周晶武

（中國天辰工程有限公司，天津，300400）

1 概述

全廠給排水管網(wǎng)是公用工程中設(shè)計和施工時間最早，歷時最長的設(shè)計主項(xiàng)。相比其它主項(xiàng)，因其具有涉及相關(guān)專業(yè)多、無設(shè)備安裝和不確定因素多等特點(diǎn)，能滿足項(xiàng)目基本要求基礎(chǔ)上，就如何優(yōu)化全廠給排水管網(wǎng)設(shè)計是本文討論的重點(diǎn)。

2 管網(wǎng)設(shè)計兩步論

傳統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計與現(xiàn)代工程實(shí)施之間矛盾的關(guān)鍵點(diǎn)在于各裝置區(qū)用排水信息已明確，但具體用排水點(diǎn)尚未確定。對此，本文提出了管網(wǎng)設(shè)計兩步論的觀點(diǎn)。即將一套完整的管網(wǎng)，以同時滿足設(shè)計和施工要求為標(biāo)準(zhǔn)，合理拆分成“主干管網(wǎng)”和“管網(wǎng)支線”這兩個功能相對獨(dú)立的工作內(nèi)容。

主干管網(wǎng)設(shè)計的內(nèi)容是根據(jù)各裝置區(qū)用排水要求，將管道設(shè)計到各裝置區(qū)附近，配合道路施工，以確保后期管網(wǎng)施工不再破路。

管網(wǎng)和道路的施工密切相關(guān)，為了避免施工埋地管道時不破路，要求道路下管線的敷設(shè)應(yīng)在道路施工前完成。為解決管網(wǎng)施工與裝置區(qū)交接點(diǎn)位置尚未確定的矛盾，故提出了先設(shè)計并施工“主干管網(wǎng)”的方法。需要注意的是，主干管網(wǎng)完成管道過路的目的即可，因交接點(diǎn)位置待定，所以之后施工管網(wǎng)不影響道路的情況下，盡可能的少布置管線。為今后支線的設(shè)計留出較大的可調(diào)整空間。

管網(wǎng)支線的內(nèi)容是將前期管網(wǎng)連接至各裝置區(qū)用排水交接點(diǎn)。

主干管網(wǎng)側(cè)重于整體方案性設(shè)計，既要考慮滿足各個裝置區(qū)的用排水要求，還要為道路和管網(wǎng)支線的施工提供便利。管網(wǎng)支線則側(cè)重于具體配管設(shè)計。同時，管網(wǎng)支線的圖紙量往往較主干管網(wǎng)多。所以管網(wǎng)的核心設(shè)計在于主干管網(wǎng)，但具體內(nèi)容則是在管網(wǎng)支線上體現(xiàn)。

3 主要管線設(shè)計要點(diǎn)及技巧

3.1 雨排水管線設(shè)計

雨水流量的計算涉及到以下兩個公式：

式中：q——設(shè)計暴雨強(qiáng)度（L/(s·hm2)）;

t——降雨歷時（min）；

P——設(shè)計重現(xiàn)期（年）；

A，C，b，n——參數(shù)。

雨水設(shè)計流量：Qs=qφF （3-2）

式中：Qs——雨水設(shè)計流量（L/s）;

φ——徑流系數(shù)；

F——匯水面積（ha）。

各地的暴雨強(qiáng)度公式均可從《給排水設(shè)計手冊（第五冊）》或當(dāng)?shù)貧庀蟛块T中獲得。但設(shè)計重現(xiàn)期則需要設(shè)計人員確定。應(yīng)首先參考建設(shè)地點(diǎn)較近項(xiàng)目進(jìn)行選取，在無可參考的情況下，再根據(jù)《室外排水規(guī)范》的要求合理確定。

3.2 消防水管線設(shè)計

在管線綜合設(shè)計時必須滿足規(guī)范要求【1】。各裝置區(qū)消防用水點(diǎn)及用水量一般可通過《建筑設(shè)計防火規(guī)范》和《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》計算得出，但對于框架結(jié)構(gòu)的工藝裝置區(qū)，規(guī)范尚未給出明確的計算說明。以下介紹一種石化企業(yè)框架結(jié)構(gòu)的工藝裝置區(qū)消防水量計算方法。

首先根據(jù)裝置類型和裝置規(guī)模，確定消防水量的范圍。再與工藝專業(yè)確定裝置區(qū)內(nèi)最大著火面積，據(jù)此算出最大消防水量。最后根據(jù)所選擇的消防設(shè)備進(jìn)行校核。例如，某工藝生產(chǎn)裝置，為框架結(jié)構(gòu)。消防用水全由固定水炮和消火栓供給，無噴淋水。根據(jù)項(xiàng)目介紹，工藝裝置區(qū)為中型石化企業(yè)，即消防水量應(yīng)在150～300L/s之間。

根據(jù)裝置區(qū)內(nèi)部最大著火面積，并選取用水強(qiáng)度為10L/(min·m2)，算得最大消防水用量約為167L/s。若選用60L/s的消防水炮，則此裝置區(qū)消防用水量為180L/s。并且要保證4門消防水炮能同時保護(hù)到最大著火處。

則周圍需布置4個60L/s的消防水炮。所以此裝置區(qū)消防用水量為240L/s。

從投資和運(yùn)行費(fèi)用的角度來分析，消防水泵揚(yáng)程與消防水管網(wǎng)管徑是互為因果關(guān)系，所以在設(shè)計的過程中，可以選擇：消防水泵揚(yáng)程宜在100～120m之間；管網(wǎng)流速宜在2～3m之間；最大管路損失控制在20～30m之內(nèi)。由于現(xiàn)在廠區(qū)面積較大，降低管徑往往會更經(jīng)濟(jì)。但根據(jù)各個項(xiàng)目具體情況的不同，需經(jīng)過仔細(xì)地水力計算與投資估算來最終確定揚(yáng)程及管徑。

