铸铁给水管道开槽施工Word文档格式.docx
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配水管网是用来向用户配水的管道系统。
它分布在整个供水区域范围内，接受输水管道输送来的水量，并将其分配到各用户的接管点上。
一般配水管网由配水于管、连接管、配水支管、分配管、附属构筑物和调节构筑物组成。
1.1.2给水管道的布置
1.1.2.1布置原则
给水管网的主要作用是保证供给用户所需的水量、保证配水管网有适宜的水压、保证供水水质并不间断供水。
因此给水管网布置时应遵守以下原则：
（1）根据城市总体规划，结合当地实际情况进行布置，并进行多方案的技术经济比较，择优定案；
（2）管线应均匀地分布在整个给水区域内，保证用户有足够的水量和适宜的水压，水质在输送过程中不遭受污染；
（3）力求管线短捷，尽量不穿或少穿障碍物，以节约投资；
（4）保证供水安全可靠，事故时应尽量不间断供水或尽可能缩小断水范围；
（5）尽量减少拆迁，少占农田或不占良田；
（6）便于管道的施工、运行和维护管理；
（7）要远近期结合，考虑分期建设的可能性，既要满足近期建设需要，又要考虑远期的发展，留有充分的发展余地。
1.1.2.2管道的布置形式
城市给水管网的布置主要受水源地地形、城市地形、城市道路、用户位置及分布情况、水源及调节构筑物的位置、城市障碍物情况、用户对给水的要求等因素的影响。
一般给水管道尽量布置在地形高处，沿道路平行敷设，尽量不穿障碍物，以节省投资和减少供水成本。
根据水源地和给水区的地形情况，输水管道有以下三种布置形式：
（1）
重力输水系统
适用于水源地地形高于给水区，并且高差可以保证以经济的造价输送所需水量的情况。
此时，清水池中的水可以靠自身的重力，经重力输水管送入给水厂，经处理后将成品水再送入配水管网，供用户使用；
如水源水质满足用户要求，也可经重力输水管直接进入配水管网，供用户使用。
该输水系统无动力消耗、管理方便、运行经济。
当地形高差很大时为降低供水压力，可在中途设置减压水池，形成多级重力输水系统，如图1-2所示。
图l—2
（2）压力输水系统
适用于水源地与给水区的地形高差不能保证以经济的造价输送所需的水量，或水源地地形低于给水区地形的情况。
此时，水源（或清水池）中的水必须由泵站加压经输水管送至给水厂进行处理，或送至配水管网供用户使用。
该输水系统需要消耗大量的动力，供水成本较高，如图l-3所示。
（3）重力、压力输水相结合的输水系统
在地形复杂且输水距离较长时，往往采用重力和压力相结合的输水方式，以充分利用地形条件，节约供水成本。
该方式在大型的长距离输水管道中应用较为广泛，如图1-4所示。
图1-3
压力输水系统
图l—4
重力和压力相结合的输水系统
1—泵站；
2—高地水池
1、3—泵站；
2、4——高地水池
配水管网一般敷设在城市道路下，就近为两侧的用户配水。
因此，配水管网的形状应随城市路网的形状而定。
随着城市路网规划的不同，配水管网可以有多种布置形式，但一般可归结为枝状管网和环状管网两种布置形式。
（1）枝状管网
枝状管网是因从二级泵站或水塔到用户的管线布置类似树枝状而得名，其干管和支管分明。
管径由泵站或水塔到用户逐渐减小，如图1-5所示。
由此可见，树状管网管线短、管网布置简单、投资少；
但供水可靠性差，当管网中任一管段损坏时，其后的所有管线均会断水。
在管网末端，因用水量小，水流速度缓慢，甚至停滞不动，容易使水质变坏。
（2）环状管网
管网中的管道纵横相互接通，形成环状。
当管网中某一管段损坏时，可以关闭附近的阀门使其与其他的管段隔开，然后进行检修，水可以从另外的管线绕过该管段继续向下游用户供水，使断水的范围减至最小，从而提高了管网供水的可靠性；
同时还可大大减轻因水锤作用而产生的危害。
但环状管网管线长、布置复杂、投资多，如图l-6所示。
图l—5
枝状管网
图l—6
环状管网
1—二级泵站；
2—管网
2—管网
