5km。對于管廊內大口徑輸配水管，因其一旦爆管，廊內積水無法快速排出，可能對同艙的其他管線造成安全影響，建議干管上約500～1000m設置一處立式電動檢修閥。管廊內部引出管立管上設置檢修閥，則是考慮管廊內部發(fā)現(xiàn)問題時能及時從內部切斷；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）設排泥三通及泄水閥。泄水閥設置應靠近集水坑附近，放空管嚴禁伸入集水坑內。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置復合排氣閥，不超過1 km設1處。建議廊內大口徑輸配水管除管道凸起點外，不再在中間設置排氣閥。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施的安裝需求。如蘇州某管廊內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，因此在設計時，流量儀設置位置結合計量、爆管預警等功能需求，一方面盡量考慮與節(jié)點結合設計（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)點設計
以蘇州某管廊工程DN1000給水管專項設計為例，簡單介紹入廊給水管道的關鍵節(jié)點設計，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置閥門、伸縮接頭，該設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。端部井設置于管廊起終端，該節(jié)點給水管道沿端部井側壁爬升到適當高度側出后與廊外管道相接，廊外設置閥門。交叉口則根據(jù)其主體結構有幾種不同的形式，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，支管起端設置隔斷閥門。
1.4 管道相容
供水管道入廊敷設后避免了土壤腐蝕，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。理論上供水管道也可與燃氣管道同艙敷設，但由于燃氣艙需按防爆設計，供水管上設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，國內外有許多成功應用的實踐經驗。熔結環(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，需綜合考慮經濟性及維護周期要求，酌情選擇。
內防腐：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生的事故廢水排放。對于供水管道事故爆管排水，假設管廊內設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）設二處集水坑復核，每處集水坑內設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。廊內干管是否設置補償接頭結合計算結果確定，一般對于大口徑鋼管，其本身延展性即可滿足要求。穿防火墻處設置鋼制套管，套管尺寸大于給水管道兩級，兩側超出防火墻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），變形縫兩側各設一個，采用鋼抱箍連接。支墩在管廊底板預留插筋與結構底板牢固連接，且支墩配筋。倒虹段轉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，關于給水管道入廊后，室外消火栓如何設置的問題，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，要求在道路兩邊設置消火栓，此時可酌情在管廊引出口出廊配水管上合理設置消火栓，在道路另一側敷設消防專用管。
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通風設施安裝，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T口，排至附近受納河體。以蘇州某管廊DN1000給水管專項設計為例，全長約8.3km的管廊敷設范圍內，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 結論
① 管廊內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，可綜合考慮經濟性及維護周期要求，酌情選擇。
② 供水管道需設置必要的檢修閥、排水閥、排氣設備、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），變形縫兩側各設一個，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 管道附屬設施可能與其他管線存在交互關系。關鍵節(jié)點設計主要包括引出口、端部井及交叉口管線設計。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的平行運輸條件，同時預留足夠的吊裝及固定空間。管廊內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。