農(nóng)田水利管道施工技術(shù)探討

呂紅霞

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030）

管道施工的現(xiàn)代化農(nóng)田水利建設(shè)的核心內(nèi)容，和傳統(tǒng)渠道施工技術(shù)，管道輸水可解決水資源滲漏問題，提升水資源利用率，降低成本。但不同地質(zhì)條件，不同灌溉條件下，對(duì)輸水管道的布置要求、施工技術(shù)參數(shù)、質(zhì)量控制要求也各不相同。為充分發(fā)揮出輸水管道的優(yōu)勢(shì)和作用，在實(shí)際施工中，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采取科學(xué)有效的施工技術(shù)，并對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控，才能最大限度上保證施工質(zhì)量。基于此，開展農(nóng)田水利管道施工技術(shù)的探討分析就顯得尤為必要。

1 管道輸水的優(yōu)勢(shì)

農(nóng)田水利對(duì)輸水的效率、穩(wěn)定性以及水資源利用率都有嚴(yán)格要求，和傳統(tǒng)渠道輸水方式相比管道輸水在很多方面都有顯著優(yōu)勢(shì)。

第一，節(jié)水節(jié)能。采取管道輸水方式，可有效解決水資源在長(zhǎng)距離輸送中發(fā)生的滲漏和蒸發(fā)問題，比土渠輸水水資源的利用率高出30%～40%，比混凝土襯砌渠道輸水可節(jié)水5%～15%。對(duì)農(nóng)田水利而言，節(jié)水就代表了降低能耗，節(jié)約成本。

第二，減少占地面積。渠道輸水工程占灌區(qū)面積的1%～5%，而管道輸水只占灌區(qū)面積的0.5%左右，可大幅度提升土地利用率。而且管道輸水速度快，幾乎不存在滲漏水問題，可大幅度縮短灌溉周期，并節(jié)約后期運(yùn)維成本。

第三，性價(jià)比高。輸水管道建設(shè)投資比較小，每畝100～300元，在相同水源的條件下，輸水管道可實(shí)現(xiàn)適時(shí)、適量的輸水灌溉，可滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)對(duì)水資源的需求，從而達(dá)到增產(chǎn)增收的目的。

第四，適應(yīng)性前。壓力輸水管道具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，不會(huì)受到溝谷、河間、爬坡、跨路等因素的影響，而且安全施工比較方便，便于推廣。再輔以可移動(dòng)軟管，可有效解決零散地塊澆水問題，滿足不同灌區(qū)對(duì)水資源的需求。

2 農(nóng)田水利管道施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 輸水管道系統(tǒng)布設(shè)

在進(jìn)行輸水管道系統(tǒng)布設(shè)時(shí)，需要綜合考量當(dāng)?shù)貒?guó)土空間規(guī)劃情況、地形地貌條件、道路建設(shè)情況、地下設(shè)施埋設(shè)情況、現(xiàn)場(chǎng)施工條件因素等，再進(jìn)行綜合對(duì)比分析后，選擇出最佳的輸水管道系統(tǒng)布設(shè)方案。在進(jìn)行管道鋪設(shè)時(shí)，需要平行于溝谷、渠道、道路，并盡量避開地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜區(qū)域，如滑坡區(qū)域、受山洪威脅的區(qū)域等。如果需要穿越鐵路、公路或者其他構(gòu)筑物，需要采取有效的保護(hù)措施，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。農(nóng)田水利輸水管道系統(tǒng)最好不超過3級(jí)，控制面積不宜超過20 hm2，出水口要盡量布設(shè)在支管上，嚴(yán)格按照農(nóng)田的形狀，水源位置等選擇合適的管道系統(tǒng)，如樹狀管網(wǎng)、環(huán)狀管網(wǎng)等都是常用的農(nóng)田水利輸水管道系統(tǒng)。

2.2 合理確定輸水管道工作水頭

工作水頭農(nóng)田水利輸水管道施工中必須考慮的因素，工作水頭的選擇和控制是否合理，直接關(guān)系到農(nóng)作物灌溉的用水情況，以及經(jīng)濟(jì)效益。可按照以下公式來確定輸水管道的工作水頭：

