地埋輸水管道土建工程的建設(shè)

趙洪運(yùn) 許慶廣

（北京中農(nóng)天陸微納米氣泡水科技有限公司 北京 通州 101100）

1 管槽工程的構(gòu)建

管槽是安放地埋輸水管的土建工程。各種灌溉形式的干管、分干管及支管均鋪設(shè)在地表以下，管槽工程對(duì)地埋輸水管道的保護(hù)起著重要的作用。

1.1 管槽的形式。管槽的形式主要依斷面形式進(jìn)行劃分。根據(jù)管槽斷面形式的不同，可大致將管槽分為矩形式、梯形式和復(fù)合式3 種形式(圖1)，其中復(fù)合式是下部分為矩形斷面，上部分為梯形斷面的斷面形式。具體采用哪種形式，應(yīng)根據(jù)工程所在區(qū)域的土質(zhì)、地下水位、管材的規(guī)格種類、凍土層深度、施工方法以及現(xiàn)場(chǎng)操作面的條件確定。

圖1 管槽斷面圖

1.2 管槽的尺寸。管槽的開挖寬度及深度可用以下公式確定。

式中：B表示管槽的底部開挖寬度，單位(m)；D表示地埋管道的外徑，單位(m)；H表示管槽的開挖深度，單位(m)；h凍表示項(xiàng)目所在地的最大凍土層深度，單位(m)。在確定管槽的開挖深度時(shí)，除了應(yīng)滿足公式(3)以外，還需要考慮地面荷載以及大型耕作機(jī)械的影響，對(duì)于PVC-U 等塑料材質(zhì)的管材，在使用機(jī)械進(jìn)行耕作或有大型車輛通過的情況下，最小埋設(shè)深度不得小于0.7 m。

1.3 注意事項(xiàng)

1.3.1 地埋輸水管道的斷面為圓形，因此當(dāng)管槽底部為圓弧形時(shí)，輸水管道的受力條件最佳。在開挖管槽時(shí)應(yīng)盡可能將管槽底部開挖成弧形。

1.3.2 在布置管網(wǎng)時(shí)，地埋輸水管道的布置應(yīng)避開松軟、不均勻地帶及巖石地帶的土基。如管線無法避開，則需要針對(duì)不同類型的地基采取相應(yīng)的處理措施。

1.3.3 對(duì)于一般的地埋輸水管道，如無特殊情況，一般采用原土地基即可。對(duì)于松軟地帶的土基，應(yīng)對(duì)相應(yīng)位置進(jìn)行夯實(shí)處理，同時(shí)回填土也應(yīng)進(jìn)行夯實(shí)處理，夯實(shí)密度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對(duì)于地下水位較高的位置，土層易受地下水影響，針對(duì)此種情況，應(yīng)在土基上鋪碎石墊層進(jìn)行處理，碎石墊層的厚度及粒徑應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于巖石地帶的堅(jiān)硬巖石地基，可采取超挖一部分再使用沙土對(duì)超挖部分進(jìn)行回填的方法處理，超挖部分厚度不得小于0.1 m。

1.3.4 為方便安裝，防止棄土滑落至管槽內(nèi)，管槽開挖時(shí)產(chǎn)生的棄土應(yīng)堆放在距管槽一定距離的位置，為方便回填土工作，減少工程量，棄土堆放的位置不宜距離管槽過遠(yuǎn)，一般以0.3 m 為宜。

1.3.5 為方便管道檢修，及冬季泄水時(shí)可以方便快捷的排除積水，管槽底部應(yīng)具有一定坡度，坡度應(yīng)均勻的向泄水井方向傾斜，防止管道中段部分出現(xiàn)積水，阻礙檢修，或在冬季出現(xiàn)凍脹地埋輸水管道的現(xiàn)象。

1.3.6 在管槽開挖完成后，地埋輸水管道安裝前，應(yīng)集中將管槽底部的各種雜物、石塊等清理干凈并進(jìn)行整平，防止管道在安裝過程及回填過程中出現(xiàn)損壞。

2 閥門井及泄水井的建設(shè)

地埋輸水管道使用的閥門主要有閘閥、球閥、蝶閥、減壓閥等。

2.1 閥門井。閥門井是地埋管道輸水系統(tǒng)必需的附屬設(shè)施，一般情況下，地下輸水管道的各種閥門處均需設(shè)置閥門井。閥門井的作用有2 個(gè)：一是保護(hù)閥門，防止閥門被土淹沒造成損害；二是在需要對(duì)閥門進(jìn)行啟閉時(shí)方便操作。閥門井的尺寸大小以便于人工操作為宜，建造閥門井的材質(zhì)可以是磚、混凝土等，或者直接使用一體成型的塑料閥門井。

