長距離輸水管道工程施工技術(shù)分析

摘 要：我國西南地區(qū)雖然礦產(chǎn)資源頗為豐富，但由于人們生活水平的不斷提高，為了解決更優(yōu)質(zhì)的水源問題，需要從較遠(yuǎn)的地區(qū)長距離輸水到全國各地要用水的地方。以大理海東三岔河水庫引水工程為例，文中結(jié)合施工積累的經(jīng)驗和心得體會，介紹了長距離管道輸水工程的特點、施工工藝流程、施工技術(shù)要點和施工技術(shù)質(zhì)量管理。以期為長距離輸水管道工程施工提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞：大理；長距離；輸水管道；施工技術(shù)；特點

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.077

1 長距離管道輸水工程的特點[1]

1.1 土地資源占用少

長距離管道輸水工程的永久性占地包含有安全監(jiān)測用房、氣閥井等極少量的建設(shè)用地，其它都是給施工現(xiàn)場來臨時占用的?？梢钥闯?，長距離管道輸水工程的建設(shè)占用的土地資源量非常少，且永久性占用地面積也很少，這在很大程度上節(jié)約了大量的土地可利用的資源。此外，眾所周知，輸水管道的施工建設(shè)在地下，這不僅節(jié)省了很多空間和大面積的土地資源，同時也為城市的快速發(fā)展建設(shè)提供了更多、更廣的資源。

1.2 水資源浪費少

長距離管道輸水工程是通過輸水管道來提供水資源，由于不被外露，蒸發(fā)量極少，滲漏等浪費現(xiàn)象也十分罕見。因此，水資源量浪費極少。此外，長距離管道輸水工程由于被埋在地下，偷水盜水現(xiàn)象不多見，巡察管理的現(xiàn)場工作也很少，對施工單位的管理也大有裨益。

1.3 施工工期少

長距離管道輸水工程的現(xiàn)場施工流程包括三個階段：圖紙設(shè)計階段、管材建造階段和現(xiàn)場施工階段。長距離管道輸水工程場地施工的節(jié)點不多，將已經(jīng)加工好的輸水管材用貨車運往施工地，然后開挖、下管和回填即可完成施工。因此，現(xiàn)場施工的速度非?？?，增強了土地資源的流轉(zhuǎn)速度，節(jié)約了施工工期。

1.4 資金投入量較大

資金問題是長距離管道輸水工程現(xiàn)場施工的后勤保障。只有資金落實到位，施工的流程才能合理地細(xì)分，施工質(zhì)量才能做到精細(xì)和高標(biāo)準(zhǔn)。

2 項目概況

大理海東新區(qū)三岔河引水工程從洱源縣三岔河水庫調(diào)水，三岔河水庫設(shè)計總庫容1152萬m3，死水位為2420.50m，調(diào)入?yún)^(qū)海東城市新區(qū)規(guī)劃的最高點約為2190m。管線經(jīng)三營、茈碧湖、右所、鄧川、上關(guān)、雙廊、挖色、海東八個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，管道全程采用有壓管埋地敷設(shè)，管道全長約92km。

根據(jù)工程需要采購無縫鋼管6500多噸、閥門及設(shè)備156臺（套）；管溝開挖92公里，開挖土石方約10多萬立方米。該管道為高壓管道，工作壓力高達(dá)4.8Mp，對每一批管材按要求進(jìn)行抽樣檢測；除要求各施工單位對每一條管道焊縫進(jìn)行超聲波探傷檢測外，指揮部還委托大理佑豐建設(shè)工程檢測有限公司作為檢測管材和管道焊接質(zhì)量檢查的第三方檢測單位對焊接質(zhì)量進(jìn)行抽檢，最后再按水壓試驗要求，對每一段焊接抽檢完成的管道進(jìn)行水壓試驗，水壓試驗合格后方能進(jìn)行回填。本工程管線長，地形地貌復(fù)雜，無施工道路，管材運輸困難，施工難度大，有些地段山體坡度幾乎接近90度。