3.3 循環(huán)冷卻水管線設(shè)計

循環(huán)水泵揚(yáng)程與管網(wǎng)最大沿程損失有關(guān)，但各個裝置區(qū)至循環(huán)水站之間的沿程損失和高差均可能不一樣。所以除最不利用水點(diǎn)之外，循環(huán)水輸至其它用水點(diǎn)時均有一定的富裕水頭。此時可通過適當(dāng)減小到這些用水點(diǎn)的支管管徑，將富裕水頭利用起來，優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到減少工程材料投資的目的，為節(jié)約用水和提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造了條件【2】。

4 常見問題及解決方法

4.1 過渡井

“過渡井”，即在兩根重力流管線交叉處，在較大的一根管線上設(shè)置一座過渡井，該井與國家建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)圖中的排水檢查井類似，不同的是，過渡井中需要橫穿一根被避讓的排水管線。較大一根管線的排水經(jīng)過過渡井繼續(xù)前進(jìn)，較小一根管線不做任何變化，穿過過渡井即可?？梢园l(fā)現(xiàn)，引入過渡井之后，這兩根重力流管線在均不需要降低埋深的情況下完成了交叉。這種優(yōu)化設(shè)計方案極大地減少了重力流管線及終端水池的埋深。

雖然過渡井在減少埋深的問題上效果很好，但這并不是一勞永逸的方法。大部分排水管線內(nèi)懸浮物含量高，容易在過渡井內(nèi)沉泥，嚴(yán)重可造成堵塞，當(dāng)過渡井堵塞之后清理也較普通排水檢查井麻煩。在工程中，須具體情況具體分析，合理選用過渡井。

4.2 管道基礎(chǔ)

通過設(shè)計人員討論和具體工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了一種管道基礎(chǔ)的做法，解決了在地質(zhì)條件差的情況下管道沉降等問題。其基礎(chǔ)組成為（由底至頂）：50mm粗砂墊層、有紡?fù)凉げ肌?0mm粗砂墊層、300mm厚碎石、120°砂石基礎(chǔ)。其中，厚碎石和砂石基礎(chǔ)的作用是分散管道重力，降低壓強(qiáng)；土工布的作用是將管道基礎(chǔ)與管道包裹起來，防止管道基礎(chǔ)的流失；粗砂墊層則是為了防止厚碎石等物體在施工的過程中刺破土工布而設(shè)置的。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，此基礎(chǔ)應(yīng)滿足如下施工要求：（1）土工布鋪砌寬度同開槽槽寬，鋪設(shè)土工布之前溝槽底應(yīng)平整，雜物應(yīng)清除干凈。（2）溝槽兩側(cè)要求壓邊400mm，即土工布翻邊至管頂以上400mm。（3）土工布聯(lián)結(jié)采用搭接法，要求搭接寬度≥400mm。（4）工布鋪放平順，緊松適度，并與土面密貼。

4.3 化糞池的設(shè)置技巧

化糞池在國內(nèi)外都應(yīng)用的較為普遍，在一定程度上起到了保護(hù)環(huán)境的作用【3】。但在主干管網(wǎng)的設(shè)計中，不應(yīng)設(shè)置化糞池。由于化糞池處理和水力需要，進(jìn)水管與出水管標(biāo)高應(yīng)相差100mm。這點(diǎn)與排水檢查井不一樣。若支線排水進(jìn)入主干管網(wǎng)中的排水檢查井，則只需考慮出水管管底標(biāo)高能滿足進(jìn)水管水流需要即可。由于在主干管網(wǎng)的設(shè)計階段無法確定流入化糞池的支管標(biāo)高。所以，一旦支線排水達(dá)不到標(biāo)高要求，就需在化糞池前增設(shè)一座排水檢查井，用于調(diào)整標(biāo)高。故化糞池應(yīng)在管網(wǎng)支線中設(shè)置，既靈活，又可避免井的浪費(fèi)。

4.4 排水檢查井的設(shè)置技巧

管徑大小的不同決定了疏通方式的不同，所以規(guī)范《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》中規(guī)定的排水檢查井最大設(shè)計間距也不同。但工廠管網(wǎng)的運(yùn)行管理沒有市政管網(wǎng)那么完善，通常在管道無法用人去疏通的時候，基本都是使用長竹竿等工具來完成疏通?？紤]到這些工具長度等局限性，故在工廠排水管網(wǎng)系統(tǒng)中，對于小于DN800的管道上，排水檢查井的最大間距宜按40米之內(nèi)進(jìn)行設(shè)計。當(dāng)管道尺寸大于等于DN800后，檢修工即可進(jìn)入管道操作，再按《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》中建議的最大間距進(jìn)行設(shè)計。

需要注意的是，由于《室外排水設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定了雨水口的間距，所以雨水管線上檢查井的間距應(yīng)結(jié)合雨水口的間距予以綜合考慮。

5 結(jié)語

筆者根據(jù)自身工程經(jīng)驗(yàn)，提出了對管網(wǎng)的認(rèn)識及問題解決的方法，通過優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)計來達(dá)到提高設(shè)計質(zhì)量，節(jié)省施工投資等目的。

【1】錢思琦.關(guān)于管線綜合設(shè)計的幾個要點(diǎn)【J】城市道橋與防洪，2006（5）：90-92

【2】鄭秋芳.工業(yè)循環(huán)冷卻水工藝設(shè)計【J】山西化工，2000,20（2）：3-4

【3】翟建玲.談化糞池的應(yīng)用與發(fā)展.【J】山西建筑，2011,37（26）：141-142