2.2 泄水井。泄水井也是地埋輸水管道系統(tǒng)的附屬設(shè)施。

2.2.1 泄水井的作用。①在寒冷有凍土的地區(qū)對(duì)管道進(jìn)行防凍保護(hù)，在凍土形成以前，灌溉停止后的時(shí)間段內(nèi)，通過泄水井將地埋輸水管道系統(tǒng)內(nèi)的余水排除干凈，從而達(dá)到對(duì)管道的保護(hù)作用；②在對(duì)管道進(jìn)行沖洗時(shí)以排除管道內(nèi)的污水，防止管道中的沉淀、雜質(zhì)等污物堵塞灌溉系統(tǒng)中的電磁閥及灌水器等。

2.2.2 泄水井的建設(shè)。泄水井通常設(shè)置在地埋輸水管道系統(tǒng)的干管末端及管道最低處。泄水井使用的閥門通常為PVC-U 材質(zhì)的球閥，操作方便，易于安裝，同時(shí)方便檢修。泄水井的尺寸大小以方便人工操作為宜，建造泄水井的材質(zhì)可以是磚、混凝土等，在泄水井的底部應(yīng)鋪設(shè)砂石墊層，方便管道排水滲流。

3 鎮(zhèn)墩的建設(shè)

3.1 鎮(zhèn)墩的結(jié)構(gòu)形式。鎮(zhèn)墩是指使用混凝土、漿砌石等材料將管道位置固定的構(gòu)筑物，地下輸水管道與鎮(zhèn)墩緊密接觸，將管道中由于水流方向改變、管道及管道內(nèi)水的自重及溫度變形、應(yīng)力變形等原因產(chǎn)生的推、拉力轉(zhuǎn)移給鎮(zhèn)墩承受。鎮(zhèn)墩因其結(jié)構(gòu)形式的不同可分為封閉式和敞開式。封閉式鎮(zhèn)墩的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與管道接觸面積大，對(duì)管道的固定作用強(qiáng)，受力條件均勻，普遍用于管道的各個(gè)部位；敞開式鎮(zhèn)墩結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，與管道接觸面積較小，受力不均勻，對(duì)管道的固定作用較弱。敞開式鎮(zhèn)墩易于檢修，應(yīng)用于管道作用力較小且需要進(jìn)行檢修的可能性較大的部位。

3.2 鎮(zhèn)墩的設(shè)置位置。在設(shè)置鎮(zhèn)墩時(shí)應(yīng)充分考慮水流作用下管道受力的大小和方向，并使管道所受的作用力通過鎮(zhèn)墩傳遞給地基。一般情況下，在地埋輸水管道的轉(zhuǎn)彎處、分叉處、變徑處、閥門處以及管道末端均應(yīng)設(shè)置鎮(zhèn)墩，在直管位置，每隔一定的距離應(yīng)設(shè)置鎮(zhèn)墩。

3.3 鎮(zhèn)墩建設(shè)的技術(shù)要求

3.3.1 在進(jìn)行鎮(zhèn)墩設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮管道內(nèi)水流作用力對(duì)鎮(zhèn)墩的影響、鎮(zhèn)墩的強(qiáng)度，對(duì)鎮(zhèn)墩的抗滑穩(wěn)定性、抗傾倒性能進(jìn)行校核，對(duì)地基的強(qiáng)度及穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)于地基坡度較大的位置，還要考慮管道自重、管道內(nèi)水的自重。最后計(jì)算出鎮(zhèn)墩的尺寸、重量等數(shù)據(jù)。

3.3.2 封閉式鎮(zhèn)墩必須將管道全部包在鎮(zhèn)墩內(nèi)部，并且管道要與鎮(zhèn)墩接觸良好，鎮(zhèn)墩包裹管道部分的厚度不得小于0.2 m。使鎮(zhèn)墩滿足對(duì)管道的固定及保護(hù)作用，并且使管道受到的作用力很好的通過鎮(zhèn)墩傳遞到地基。

3.3.3 混凝土鎮(zhèn)墩采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的方式實(shí)施，鎮(zhèn)墩采用的混凝土強(qiáng)度不小于C15，澆筑完畢后，待混凝土具有一定強(qiáng)度后方可進(jìn)行部分回填，最低時(shí)間不得少于48 h。

圖2 鎮(zhèn)墩設(shè)置位置示意圖