1.1.2.3配水管网的布置要求；
配水管网由各种大小不同的管段组成，不管枝状管网还是环状管网，按管段的功能均可划分为配水干管、连接管、配水支管和分配管。
配水干管接受输水管道中的水，并将其输送到各供水区。
干管管径较大，一般应布置在地形高处，靠近大用户沿城市的主要干道敷设，在同一供水区内可布置若干条平行的干管，其间距一般为500～800m。
连接管用于配水干管间的连接，以形成环状管网，保证在干管发生故障关闭事故管段时，能及时通过连接管重新分配流量，从而缩小断水范围，提高供水可靠性。
连接管—般沿城市次要道路敷设，其间距为800～1000m。
配水支管是把干管输送来的水分配到接户管道和消火栓管道，敷设在供水区的道路下。
在供水区内配水支管应尽量均匀布置；
尽可能采用环状管线，同时应与不同方向的干管连接。
当采用枝状管网时，配水支管不宜过长，以免管线末端用户水压不足或水质变坏。
分配管（也称为接户管）是连接配水支管与用户的管道，将配水支管中的水输送、分配给用户供用户使用。
一般每一用户有一条分配管即可，但重要用户的分配管可有两条或数条，并应从不同的方向接入，以增加供水的可靠性。
为了保证管网正常供水和便于维修管理，在管网的适当位置上应设置阀门、消火栓、排气阀、泄水阀等附属设备。
其布置原则是数量尽可能少，但又要运用灵活。
阀门是控制水流、调节流量和水压的设备，其位置和数量要满足故障管段的切断需要，应根据管线长短、供水重要性和维修管理情况而定。
一般干管上每隔500—1000m设一个阀门，并设于连接管的下游；
干管与支管相接处，一般在支管上设阀门，以便支管检修时不影响干管供水；
干管和支管上消火栓的连接管上均应设阀门；
配水管网上两个阀门之间独立管段内消火栓的数量不宜超过5个。
消火栓应布置在使用方便，显而易见的地方，距建筑物外墙应不小于5.0m，距车行道边不大于2.0m。
以便于消防车取水而又不影响交通。
一般常设在人行道边，两个消火栓的间距不应超过120m。
保护半径150m.
排气阀用于排除管道内积存的空气，以减小水流阻力，一般常设在管道的高处。
泄水阀用于排空管道内的积水，以便于检修时排空管道，一般常设在管道的低处。
为保证给水管道在施工和维修时不对其他管线和建（构）筑物产生影响，给水管道在平面布置时，应与其他管线和建（构）筑物有一定的水平距离，其最小水平净距见表l-1。
给水管道相互交叉时，其最小垂直净距为0.15m；
给水管道与污水管道、雨水管道或输送有毒液体的管道交叉时，给水管道应敷设在上面，最小垂直净距为0．4m，且接口不能重叠；
当给水管必须敷设在下面时，应采用钢管或钢套管，钢套管伸出交叉管的长度，每端不得小于3．0m，且套管两端应用防水材料封闭，并应保证0．4m的最小垂直净距。
1.2给水铸铁管材
应满足下列要求：
（1）要有足够的强度和刚度，以承受在运输、施工和正常输水过程中所产生的各种荷载；
（2）要有足够的密闭性，以保证经济有效的供水；
（3）管道内壁应整齐光滑，以减小水头损失；
（4）管道接口应施工简便，且牢固可靠；
（5）应寿命长、价格低廉、且有较强的抗腐蚀能力。
铸铁管主要用作埋地给水管道，与钢管相比具有制造较易，价格较低，耐腐蚀性较强等优点，其工作压力一般不超过0．6MPa；
但铸铁管质脆、不耐振动和弯折、重量大。
我国生产的铸铁管有承插式和法兰盘式两种。
承插式铸铁管分砂型离心铸铁管、连续铸铁管和球墨铸铁管三种。
砂型离心铸铁管其材质为灰铸铁，按其壁厚分为P级和G级，适用于给水和燃气等压力流体的输送，选择时应根据工作压力、埋设深度和其他工作条件进行验算。
砂型离心铸铁直管试验水压力及力学性能见表1-2。
表1-2
砂型离心铸铁直管试验水压及力学性能
注：
如用于输送煤气等压力气体，需做气密性试验时，由供需双方按协议规定。
砂型离心铸铁直管见图1-7，主要规格尺寸见表1-3，壁厚、质量见表1-4。
图1—7
砂型离心铸铁直管
表1-3
砂型离心铸铁直管规格
尺寸符号见图1—7。