3 施工工藝流程

4 施工技術(shù)要點

4.1 施工前準(zhǔn)備

施工開始進(jìn)場之前，項目負(fù)責(zé)人組織人嚴(yán)密檢查各種施工材料的質(zhì)量證明書及出廠合格證。輸水管道在開始安裝之前，保證做到與輸水管道相關(guān)的建筑工程已經(jīng)施工完成，并經(jīng)有關(guān)人員（建筑與輸水管道的安裝單位）一同檢查達(dá)到合格要求后，才開始辦理施工工序的具體交接的手續(xù)，施工中的管件和閥件在具體安裝之前達(dá)到“四預(yù)”合格。施工現(xiàn)場安裝遵循的順序原則為：“地下→地上、大→小、高→低、不銹鋼管→碳素鋼管、夾套管→單體管?！本唧w安裝之前，施工人員仔細(xì)清理、嚴(yán)密檢查和認(rèn)真調(diào)試管材、管件，隨之逐個地清除部件（管道）中的鐵屑、熔渣和砂土及其它雜物，并嚴(yán)格按照設(shè)計的規(guī)范要求，對管道上的支架、吊架與導(dǎo)向支架進(jìn)行仔細(xì)檢查，核實支架的固定情況。

4.2 焊接

施工現(xiàn)場的管道組對進(jìn)行焊接的時候，施工人員測量其平直度在距離管口中心20cm的地方。施工中的管子DN<10cm，偏差為0.8mm，符合1mm的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。管口的現(xiàn)場焊接按焊接的工藝規(guī)范要求。在進(jìn)行法蘭組對之前，施工技術(shù)人員仔細(xì)檢查法蘭密封面和密封墊片，確保沒有劃痕、斑點等不良問題。法蘭連接采用同一規(guī)格的螺栓，施工現(xiàn)場做到螺栓安裝在同一方向。施工現(xiàn)場安裝單頭螺栓（在直立管道上）時，它的頭部控制在法蘭的上方。螺母之間保持緊固，與螺栓端面保持齊平，與法蘭緊密相貼，做到?jīng)]有楔縫。當(dāng)添加墊圈的時候，每個螺栓為1個。

4.3 閥門安裝

施工技術(shù)人員在進(jìn)行閥門安裝之前，按施工規(guī)范要求進(jìn)行科學(xué)試驗或仔細(xì)檢查。尤其是高、中壓閥門，如氮氣（N2）、蒸汽（H2O）等進(jìn)行壓力試驗。此外，根據(jù)施工現(xiàn)場閥門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式及管道介質(zhì)，來判斷其施工安裝的方向和閥桿的方向。施工中如果閥門和管道以法蘭或螺紋的方式來連接的時候，事先通知關(guān)閉閥門。而如果閥門和管道以焊接方式來連接的時候，事先通知開啟閥門裝，施工中的焊接采用氬弧焊進(jìn)行打底。

施工現(xiàn)場工程中運用的管道補償器是平面鉸鏈波紋管補償器，現(xiàn)場安裝的時候按方案設(shè)計的文件來進(jìn)行預(yù)拉伸試驗。施工時預(yù)拉伸受力保持均勻，事后進(jìn)行臨時固定工作，該工作等到管道安裝固定之后再進(jìn)行拆除。施工中的補償器與管道同軸，做到平正。

4.4 壓力試驗

壓力試驗嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范的要求來進(jìn)行。施工采用液體介質(zhì)和氣體介質(zhì)來進(jìn)行試壓，前者試壓施工過程緩慢升壓到試驗壓力。后者試壓施工過程逐步緩慢進(jìn)行升壓，當(dāng)壓力（F）升到試驗壓力的50%（1/2）時，施工現(xiàn)場沒有發(fā)現(xiàn)異常特殊情況，然后施工繼續(xù)按照試驗壓力的10%來進(jìn)行逐級升壓，做到每級穩(wěn)壓達(dá)到3min，直到升到試驗壓力。施工中的液體和氣體穩(wěn)壓均為10min，接著仔細(xì)核查每個焊口、閥門、法蘭和補償器等，沒有出現(xiàn)泄漏、冒泡的現(xiàn)象。當(dāng)輸水管道安裝完成且試壓工作也完畢后，接著進(jìn)行吹掃或清洗。施工中的氣體管道吹掃采用自然氣體（空氣）或氮氣（N2），管道干凈整潔，沒有鐵銹（屑）等其它不干凈物體，且使用靶板在最尾端刷有白漆。而液體管道采用干凈的清水來反復(fù)沖洗，末端出口水沒有臟物，且干凈透徹。endprint