此公式中，H表示輸水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作水頭（m）；A表示輸水管道系統(tǒng)進(jìn)口高程（m）；B表示參考點(diǎn)出水口的地面高程（m）；C表示參考點(diǎn)給水裝置出口中心和地面的高差（m）；D和E分別表示輸水管道系統(tǒng)進(jìn)水口到參考點(diǎn)給水裝置的管路沿程水頭損失和局部水頭損失（m）；F表示輸水管道出水口的工作水頭（m）。

2.3 選擇合適的管材和管件

管材選擇是否合理，直接關(guān)系到農(nóng)田水利輸水管道施工的難易程度，目前常用的輸水管道有兩種，一種是聚乙烯實(shí)壁管，另一種是加筋聚乙烯管。如果輸水管道的工作壓力大于或者等于0.8 MPa要選擇加筋聚乙烯管，管徑超過110 mm也要優(yōu)先選擇加筋聚乙烯管。如果管徑小于90 mm，宜采取聚乙烯實(shí)壁管。無論選擇何種管材，都要保證管材的公稱壓力不小于設(shè)計(jì)工作壓力和殘余水擊壓力之和。

熱熔和電熔管件要采取和管材相同級(jí)別的聚乙烯樹脂加工成型，且要保證管件本體任何一點(diǎn)壁厚都不大于管材壁厚。如果采取了聚乙烯管材焊制二次加工成型的管件，則所選擇管材的公稱壓力等級(jí)，不能小于輸水管道系統(tǒng)所選擇管材壓力等級(jí)的1.25倍。若采取了松套法蘭片，應(yīng)當(dāng)首選耐腐蝕性比較好的球墨鑄鐵材料，以提升管件的抗腐蝕性，延長(zhǎng)使用壽命。

2.4 測(cè)量放線

在農(nóng)田水利輸水管道正式施工前，為保證各道工序能夠有序開展，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行施工，需要進(jìn)行全方位的測(cè)量放線，以確定管線的位置，并標(biāo)出建筑物的位置。尤其是在管道溝槽開挖中，需要通過高精度水準(zhǔn)儀，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)比降進(jìn)行放線，并且需要每隔10～20 m打設(shè)一個(gè)木樁，中心處通過撒布白灰的方式進(jìn)行標(biāo)記。

2.5 管槽開挖

在農(nóng)田水利輸水管道的里程比較長(zhǎng)，開挖工作量大，為提升施工效率，可采取挖掘機(jī)聯(lián)合人工開挖的方法，以挖掘機(jī)開挖為主，輔以人工清底，以控制管槽開挖的深度，避免發(fā)生超挖和欠挖問題。從管槽的一端開始挖掘，采取邊后退，邊開挖的方法。開挖出的土方要堆放在管槽的同一側(cè)，且堆土的高度不易太高，堆土位置到管槽邊緣要保持一定的距離，以免影響溝槽的穩(wěn)定性。挖掘機(jī)要盡量采取小瓦頭開挖，管槽開挖的寬度要以能夠容下所選擇的管道為宜。管槽開挖深度必須能夠達(dá)到耕作層深度以下，以免在耕地時(shí)破壞管道。管道溝槽開挖施工示意圖如圖1所示：

圖1 管道溝槽開挖施工示意圖

整個(gè)開挖過程，要保持管槽底部水平，或者有一定的順?biāo)露?，以保證管道中的水能夠被順利排出。開挖到輸水管道的末端后，選擇合適的位置開挖泄水井。挖掘機(jī)開挖完成后，人工手持鐵鍬等工具進(jìn)行平溝處理，以保證管槽底部的平整性，為后期管道安裝營(yíng)造良好的條件。

2.6 輸水管道的鋪設(shè)和安裝

在輸水管道正式鋪設(shè)前，需要提前將管材運(yùn)輸堆放到指定位置，裝卸時(shí)需要注意輕拿輕放，并做好外觀檢查，存在缺陷及時(shí)修補(bǔ)或者更換，相同截面的壁厚偏差不應(yīng)超過14%，管材兩端需要軸線相互垂直，插口、承口工作面不能存在破碎問題，尤其是承口的內(nèi)徑允許偏差要控制在-0.2～0.36 mm之間。管材、管件都準(zhǔn)備好之后，再檢查溝槽的平整度、坡度、深度、寬度等是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以保證管道能夠平穩(wěn)下到溝底，避免發(fā)生碰撞和滾落。