表1-4
砂型离心铸铁直管的直径、壁厚、质量
连续铸铁直管即连续铸造的灰铸铁管，按其壁厚分为LA、A和B三级。
适用于给水和燃气等压力流体的输送，选用时应根据管道的工作压力、埋设深度及其他工作条件进行验算。
连续铸铁直管试验水压力见表1-5。
表1-5
连续铸铁直管的试验水压
连续铸铁直管见图1-8，主要规格尺寸见表1-6，壁厚、质量见表1-7。
图1-8连续铸铁直管
表1-6
连续铸铁直管规格
表1-7
连续铸铁直管壁厚、质量
球墨铸铁直管规格及性能见表1-8。
表1-8
球墨铸铁承插直管规格及性能
2.给水管道工程施工图识读
给水管道工程施工图的识读是保证工程施工质量的前提，一般给水管道施工图包括
平面图、纵剖面图、大样图和节点详图四种。
2.1平面图识读
管道平面图主要体现的是管道在平面上的相对位置以及管道敷设地带一定范围内的地形、地物和地貌情况，如图1—9所示。
识读时应主要搞清以下一些问题：
（1）图纸比例、说明和图例；
1:
100
（2）管道施工地带道路的宽度、长度、中心线坐标、折点坐标及路面上的障碍物情况；
（3）管道的管径、长度、节点号、桩号、转弯处坐标、中心线的方位角、管道与道路中心线或永久性地物间的相对距离以及管道穿越障碍物的坐标等；
（4）与本管道相交、相近或平行的其他管道的位置及相互关系；
（5）附属构筑物的平面位置；
（6）主要材料明细表。
2.2纵剖面图识读
纵剖面图主要体现管道的埋设情况，如图1—10所示。
图1—10
纵剖面图
（1）图纸横向比例、纵向比例、说明和图例；
（2）管道沿线的原地面标高和设计地面标高；
（3）管道的管中心标高和埋设深度；
（4）管道的敷设坡度、水平距离和桩号；
（5）管径、管材和基础；
（6）附属构筑物的位置、其他管线的位置及交叉处的管底标高；
（7）施工地段名称。
2.3大样图识读
大样图主要是指阀门井、消火栓井、排气阀井、泄水井、支墩等的施工识图。
识读时应主要搞清以下一些内容：
（2）井的平面尺寸、竖向尺寸、井壁厚度；
（3）井的组砌材料、强度等级、基础做法、井盖材料及大小；
（4）管件的名称、规格、数量及其连接方式；
（5）管道穿越井壁的位置及穿越处的构造；
（6）支墩的大小、形状及组砌材料。
2.4节点详图
节点详图主要是体现管网节点处各管件间的组合、连接情况，以保证管件组合经济合理，水流通畅，如图l—11所示。
（1）管网节点处所需的各种管件的名称、规格、数量；
（2）管件间的连接方式。
3.管道的定线放线
管道的定线放线目的是确定给水管道在安装地点上的实际位置。
定线是通过测量工具按设计图样测量出给水管道在街道或绿化地带上或过障碍物的实际平面位置尺寸；
该平面尺寸再用线桩或拉线和白灰等把给水管道的中心线及待开挖的沟槽边线显示出来，称为放线。
管道的定线放线应按以下原则进行：
（钢尺30m，皮尺50m）
（1）管道的定线放线应严格按给水管道工程图样进行。
按图施工
（2）先定出管道走向的中心线，再定出待开挖的沟槽边线。
（3）先定出管道直线走向的中心线，再定出管道变向的中心线。
（4）所栽线桩可用钢桩或木桩，线桩在土内应埋人一定深度，能固定牢靠。
（5）所拉的线绳和所放的白灰线应准确且不影响沟槽开挖。
4.管道沟槽开挖
4.1土的性质与分类
4.1.1土的性质
土的性质对土石方稳定性、施工方法及工程量均有很大影响。
4.1.1.1土的物理性质
（1）土的质量密度和重力密度
天然状态单位体积土的质量称为土的质量密度，简称土的密度，用符号D表示。
天然
状态单位体积土所受的重力称为土的重力密度，简称土的重度，用符号y表示。
D=m／V
y=G／V=m·
g／V=D·
g
式中m—土的质量，t；
V—土的体积，m3；
G—土的重力，kN；
g—重力加速度，m／s2。
天然状态下土的密度值变化较大，通常砂土D=1．6～2．0t／m3，黏性土和粉砂D=1．8～
2．0t／m3。
通常砂土y=16～20kN／m3，黏性土和砂土y=18～20kN／m3。
