給水管道工程設計中管道材料的選擇

吳燕

（安慶供水集團公司，安徽 安慶 246004）

引言

有關調查研究顯示，當前我國工程中對于給水管道的設計選擇還存在著多種影響因素，這些因素對給水管道材料的選擇造成了一定的誤判，進而對給水管道工程的施工質量造成一定的影響，因此在給水管道工程建設中，施工方需要嚴格地根據當前國家政策及技術標準規范，對給水管道工程的建設、設計、監理等工作進行嚴格的監管，通過因地制宜合理選擇給水管材，在工程給水水管網系統中推廣塑料管道。

一、在管材的選擇之中應當考慮的各種因素

（一）管道配件選擇不當

現代城市建筑中，給水高層建設會耗費較多資金，水系統主要利用各種管道及附屬結構出生活污水，建筑設計者需要根據規范做好給水系統設計，目前建筑給水系統設計問題主要包括管道配件問題、水污染問題等。城市給水網建設規劃通常以增強供水管網壓力的方式為主，高層建筑物給水管道設計中，需要設計人員選擇合適的給水應用設施，保證給水構件應用質量。實際設計中，受人工成本等因素限制，部分設計人員對管道工作判斷出現平偏差會導致出現管道泄漏等問題。

（二）材料使用的具體位置及施工方法

一種管道材料具體適合使用于什么地方，不僅需要考慮到它本身的特點，還需要觀察、研究周圍的自然地理環境、社會條件、居住在那里的人民的生活水平以及經濟發展速度等方面的影響。除此以外，所要鋪設的建筑物的不同是使用功能、建筑物是特性和施工標準也直接影響著水管道的材料選擇；比如說在我國南部和北部地區冬日土壤的凍結深度、室外館的凍結深度、地下水的分布情況等。并且因為同一地區的室外管網所采用的管道路可能有所不同，酒店、居民樓的使用性質差異較大，相同的管道可能不太適用，不同的管道系統所采用的管道材料也可能不同。所以應當參考到管道的暗包裝、明包裝、管道的加工以及地下的安裝、運輸水的溫度和水流量的不同，來合理地選擇不同的管道進行施工。

（三）水管道的不同連接方法

一旦疏忽了對管道連接的定制選擇，就很容易發生在施工過程中需要增加投資、施工難度提升等一系列的難題。由于管道的生產所需要的模具比較多、進行施工的周期較長、施工所需要的投資較大，許多企業都不能或是沒有完成對生產管道的基礎設備，這給施工的企業帶來了很大的不便。

（四）給水管道泄漏

部分建筑物可能出現供水不足、供水系統能耗較大等問題，原因可能是用戶未掌握水流速度導致水資源浪費。一些建筑物給水系統距離較近，建筑物供水系統包括熱水供應，部分給水系統設計不合理會導致等待時間長。建筑物設計未對熱水循環系統優化，熱水循環管道設計中未采取保溫措施。建筑總體給水管道通常設置在地下深處，給水管道發生泄漏會對周圍土地造成污染。部分建筑物給水系統水壓設置不足，建筑物給水設計不合理會影響居民生活質量。

二、給水管材選擇

（一）各種水管材的簡介

現階段在我國，用于水管道的常用管材有混凝土管和鋼筋混凝土管、預應力鋼筒混凝土管、合成材料管材和玻璃鋼管等管材。

（二）管材比選及選用

針對工程水的功能需要及地質情況，參考類似工程的工程實施情況，我們主要對重力流的HDPE 管、UPVC 管、鋼筋混凝土管做以下比較。HDPE 及UPVC管的水力條件好，便于運輸及施工、使用壽命長，且防腐性能好，但綜合造價較大，鋼筋混凝土管耐沖擊性較好，綜合造價較小，性能穩定。隨著塑料管材的日益普及和應用成熟，管材價格也在下降，現在D600 以下的HDPE 管與鋼筋混凝土管價格差別不大，對于D600 及以上的管道HDPE 管則無價格優勢，而對于D600 及以上的管道HDPE 管則無價格優勢，而且考慮到國內塑料管材產品不一，有的管材彈性變形極限較?。ㄓ绕涫谴罂趶剑е掠行┣闆r下安全系數較低。根據工程實際情況，D600 以下管段數量不大，為節省工程成本，在工程中水管推薦均采用鋼筋混凝土管。鋼筋混凝土管道采用承插式，“O”型橡膠圈接口。

三、給水管道施工工程里所選用的各種管道的材料

（一）合理選擇管道材質

目前，我國開始限制建筑給水管道的最大壓力值，通常根據用戶用水量制定值域。給水系統設計中，以用戶用水量為參考數據，對污水進行集中處理，減少環境污染。實際應用水超過額定水量會對機器造成損壞。給水管道減壓處理中需要綜合考慮多種因素，供水管道工程涉及多種設備，管道的選材通常選用金屬材質，但金屬管道長期使用對人體健康造成危害，可以選用PVC 管道避免出現生銹情況，保證水資源清潔。在給水系統設計中綜合考慮相關因素，能夠保證水資源最大利用率。

