尹建萍

（山西焦煤西山煤電公用事業(yè)分公司，太原 030053）

0 引言

供水管道輸水的基本原則便是保質(zhì)保量、安全暢通，在此基礎(chǔ)上合理節(jié)約空間與成本，將部分供水管道架設(shè)于其他管道支架上。而隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，管道支架會(huì)出現(xiàn)老化問(wèn)題，此時(shí)需要重新建設(shè)支架，并合理移位脫離部分管道。但采用停水移位方法會(huì)導(dǎo)致主線設(shè)備停產(chǎn)，且影響人們的正常生活，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)此，相關(guān)工作人員應(yīng)在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)不停水移位抬高方案［1]。本文便以此為背景，分析了供水管道不停水移位抬高的改造實(shí)踐，通過(guò)實(shí)際案例分析，指出了方案的可行性，保證了改造要求。

1 供水管道材料種類及選擇

1.1 供水管道材料種類

供水管道材料種類包括：（1）主材，基本的供水管道材料包括球墨鑄鐵管、鋼管、普通鑄鐵管、水泥壓力管、石棉水泥管、PVC-U 管、PE 管以及PAP 鋁塑復(fù)合管等類型；（2）附件，包括止回閥、流量調(diào)節(jié)閥、減壓閥、水表、消防栓以及水龍頭等。

1.2 供水管道材料選擇

1.2.1 主材

在選擇主材時(shí)，應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量比較，盡量降低使用成本。相較于鋼管、傳統(tǒng)鑄鐵管、鍍鋅管等，塑料管具備更大的優(yōu)勢(shì)，其阻力較小、內(nèi)部光滑且具備良好的密封性，可以耐腐蝕。但塑料管的剛性與硬度較差，耐低溫能力較差，防變形與穩(wěn)定能力不足［2]。因此管徑為DN200 mm及以下的供水管道可以選擇塑料管。PE管具備良好的可焊接性，抗裂性能較強(qiáng)，正常條件下的使用壽命較長(zhǎng)，且可以解決飲水二次污染問(wèn)題，抗沖擊強(qiáng)度較高，可以直接焊接而不使用管件，適用于DN200 mm及以下的供水管道。球墨鑄鐵管具備較強(qiáng)的韌性與強(qiáng)度，耐腐蝕性能好，重量較輕，使用壽命長(zhǎng)，可以承受較大的路面荷載力，加之其采用柔性接口，安裝流程簡(jiǎn)單，適用于DN300 ～1200 mm的供水管道。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管具備較強(qiáng)的耐腐性，抗壓與抗拉能力較強(qiáng)，且維護(hù)方便，適用于DN1200 mm以上的供水管道［3]。

1.2.2 管件

在選擇管件時(shí)，施工人員應(yīng)充分結(jié)合實(shí)際的施工條件，管件材質(zhì)、表面光潔度以及尺寸精度比直管差，接口處極易發(fā)生漏水問(wèn)題，因此應(yīng)保證主材與配件的配套性，比如主材采用球墨鑄鐵管時(shí)，配件也應(yīng)采用球墨鑄鐵配件，其次可以考慮使用鋼件［4]。在選擇管道接口時(shí)應(yīng)保證密封性，并消除溫差引起的管材線性伸縮問(wèn)題，保證良好的經(jīng)濟(jì)性。

1.2.3 管道閥門(mén)

選擇管道閥門(mén)時(shí)應(yīng)盡量減小影響范圍，布置數(shù)量少確保調(diào)度靈活。一般情況下，應(yīng)盡量選擇操作力矩小、密封性能良好的閥門(mén)，保證傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度，做好防腐工作，最大程度降低故障的發(fā)生幾率。閘閥、蝶閥、球閥、止回閥、排氣閥等均屬于供水管道中的常用閥門(mén)，對(duì)于DN300 mm以下的供水管道，應(yīng)盡量選擇軟密封閘閥，利用橡膠充分包裹，避免出現(xiàn)滲漏問(wèn)題。同時(shí)，還應(yīng)保證零件制造精度，任何部門(mén)可以達(dá)到互換的效果，可以不停水更換填料。對(duì)于DN200 mm以下的供水管道，屬于室外小孔徑，建議采用直接埋地閘閥。DN300 mm 以上的大口徑閥門(mén)時(shí)，應(yīng)盡量選擇蝶閥，其重量較強(qiáng)且阻力小，可以提升泵轉(zhuǎn)效率。且安裝時(shí)無(wú)需使用螺栓固定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性良好［5]。排氣閥應(yīng)盡量選擇復(fù)合式高速進(jìn)排氣閥，保證供水管道在充水時(shí)可以高速排氣，并在管道運(yùn)行時(shí)自動(dòng)排出水中的空氣，且當(dāng)管道出現(xiàn)負(fù)壓?jiǎn)栴}時(shí)，可以自動(dòng)高速進(jìn)氣。在選擇止回閥時(shí)，應(yīng)將其作為停水、停泵防止水倒流的設(shè)備，最大程度地縮短停水時(shí)間。一般情況下，管道應(yīng)選擇無(wú)磨損球形止回閥，其具備良好的密封性，可以立式安裝，也可以平式安裝，在加快關(guān)閉速度的基礎(chǔ)上，保證了止回水的靈敏度，延長(zhǎng)使用壽命。