（2）土粒相对密度
土粒单位体积的质量与同体积的4℃时纯水的质量相比，称为土粒相对密度。
土粒相对密度参考值见表1-9。
表1-9
土粒相对密度参考值
（3）土的含水量
水的质量与土颗粒质量之比的百分数称为土的含水量，含水量是表示土的湿度的一个指标。
天然土的含水量变化范围很大。
含水量小，土较干；
反之土很湿或饱和。
（4）土的干密度和于重度
土的单位体积内颗粒的质量称为土的干密度；
土的单位体积内颗粒所受重力称为土的干重度。
一般土的干密度为1．3～1．8t／m3，土的干密度愈大，表明土愈密实，工程上常用这一指标控制回填土的质量。
（5）土的孔隙比与孔隙率
土中孔隙体积与颗粒体积相比称为孔隙比；
土中孔隙体积与土的体积之比的百分数称为土的孔隙率。
孔隙比是表示土的密实程度的一个重要指标。
一般来说孔隙率<
O．6的土是密实的，土的压缩性小；
孔隙率>
1．O的土是疏松的，土的压缩性高。
（6）土的饱和重度与土的有效重度
土中孔隙完全被水充满时土的重度称为饱和重度；
地下水位以下的土受到水的浮力作用，扣除水的浮力和单位体积上所受的重力称为土的有效重度，土的饱和重度一般为18~23kN／m3。
（7）土的饱和度
土中水的体积与孔隙体积之比的百分数称为土的饱和度，根据饱和度的数值可把细砂、粉末等土分为稍湿、很湿和饱和三种湿度状态，见表1-10。
表1-10
沙土湿度状态划分
（8）土的可松性和压密性
土的可松性是指天然状态下的土经开挖后土的结构被破坏，因松散而体积增大，这种
现象称为土的可松性。
土经过开挖，运输、堆放而松散，松散土与原土体积之比用可松性系数K表示。
土经回填后，其体积增加值用最后可松性系数表示。
可松性系数的大小取决于土的种类，见表1-11。
土经过开挖，运输、堆放而松散，松散土与原土体积之比用可松性系数K1表示。
K1=V2／V1
土经回填后，其体积增加值用最后可松性系数K2表示：
K2=V3／V1
式中V1——开挖前土的自然状态下体积；
V2——开挖后土的松散体积；
V3——压实后土的体积。
表1-11
土的可松性系数
1．K1是用于计算挖方工程量装运车辆及挖土机械的主要参数。
2．K2是计算填方所需挖土工程的主要参数。
3．最初体积增加百分比=（V2一V1）／V1×
100％。
4．最后体积增加百分比=（V3—V1）／V1×
土的压缩性是指土经回填压实后，使土的体积减小的现象。
土的密实度与土的含水量有关。
其含水量的大小都会影响土的密实度，实践证明应控制土的最佳含水量，在土方回填时应具有最佳含水量，当土的自然含水量低于最佳含水量20％时，土在回填前要洒水渗浸。
土的自然含水量过高，应在压实或夯实前晾晒。
在地基主要受力层范围内，按不同结构类型，要求压实系数达到O．94～0．96以上。
4.1.1.1土的力学性质
（1）土的抗剪强度
土的抗剪强度就是某一受剪面上抵抗剪切破坏时的最大剪应力，土的抗剪强度可由剪切试验确定，如图1-12所示。
图1-12
土的剪应力实验装置示意
砂是散粒体，颗粒间没有相互的黏聚作用，因此砂的抗剪强度即为颗粒间的摩擦力。
黏性土颗粒很小，由于颗粒间的胶结作用和结合水的连锁作用，产生黏聚力。
黏性土的抗剪强度由内摩擦力和一部分黏聚力组成。
由于不同的土抗剪强度不同，即使同一种土密实度和含水量不同，抗剪强度也不同。
抗剪强度决定着土的稳定性，抗剪强度愈大，土的稳定性愈好，反之，亦然。
完全松散的土自由地堆放在地面上，土堆的斜坡与地面构成的夹角，称为自然倾斜角。
为了要保证土壁稳定，必须有一定边坡，含水量大的土，土颗粒间产生润滑作用，使土颗粒间的内摩擦力或黏聚力减弱，土的抗剪强度降低时，土的稳定性减弱，因此，应留有较缓的边坡。
当沟槽上荷载较大时，土体会在压力作用下产生滑移，因此，边坡也要平缓或采用支撑加固。
（2）侧土压力
地下给水排水构筑物的墙壁和池壁，地下管沟的侧壁，施工中沟槽的支撑，顶管工作坑的后背，以及其他各种挡土结构，都受到土的侧向压力作用，如图1-13所示。