4.5 水錘的防護(hù)技術(shù)與安全技術(shù)措施

當(dāng)長距離輸水運用壓力流進(jìn)行輸水時，施工運用調(diào)壓井、液控蝶閥、水錘消除器、緩閉止回閥和旁通管泄壓等諸多形式來預(yù)防水錘對泵站系統(tǒng)的危害。施工現(xiàn)場人為地將管線的布置成一個高點（駝峰處），并設(shè)有排氣閥，且水平距段間距800m設(shè)置一個。長距離輸水工程防護(hù)措施安全可靠、科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)可行，實施效果佳。但施工現(xiàn)場很難做到整體全部被清除，故設(shè)計時要多加斟酌此處。

4.6 管道基礎(chǔ)處理及溝槽支護(hù)

（1）管道基礎(chǔ)處理。施工中的管道基礎(chǔ)處理深度分為三類：lm內(nèi)、lm～4m范圍內(nèi)和大于4m以上范圍，具體情形見表1。此外，施工中的管道如果遇到大范圍的水塘，施工結(jié)構(gòu)方式采用鋼砼支架跨越管道。其中，鋼砼支架選用鉆孔灌澆樁的操作形式。該施工場地的形式，根據(jù)現(xiàn)場條件采用預(yù)應(yīng)力鋼筋砼預(yù)制管樁，施工迅速且經(jīng)濟(jì)。

（2）溝槽支護(hù)。所有管道進(jìn)行基槽開挖時，都要認(rèn)真做好施工的降水工作，認(rèn)真做好基槽坑邊的支護(hù)搭接工作，施工現(xiàn)場的基坑邊沒有堆放廢棄的土壤，沒有重型和大型機械設(shè)備經(jīng)過，保證基坑的穩(wěn)定和安全。

4.7 穿越障礙物

4.7.1 管道穿越河流

當(dāng)施工的輸水管道穿越河道情形時采用沉管旌工的操作方式，因為此方式施工快速、投資少，但維修難，且要水下進(jìn)行作業(yè)。河管設(shè)計時要注意以下3點：（1）要委托航道部門進(jìn)行水下測量工作，且航道部門要根據(jù)現(xiàn)場情形提出規(guī)劃設(shè)計的斷面及施工技術(shù)的要求。一般情況下，過河管的管頂高程（△H）在規(guī)劃設(shè)計河底高程1米以下，且在河底的直線段的管道需達(dá)到河道規(guī)劃設(shè)計的斷面寬度（W）要求。過河管沉管進(jìn)行施工時，兩側(cè)斜管段上口要比河流的常水位高，當(dāng)管道下沉到設(shè)計高程后，為了避免船只拋錨時不小心觸碰到突出物，因此局部進(jìn)行拋石來進(jìn)行固定時，要摘掉突出物，如管道上吊耳；（2）回填沉管段溝槽內(nèi)，碎石要到達(dá)現(xiàn)況的河底，兩側(cè)河岸管道施工是否用圍堰施工，具體看設(shè)計的標(biāo)高與水平位的數(shù)值關(guān)系；（3）管道如果穿堤要按水利部門的具體要求設(shè)置鋼砼來包封，且設(shè)置止水環(huán)1個，間距3m。當(dāng)管道施工完成后，要按航道部門的具體要求來設(shè)置標(biāo)志，如果是沉管上下游河岸，要進(jìn)行襯砌。

4.7.2 管道穿越道路

當(dāng)管道施工如果穿越主要道路時，施工方式一般采用頂管，而開槽施工運用在一般道路的施工。

4.8 長距離輸水管道考慮支墩選擇及材料特性需求

長距離輸水的止推礅、固定礅、防滑礅等形式設(shè)置要依據(jù)相關(guān)的管道技術(shù)規(guī)程。施工開始前要進(jìn)行反復(fù)的勘察，施工完成后做好相關(guān)的復(fù)查工作。