在管道正式鋪設(shè)時(shí)，需要嚴(yán)格按照從低到高的順序進(jìn)行鋪設(shè)，在平緩段鋪設(shè)時(shí)，保證承插口管道、承口能夠朝向來水的方向。在坡度鋪設(shè)時(shí)，承口要盡量朝向山坡方向。在曲線段鋪設(shè)時(shí)，如果曲率半徑過大，可選擇各接口允許偏差角進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果在管道鋪設(shè)時(shí)或者是安裝中因?yàn)樘鞖庠颉⒃O(shè)備原因等發(fā)生中斷，要用塞子臨時(shí)堵住管口，切不可長(zhǎng)時(shí)間敞口擱置，管道鋪設(shè)結(jié)束后，立即將回填兩側(cè)和上口，分層回填，分層夯實(shí)。

在農(nóng)田水利輸水管道安裝中，常用的管道連接方式有三種，第一種是當(dāng)管道的公稱外徑不超過63 mm時(shí)，需要采取熱熔承插連接法進(jìn)行連接；第二種是當(dāng)管道的公稱外徑超過75mm時(shí)，可采取熱熔對(duì)接或者電熔連接方法進(jìn)行連接；第三種是和金屬管材或者管路附近連接時(shí)，需要采取法蘭連接或者過渡管件連接法進(jìn)行連接。

2.7 管槽回填

管道安裝完成后，先回填管道兩側(cè)和管頂以上約0.5 m的部分，適當(dāng)留出足夠的接口位置，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)合格之后，再進(jìn)行剩余土方回填。為提升回填效果，輸水管道底部到管頂以上0.5 m范圍內(nèi)，回填土中不能含有石塊、磚塊、草根、樹皮樹枝等雜物。管道兩側(cè)和管頂以上0.5 m范圍內(nèi)的回填土，需要進(jìn)行人工方式，以免力度過大，破壞已經(jīng)鋪設(shè)安裝完成的管道，需要注意的是凍土不能作為回填土，否則無法保證回填效果。在正式回填前，管槽中布設(shè)支撐需要依次拆除，管道兩側(cè)和管頂0.5 m范圍內(nèi)的回填土需要采取分層回填、分層夯實(shí)的方法，每層回填厚度控制在20～30 cm，人工輕夯。若采取了機(jī)械設(shè)備回填的方法，需要保證機(jī)械設(shè)備不在管道之上行駛壓實(shí)。

2.8 質(zhì)量檢測(cè)

當(dāng)農(nóng)田水利輸水管道全部施工完成后，為檢驗(yàn)施工質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，是否存在滲漏水問題。還需要對(duì)管道系統(tǒng)的強(qiáng)度、嚴(yán)密性進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，保證管道連接質(zhì)量、各部件的質(zhì)量都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在整個(gè)試驗(yàn)過程中，要控制好升壓速度，逐步緩慢增壓，并由專人巡視和檢查試驗(yàn)范圍的管道情況。試驗(yàn)壓力表在使用前需要提前校準(zhǔn)，量程大于試驗(yàn)壓力的1.5倍以上，尤其是管道末端需要安裝上壓力表。試驗(yàn)檢測(cè)合格之后，試驗(yàn)介質(zhì)的排放需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況合理排放，并核對(duì)試驗(yàn)中的記錄數(shù)據(jù)。

3 農(nóng)田水利管道施工中重點(diǎn)環(huán)節(jié)控制措施

3.1 雨季施工控制措施

在農(nóng)田水利管道施工全過程中都需要密切關(guān)注天氣，積極做好防雨措施，以降低雨水對(duì)施工造成的不良影響，如延誤工期，影響施工質(zhì)量。在降雨之前，已經(jīng)鋪設(shè)完成的土料需要進(jìn)行平整和壓實(shí)處理，施工現(xiàn)場(chǎng)不允許存在未推平、未壓實(shí)的土堆。并在管道施工現(xiàn)場(chǎng)周圍開挖排水溝，深度不小于30 cm，以便將雨水及時(shí)排出，以免雨水順這溝槽坡面進(jìn)入到溝槽底部，影響溝槽基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性。在雨季施工中，要做到溝槽開挖、管道鋪設(shè)、管道安裝、回填等工序同步進(jìn)行，以免溝槽塌方和管材發(fā)生浮起問題，如果溝槽中存在積水，必須及時(shí)排出。