2 管道彈性移位的參數(shù)計(jì)算方法

鋼管受自身重力與外力的影響，很容易發(fā)生彈性彎曲變形問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上改變管道的走向，適應(yīng)高程變化的過(guò)程被稱為彈性敷設(shè)。在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，管道出現(xiàn)的彈性敷設(shè)彎曲不會(huì)影響管道的正常使用。但彈性敷設(shè)管道曲率半徑應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，不得小于鋼管外徑的1000 倍。在計(jì)算管道彈性移位參數(shù)時(shí)，應(yīng)假設(shè)曲率半徑所在圓與彎曲形狀重合，管道彈性彎曲變形量較小［6]。支架可變性抬高的最大值即為兩個(gè)支架間的長(zhǎng)度與管道偏離最大處。不停水在線運(yùn)行過(guò)程中，供水管道還會(huì)受到水壓等因素的影響。通過(guò)實(shí)際計(jì)算，在本次供水管道移位抬高實(shí)例中，當(dāng)抬高量在20 ～30 mm范圍時(shí)，則可以脫離煤氣支架，與臨界值存在一定的富余量。

3 工程實(shí)例分析

3.1 工程概述

本次不停水供水管道移位抬高項(xiàng)目位于大型鋼鐵企業(yè)部分工業(yè)區(qū)域內(nèi)，供水管道型號(hào)為DN500 mm，分支兩路。分別為工業(yè)凈水與生活用水，其中生活用水管道設(shè)置于A區(qū)域內(nèi)，工業(yè)凈水管道設(shè)置于B 區(qū)域內(nèi)，架設(shè)于煤氣管道支架，保證兩個(gè)支架的間隔距離為11 m。隨著使用期限的延長(zhǎng)，煤氣管道支架開(kāi)始出現(xiàn)老化問(wèn)題，甚至開(kāi)裂，嚴(yán)重影響了正常使用。對(duì)此，應(yīng)移位供水管道300 m 距離，并在管道下方重新設(shè)定支架。在安裝支架過(guò)程中，可以停水移位生活用水管道，但無(wú)法脫水移位部分生產(chǎn)用水的管道。

3.2 改造方案

管道移位期間，工業(yè)凈水管道的移位抬高不可在停水狀態(tài)下進(jìn)行，結(jié)合塑性變形與鋼管變形因素，工作人員應(yīng)在結(jié)合管道施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，做好管道錯(cuò)位的矯正工作，及時(shí)更新閥門(mén)，并打斜鐵加固，結(jié)合供水管道彈性敷設(shè)理念，明確供水管道在不停水情況下進(jìn)行移位抬高的設(shè)計(jì)方案。

根據(jù)鋼管敷設(shè)規(guī)范，工作人員應(yīng)計(jì)算支架處最大變形量。在移位抬高過(guò)程中，會(huì)逐漸減小管道變形量，因此應(yīng)根據(jù)單個(gè)煤氣支架移位抬高數(shù)據(jù)計(jì)算最大變形量。移位管道支架相鄰側(cè)架的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為22 m，以此設(shè)定待抬高管道的最短長(zhǎng)度，確定移位抬高前與移位抬高后供水管道最大偏離值，并在支架可變性抬高中作為最大抬高值［7]。隨著曲率半徑的減小，供水管道彎曲量不斷增大，最大變形量也隨之增加，通過(guò)引用專業(yè)公式計(jì)算管道支架可提升的最大變形量，可知為148 mm，但整個(gè)計(jì)算過(guò)程中并未包括管道徑向拉伸量。但抬高期間，若不斷開(kāi)供水管道，則會(huì)在移架時(shí)產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。

3.3 實(shí)施及效益估算

通過(guò)上述移位抬高方案的制定，理論層面，抬高量與臨界值存在一定富余，但管道移位時(shí)還會(huì)受到管道水壓、拉伸應(yīng)力等因素的影響，且無(wú)法定量描述，施工人員只可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析。為了保證工業(yè)凈水管道不停水移位抬高的可行性與可靠性，施工人員在實(shí)驗(yàn)時(shí)先在生活用水管道進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)可以在停水期間進(jìn)行移位。結(jié)合實(shí)際情況設(shè)定管道的改造方案，之后將支架設(shè)立于煤氣支架兩側(cè)，保證6 ～8 m的間距范圍，利用千斤頂緩慢抬高制作托架，發(fā)現(xiàn)原支架上管道存在脫離問(wèn)題［8]。當(dāng)抬高千斤頂30 mm時(shí)，煤氣支架管道隨之抬高，距離大約為18 ～22 mm，但兩側(cè)原支架的管道并未隨之抬高，整體變形程度較小。在此改造工程中，根據(jù)此種方法移位抬高所有點(diǎn)位，且在生活用水管道試驗(yàn)中并未發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，半個(gè)月后工業(yè)凈水管道也順利實(shí)現(xiàn)不停水移位抬高。驗(yàn)收時(shí)觀察供水管道支架開(kāi)裂程度、彎曲度等因素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在本次抬高改造過(guò)程中，主線設(shè)備保持正常運(yùn)行，順利完成了供水管道的整改工作，保證了安全性，估算可減少200萬(wàn)元以上的停產(chǎn)損失費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益良好。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文指出了用水管道在更換設(shè)備支架或移位時(shí)存在不方便停水的問(wèn)題，據(jù)此指出了不停水移位抬高的設(shè)計(jì)方案和優(yōu)化改造方法，明確了不停水移位抬高的具體流程。發(fā)現(xiàn)不停水改造可以為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用，消除安全隱患，值得在此后工程中進(jìn)一步推廣使用。