（二）PPR 管

PPR 又被稱作隨機聚丙烯，它是由碳、氫這兩個要素所構成的。因此這種管子在生產的化學成分方面，相對于其他來說是比較衛生的。因為PPR 比較安全衛生的這一優點，使得它也可以被添加到飲用水的系統之中。同時這種管子也具有較好的耐防腐蝕性。在陽光照射之下的抗紫外線的能力比較強。但是長期使用下這種管道容易老化，就需要定時地進行管道的更換。PPR 管同樣適用于放污水的情況下，PPR 管道具有雙壁波形管。電力工程師在施工的過程中經常使用它的主要原因是其本身具有PPR部件、有良好的絕緣能力、優秀的抗壓能力以及牽引力。

（三）PE 管材

應用PE 管材與傳統的給水管材相比，該管材的接頭處強度過大，因此可以承受較大的水壓，同時管材在連接中還可以采用熱熔連接方式，提高給水工程施工中的便捷性。但是PE 管材在實際應用中及脆化溫度較低，因此需要將該管材在溫度-60℃～60℃范圍內進行應用才較為安全。所以在我國北方地區冬季施工中，通常會使用PE 管材，來避免在給水工程施工中出現管道脆裂的問題。該管材還具備良好的耐腐蝕性能，土壤中的微生物和化學物質難以對管道材料進行降解，土壤中的細菌、真菌也難以在管材內外部生長，因此該管材可以埋設在土壤中。管材內部光滑的表面還可以為給水效率提供保障，大幅度減小給水管路在運行過程中產生的壓力耗損，在給水工程中，施工人員可以結合具體施工情況采用多元化的非開挖技術進行操作，使PE 管材在工程施工中得到了廣泛的應用。

（四）鋼筋混凝土管

柔性連接，但管材、基礎是剛性的，發生較大不均勻沉降容易使接頭拉頭，易漏水，造成二次污染。剛性管，怕地質沉降，在酸性條件下較易腐蝕。管材重，基礎一般為素砼，需要養護，工期長。小管徑綜合造價中等，大管徑綜合造價低。

（五）鋼管道

鋼管包含了鋼板的直線焊接管以及鋼板的螺旋焊接管，這種管道通常是用作供水管；因為它具有良好的機械強度，在拉伸、曲度、抵抗沖擊、防震能力等方面占據了優勢。它的接口連接通常是焊接，所以事故發生后能夠迅速地得到修復。管道可在附近的工廠進行加工，管道的單位重量比較輕；這使得它更便于運輸和施工，管道需要實施內外防護的措施。鋼管道的優點是其管道的強度高、作業壓力大、管道運行比較安全可靠。這種管道安裝起來更加方便、適應性強，可填埋于各種障礙物內，在進行內外防腐后的使用壽命更長。但是管道仍然需要進行防腐處理，且防腐、購買的成本較高。

四、給水管道設計要點

（一）給水管道參數設計

結合海綿城市相關理念，在給水管道設計中，一方面需要對給水管道布局進行合理設計。為了減少管道連接處滲漏、拐角堵塞問題，在布局時需要盡量使用直線布局，而且拐角盡量設置在易檢修位置，并配置檢修井，確保給水管道布局的合理性。為了確保給水管道和其他已有地下管線間距的合理性，可以利用綜合物探技術、BIM 技術進行碰撞檢測，基于檢測結果調整布局，以提高布局方案的實用價值。另一方面，對給水管道材料進行優選，一般情況下，可選管道材料包括混凝土管道、鑄鐵管道、不銹鋼管道等，在綜合考慮管道壓力、輸送距離、地域氣候等因素后，篩選恰當尺寸、適宜厚度的管道材料，在應用前也需要做好質量校核，待滿足城市供給水需求后再進行使用。

（二）解決建筑物內水壓不穩的對策

為了使建筑物內水壓不穩問題能夠有效解決，滿足人們的用水需求和用水要求，在實際工作中需要不斷地優化給水工程設計的方案，從多個角度入手，提高給水管道使用的效果和舒適度。在實際設計工作中，不同種類的用水器具要盡可能地進行并聯，特別是對于水壓較大的建筑區域來說，要特別考慮這一問題，在實際設計工作開展之前，需要認真地分析不同用水器具方面的用水需求和在水壓方面的要求，提高設計方案的科學性和針對性。在建筑給水管道中可以設置環形通氣管道，不斷地增加管道內的氣流量，防止管道內出現真空的情況，也在一定程度上減少了管道出現堵塞問題的發生。在實際設計時，要更加科學有序地設置好衛生間的給水管道直徑，防止建筑在后續使用時出現堵塞等情況。在實際工作中要特別注意管材的直徑，一定不要選擇過窄的管材進行日常的施工，防止在后續使用時出現較為嚴重的堵塞，影響人們的日常使用。