3.2 噪音擾民措施

為降低農(nóng)田水利管道施工形成噪音對(duì)周圍居民生活生產(chǎn)造成的不良影響，在整個(gè)施工中要保證凡是通過村莊的車輛，盡可能不鳴笛，在農(nóng)田水利管道施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的大型機(jī)械設(shè)備安裝消聲器，并合理調(diào)整施工時(shí)間，避免夜間施工。如果為趕工期，必須進(jìn)行夜間施工，需要提前與當(dāng)?shù)氐拇逦瘯?huì)取得聯(lián)系，征得同意后才能進(jìn)行夜間施工。

3.3 既有設(shè)施的保護(hù)措施

為避免農(nóng)田水利管道施工對(duì)既有地下管線和其他地下設(shè)施造成不良影響，在施工前，需要向當(dāng)?shù)厥忻窳私夤芫€的埋設(shè)情況，并配合相關(guān)單位，進(jìn)行科學(xué)保護(hù)。在農(nóng)田水利管道施工中如果遇到地下管線，或者其他既有構(gòu)筑物，要及時(shí)上報(bào)給當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)理單位，相關(guān)工作人員需要結(jié)合實(shí)際情況，制定科學(xué)的保護(hù)方案。

3.4 水錘防護(hù)

水錘防護(hù)是農(nóng)田水利管道施工的重要環(huán)節(jié)，水錘指的是壓力管道中由于流速的劇烈變化而引起的能量轉(zhuǎn)換，會(huì)在輸水管道中引起一系列急驟的壓力交換升級(jí)的水力撞擊現(xiàn)象。水錘現(xiàn)象多出現(xiàn)在地形復(fù)雜、高程變化大的位置。輸水管道在運(yùn)行中，內(nèi)部水流速度經(jīng)常發(fā)生變化，會(huì)引起管道中水壓的突然升高，或者突然下降。如果管道的壓力低于水的汽化壓力，會(huì)引起水柱拉斷現(xiàn)象，出現(xiàn)斷流空腔。在管道空腔位置水流彌合時(shí)就會(huì)形成很大的撞擊力，使得管道中的水壓快速升高，形成水錘。水錘壓力是正常水壓的1.5～3.0倍，輕則會(huì)引起管道爆裂，引起輸水中斷；重則會(huì)破壞設(shè)備，傷害操作人員。因此，在農(nóng)田水利管道施工中必須注重對(duì)水錘的防護(hù)。具體的防護(hù)措施有以下幾種：

第一，在進(jìn)行農(nóng)田水利管道設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)水壓力，取管道工作壓力的1.5倍。

第二，在農(nóng)田水利管道系統(tǒng)中，水泵出口位置需要安裝上相應(yīng)管徑、相應(yīng)壓力等級(jí)的多功能水泵控制閥，此控制閥，既能作為工作閥使用，也可以作為事故閥使用。比如：電動(dòng)蝶閥可作為檢修閥門施工，可很好地減弱或者消除水錘壓力峰值，可同時(shí)起到緩閉止回閥、電動(dòng)閥門的功能，而且操作方便，運(yùn)維簡(jiǎn)單。

第三，為降低水錘對(duì)農(nóng)田水利管道造成的不良影響，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦蔚孛驳葪l件，在高程變化位置，多布設(shè)幾個(gè)排氣閥，以便及時(shí)排出農(nóng)田水利管道中的空氣。

4 結(jié)束語

綜上所述，結(jié)合理論實(shí)踐，分析了農(nóng)田水利管道施工技術(shù)，分析結(jié)果表明，管道施工對(duì)農(nóng)田水利工程施工建設(shè)的核心環(huán)節(jié)，其主要作用是將水庫(kù)中的水輸送到農(nóng)田，對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行灌溉，以滿足農(nóng)作生長(zhǎng)對(duì)水資源的需求。和傳統(tǒng)渠道輸水方式相比，管道輸水節(jié)水、節(jié)能、性價(jià)比、適用性等方面有顯著優(yōu)勢(shì)。在具體施工中，需要結(jié)合當(dāng)?shù)貐^(qū)地質(zhì)條件和地形地貌，嚴(yán)格把控好每個(gè)施工細(xì)節(jié)，并加強(qiáng)對(duì)重要環(huán)節(jié)的防護(hù)，才能提升農(nóng)田水利管道施工質(zhì)量。