長距離管道輸水設計中存在問題及防范措施

□康會茹

我國經濟建設發(fā)展迅速，長距離管道輸水提高了水資源的配置效率，解決了受水地區(qū)水資源短缺問題，加速了當地城市化進程，取得了較好的經濟效益和社會效益。此文選取唐山3個項目為例，就長距離管道輸水中遇到的問題作一探討。

1.基本情況

2009年，唐山市樂亭新區(qū)供水三期工程，管線全長約56.1km，年引灤河地下水1.05億m3。2010年，唐山市豐南區(qū)景觀用水引水工程，管線全長約20.8km，年引礦井疏干水 0.1億 m3。2011年，唐山市三友集團濃海水引水工程，管線全長約48.0km，年引濃海水0.2 億 m3。

2.設計中存在問題

一是由于調水采用有壓管道輸送，因此管道材質的選擇成為工程造價及管道安全的重要制約因素。二是管道內有水錘及汽化問題，如果處理不當，將嚴重危及到供水的安全。三是供水工程施工時，遇到地質情況不好的地段，如塌陷地段、地震液化區(qū)域等，以及穿越河流、道路、橋梁時，管道施工困難，施工進度相對緩慢，且會增加工程投資。四是存在應對突發(fā)事件不及時、管線實際與設計有偏差、井室漏水等問題。

3.防范措施

3.1 管道材質問題

管線沿途穿越山區(qū)、丘陵、平原及沿海濕軟地帶，根據不同地質條件，以節(jié)省投資，適應地形條件為原則，管道材質在山區(qū)段及海上吹填段使用鋼管；平原段使用混凝土管；沿海段使用玻璃鋼管，以適應基礎承載力低，腐蝕性強的環(huán)境。

結合不同工程不同區(qū)域的地質情況及施工、經濟等各方面因素進行綜合比選，確定最合適的管材。樂亭新區(qū)供水三期工程，根據技術經濟比選情況，結合管線穿越的地區(qū)地質情況，分別選用了鋼管、預應力混凝土管道；豐南景觀引水工程在采煤塌陷區(qū)規(guī)劃范圍內采用鋼管，采煤塌陷區(qū)規(guī)劃范圍外至用水服務區(qū)采用預應力鋼筋混凝土管；三友集團濃海水引水工程穿越唐海、南堡等地，據各區(qū)域地質情況，本次工程采用了PE管、玻璃鋼管、鋼管。

3.2 水錘問題

管線長，在水泵開機、停機、停電及事故等情況下停泵，可能引發(fā)水錘事故。防范措施：在適當位置，設置單向調壓塔，并在兩處凸起處設置真空破壞閥；在水泵出口處設置水錘消除器、緩閉止回閥、安全閥、超壓泄壓閥等形式以防止水錘危害。

3.3 地震及沉陷問題

為解決地震及挖空沉陷區(qū)問題，每間隔一定距離設置一處限位伸縮接頭或可撓曲橡膠接頭，并在其外設置在地下允許接頭轉動的埋地保護裝置。

3.4 設備井設置及漏水問題

輸水管道除管渠本身外，為了管渠的維護管理，保證供水的安全，避免水錘、汽化等威脅管道安全問題的發(fā)生，還需在管渠系統(tǒng)上設置某些附屬構筑物，包括檢查井、閥門井、排氣井、流量計井等井室。

各種井室應按照設備的形狀、使用方面的要求等具有不同的形狀和尺寸。具體井室可參照相關圖集。在已成型的道路上，井蓋與路面高程應盡量一致，在郊外農田區(qū)，為便于尋找可比地面高出 10～20cm。

樂亭新區(qū)供水三期工程管徑較大，且管線所穿地區(qū)的工程地質情況比較復雜，對于淤泥質土或是濕陷性土壤等因素影響，磚砌井室無法滿足使用要求，設計采用鋼筋混凝土矩形井室；對于大口徑長距離管道，考慮井室發(fā)揮到最大作用，排氣井帶進人孔，起到既排氣又檢查的作用；而對于地質條件較好的市區(qū)環(huán)境，一般井室采用磚砌圓形。豐南景觀引水工程全線采用磚砌圓形井室。三友集團濃海水引水工程一部分沿高速路邊鐵絲網敷設，井室設計為井筒式的簡易排氣井。

在海邊軟地基上設置的井室、鎮(zhèn)墩、管道及其他構筑物下面及其上游多10m范圍內管道下面鋪設一層雙向土工格柵（抗拉強度60kN/m）。

出現淤泥、軟基及排水困難等不利情況時，井室混凝土底板下加20～40cm厚的碎石墊層。淤泥段地基承載力低于70kPa的井室，采用塊石分層夯實擠淤法加固地基（夯實到基土不發(fā)生沉降為止，計算需要的承載力）。

一般井室外沿管線側長度10m范圍內回填石屑。由井室底板頂面回填，寬度與溝槽同寬，高度為半管，管道底部及周圍填充密實，避免出現管道懸空現象。

井室穿墻剛性套管柔性密封材料處易漏水，在管道下增加一小段墊筋，很好地解決了套管內管道下沉、上部密封材料變形而引起的漏水問題。

4.運行效果

以上三項工程，通過采用科學合理的設計施工及運行管理，很好地解決了管道輸水工程中許多技術難題，經濟效益和社會效益顯著提高。唐山市樂亭新區(qū)供水三期工程，平均年增經濟效益6767萬元；唐山市豐南區(qū)景觀用水引水工程，年增經濟效益9000萬元；唐山市三友集團濃海水引水工程，年均經濟效益8936萬元?！?/p>