（三）設置雨水管道

雨水是經自然循環形成的水資源，收集雨水投入生活用水可節約水資源。建筑物給水系統設計中，可以設置收集雨水收集池，設計雨水管道引入沉淀池對雨水集中處理。雨水循環利用中，初降雨水不能亂用，可以補充地下水。建筑給水的節能減排設計中，需要注意水資源污染問題，合理考慮給水系統污水處理。蓄水池長期無人清理會長滿水銹，需要保持蓄水池清潔避免發生水資源污染，還應重視污水排放問題，禁止污水隨意排入地，對自然水資源造成污染。給水系統設計中需要集中處理污水，對回收利用水資源二次處理保證水質達標。

（四）室內管道設計

為了提升室內管道設計的合理性，在傳統室內管道設計中，廚房用水管道和衛生間管道會分隔開，這樣也在很大程度上造成了水資源浪費。結合海綿城市理念，可以將廚房用水管道與衛生間管道關聯在一起，將廚房用水作為衛生間沖洗用水，從而減少水資源浪費。而且在室內管道設計中，也需要做好管道降噪處理，一般情況下，會在管道內安裝降噪設備，安裝位置會根據BIM 仿真實驗結果進行確定。也可以使用螺旋降噪管道，將室內管道噪聲控制在較小范圍內，從而營造良好的用水環境，同時，減少拐角設計，以降低管道滲漏問題的發生概率。

（五）資源的優化性配置

在給水設計工作中，要防止出現水資源浪費問題的發生，從而使得給水設計效率和水平能夠得到有效提高，在實際工作中需要相關設計人員全面地分析整個區域的用水情況和水資源的分布情況，更加科學有序地規定好最終的設計方案。在設計中要充分地保證城市的基本生活和周邊農業的正常供水，需要充分地考慮區域管道類型和區域管道數量等相關內容，并且還要細致地劃分水管的種類，從而保證最終給水設計的合理性。另外還需要強化不同地區在用水平和方面的控制力度，結合不同地區的用水需求量進行更加科學有序地設計，在重點發展區域可以適當地融入無污染的地下水，并且采用雨水收集技術，滿足這一地區農業生產需求以及要求。

（六）附屬結構設計

對給水系統附屬設施進行設計時，其內容包括水泵結構、增壓結構、檢查井等。目前，城市供水距離較遠，若采用源頭加壓供水，需要保持供水管道內處于較大壓力，而且隨著運輸距離的增加，供水壓力會有所損耗，這會造成高層或超高層建筑用戶供水壓力不穩問題。因此，結合海綿城市中的節能理念，會在區域內設置雙泵系統，即在小區內布設水泵和加壓系統，待供水到達指定區域后，會利用加壓系統對供水進行加壓，使其壓力維持在穩定的供給區間，滿足高層建筑用水需求。同時，布設給水系統時，還需要在合適位置布置檢查井，并對檢查井井口直徑、深度進行合理設計，從而滿足系統檢修需求。此外，還需要做好消防水系統的設計，基于實際情況確定管道尺寸、承壓上限、消防栓節點位置等參數，從而提高區域運行安全性。

五、給水管道施工工程里管道材料的應用考慮特性

（1）性能可靠性。如果選錯管道的話會產生漏水，這不但會影響到人們的生活，還會給人們的經濟利益造成在損傷。那么怎樣判斷管道是否有良好的性能呢？主要憑借以下三個方面：首先要確保管道在達到足夠的溫度和壓力的情況的穩定性。第二是要考慮到防止腐蝕、耐沖擊、污染水質等方面的能力。第三是要在確保施工安全的情況下，適當地加強工程的質量，節約工程成本預算。（2）綠化性。環保是在進行供水管道的選擇時需要考慮的重要因素之一，在進行選擇時應盡量選擇可循環利用的管道；以避免造成嚴重的環境污染。鋼管和銅管回收率比較高，塑料管不能回收，所以應盡量不要選擇使用塑料管。（3）安全衛生?，F在健康和安全對于人們來說已經越來越重要了，所以在選擇供水管道的材質時，管道的健康和安全性能已經變成了人們的首要考慮因素。質量好的管道能夠抑制水中的微生物，不會給水質造成二次污染，比質量差的管道更為安全、可靠。

結語

綜上所述，在給水管道工程施工中，對于管道材料的選擇是給水管道工程中最為重要的環節，特別是隨著當前人們對水資源需求量的不斷增加。管道施工方應當注重管道材料使用中的便捷性和安全性，通過結合給水工程的具體施工情況和管道的使用情況，科學選用最為合理的管道材料，可以提高工程施工中的安全性和經濟效益。