4.9 防腐要求

施工敷設(shè)對管材防腐有特別嚴(yán)格的要求，因為它對安全輸水有較大的影響。該工程施工管材采用鋼管。鋼管施工現(xiàn)場采用底油和三油兩布，即環(huán)氧煤污青油和玻璃絲布來加強防腐措施（圖2）。

5 施工技術(shù)質(zhì)量管理

5.1 加強施工的現(xiàn)場管理

加強施工現(xiàn)場管理，盡最大努力健全施工的質(zhì)量管理體系。（1）施工現(xiàn)場要求管理人員需要持證來上崗，以降低現(xiàn)場指導(dǎo)帶來的責(zé)任事故；（2）加強現(xiàn)場施工技術(shù)人員的“魔鬼”培訓(xùn)，密切關(guān)注當(dāng)?shù)氐奶鞖馇樾?。?）在長距離輸水管道的施工現(xiàn)場，既要仔細(xì)關(guān)注管材的具體施工過程，又要加強對施工過程的有力監(jiān)督[4]，以減少由于誤差造成的質(zhì)量不合格問題，引起返工等現(xiàn)象發(fā)生。

5.2 嚴(yán)格保證好長距離輸水管道材采購的質(zhì)量

管材質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)是確保長距離輸水管道工程質(zhì)量的首要因素。工程質(zhì)量符合要求的基礎(chǔ)是材料的合格，由于長距離輸水管道施工存在特殊性，因此材料這一關(guān)要嚴(yán)格控制好，如圖3所示，審計分局到施工現(xiàn)場進(jìn)行跟蹤審查。施工人員對于進(jìn)場的長距離輸水管道材，要進(jìn)行仔細(xì)地檢查采購產(chǎn)品的文字性材料，如質(zhì)量相關(guān)說明書、有關(guān)的合格證、材料清單等。對于復(fù)檢的管材，做到送檢及時，如果出現(xiàn)不符合質(zhì)量要求的，杜絕入場施工，防患于未然[5]。

5.3 保證基礎(chǔ)和管道的穩(wěn)定性

長距離輸水管道和基礎(chǔ)的穩(wěn)定性是長距離輸水管道的施工質(zhì)量好壞最為關(guān)鍵的一環(huán)節(jié)，施工要保證到位，施工現(xiàn)場技術(shù)人員要嚴(yán)格按設(shè)計的圖紙（藍(lán)圖）和有關(guān)規(guī)范程序施工，堅持做到不搶干和不蠻干，避免誤差的發(fā)生，能最大程度地保證管道和基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。在施工現(xiàn)場，如果碰巧遇到軟弱土、雜填土與膨脹土等不均勻的地基務(wù)必要進(jìn)行科學(xué)合理的加固處理，從而保證管道的施工質(zhì)量，以便長期使用。

6 結(jié)語

總之，在長距離輸水管道施工過程中，輸水管道的金錢投資（即經(jīng)濟(jì)問題）占輸水工程的比重很大，要科學(xué)合理地統(tǒng)籌安排，精心細(xì)致地規(guī)劃組織，如管材、管徑及工作壓力的選擇須根據(jù)工程的規(guī)模大小、重要性和地形地質(zhì)等進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算和比較，從而綜合分析來最后確定。此外，要嚴(yán)格加強質(zhì)量管理，如施工現(xiàn)場、管材的質(zhì)量、基礎(chǔ)和管道的穩(wěn)定性，從而保證施工的有效進(jìn)行。大理海東三岔河水庫引水工程施工效果表現(xiàn)良好，對其它市政管道的施工起到一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

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[4]夏麗，夏磊，喬立峰.長距離輸水工程有關(guān)技術(shù)問題的探討[J].山東水利，2004，13（06）：65.

[5]孫連溪.實用給水排水工程施工手冊[J].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998，5（07）：23.

作者簡介：杜德慶（1970-），男，給水排水工程師，主要從事城市給水排水管道施工。endprint