这种土压力称为侧土压力。
图1-13
各种挡土结构
根据挡土墙受力后的位移情况，侧土压力可分为以下三种：
（1）主动土压力。
挡土墙在墙后土压力作用下向前移动或移动土体随着下滑，当达到一定位移时，墙后土达极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力就称为主动土压力，如图1-14（a）所示。
（2）被动土压力。
挡土墙在外力作用下向后移动或转动，挤压填土，使土体向后位移，当挡土墙向后达到一定位移时，墙后土体达到极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力称为被动土压力，如图1-14（b）所示。
（3）静止土压力。
挡土墙的刚度很大，在土压力作用下不产生移动和转动，墙后土体处于静止状态，此时作用在墙背上的土压力称为静止土压力，如图1-14（c）所示。
上述三种土压力，在相同条件下，主动土压力最小，被动土压力最大，静止土压力介于两者之间。
三种土压力的计算可按库仑土压力理论或者朗肯土压力理论计算。
掌握土的压力，对于处理施工中的支撑工作坑后背，各类挡土墙的结构是极其重要的。
图1-14
三种土压力
（a）主动土压力
（b）被动土压力
（c）静止土压力
4.1.1土的工程分类及野外鉴别方法
4.1.1土的分类
土的种类很多，分类方法也很多，一般按土的组成，生产年代和生产条件对土进行分类。
按《建筑地基基础设计规范》（GBJ7—89）将地基土分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土六类。
每类又可以分成若干小类。
（1）岩石。
在自然状态下颗粒间连接牢固，呈整体或具有节理裂隙的岩体。
（2）碎石土。
粒径大于2mm的颗粒占全重50％以上，根据颗粒级配和占全重百分率不同，分为漂石、块石、卵石、圆砾和角砾，如表1-12所示。
表1-12
砂石土的分类
定名时应根据表中粒径分组由大到小以最先符合者确定。
（3）砂土。
粒径大于2mm的颗粒含量小于或等于全重50％的土。
砂土根据粒径和占全重的百分率不同，又分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂，如表1-13所示。
表1-13
砂土的分类
（4）粉土。
粉土性质介于砂土与黏性土之间。
塑性指数≤10,当塑性指数接近3时，其性质与砂土相似；
当塑性指数接近10时，其性质与粉质黏土相似。
（5）黏性土。
黏土按其粒径级配、矿物成分和溶解于水中的盐分等组成情况的指标，分为轻亚黏土、亚黏土和黏土、人工填土。
按其生成分为素填土、杂填土和冲填土三类。
1）素填土。
由碎石土、砂土、黏土组成的填土。
经分层压实的统称素填土，又称压实填土。
2）杂填土。
含有建筑垃圾、工业废渣、生活垃圾等杂物的填土。
3）冲填土。
由水力冲填泥砂产生的沉积土。
4.1.2土的工程分类及野外鉴别方法
按土石坚硬程度和开挖方法及使用工具，将土分为八类，见表1-14。
表1-14
土的工程分类
野外粗略地鉴别各类土的方法，分别参见表1-15和表1-16。
表1-15
碎石土、砂土野外鉴别方法
表1-16
土的野外鉴别方法
4.2管道沟槽开挖
4.2.1人工法开挖管道沟槽
用锹、镐、锄头等工具开挖沟槽称为人工法。
人工法开挖适用于土质松软、地下水位低、地下其他管线在开挖时需保护的地段沟槽开挖。
人工开挖管道沟槽体力劳动强度大，作业辛苦，施工进度慢，在沟槽深度大且易塌方的地方开挖不易保证开挖人员的安全。
4.2.2机械法开挖管道沟槽
用挖土机等机械开挖沟槽称为机械法。
机械法开挖适用于土质松软地段，不受地下水位影响。
具有施工进度快、安全和体力劳动强度小等特点。
采用机械开挖管道沟槽，应特别注意查明地下其他
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